Сага о светодиодных лампах. Часть 3 — как это устроено
В прошлой статье мы провели небольшое сравнение параметров светодиодных (и не только) ламп, в ходе которого убедились, что почти одинаковые на вид, на цвет и на ощупь лампы могут иметь самые разные характеристики, простирающиеся от «очень хорошо» до «отвратительно», причем даже лампы одного производителя могут показывать самое разное качество. Теперь наступило время посмотреть, что внутри этих ламп и разобраться, что делает хорошие лампы хорошими, а плохие – плохими.
Разумеется, все манипуляции автор проводил на свой страх и риск, и потому не несет никакой ответственности за какие-либо возможные последствия для желающих повторить его подвиги.
Внимание — много фотографий.
Для удобства продублирую таблицы сравнения из прошлой статьи:
С цоколем E27:
| Тип лампы | Измеренная мощность, Вт (холодный старт) | cos(φ) | Kp | В целом |
| ASD 11W | 9 | 0.82 | 1% | Очень хорошо |
| Gauss 12 W | 12 | 0.62 | 1% | Хорошо |
| Gauss 6.5 W | 6 | 0.50 | 1% | Приемлемо |
| SUPRA 11 W | 9 | 0.95 | 35% | Плохо |
| ASD 7 W | 4 | 0.45 | 100% | Отвратительно |
С цоколем E14:
| Тип лампы | Измеренная мощность, Вт (холодный старт) | cos(φ) | Kp | В целом |
| Gauss 3W | 2 | 0.60 | 1% | Хорошо |
| Gauss 6.5W | 6 | 0.95 | 49% | Очень плохо |
| Wolta 5W | 2.2 | 0.40 | 68% | Отвратительно |
Первое, что привлекает внимание – чудесная лампа ASD с коэффициентом пульсаций порядка 100% и измеренной мощностью более чем на 40% меньше заявленной.
При этом она не диммируемая, что могло бы немного извинить такие характеристики. Неужели там внутри стоит… Впрочем нет, давайте разберем и посмотрим.
Ой. Это стекло, что ли? Зачем в светодиодной лампе делать стеклянный баллон? Одна из фишек светодиодов – нечувствительность к ударам. Правильно спроектированной светодиодной лампой практически можно играть в футбол. Стеклянный баллон, разумеется, сводит это преимущество на нет. Неужто стекло дешевле в производстве? Хорошо хоть не порезался. Ну окей, раз оно так, подойдем по-другому.
Стекло тонкое; при механическом повреждении баллон разбивается в малоприятное крошево. Внутри вроде бы есть то ли пленка, то ли напыление, но оно как-то слабо помогает. Да и что мешало сделать баллон из пластика?
Внутри видим плату с алюминиевым основанием (ну хоть это хорошо) с горстью светодиодов на ней. А что там с драйвером?
Да, как я и боялся предположить вначале, внутри стоит классическая схема с гасящим конденсатором. Кто не знает – есть такой способ питания нагрузок от сети, историей уходящий в глубину пятидесятых годов (да-да). Принцип его основывается на том, что конденсатор в цепи переменного тока обладает реактивным сопротивлением, что позволяет использовать оный для ограничения тока. Фактически, это эквивалентно включению резистора последовательно со светодиодом. Плюс у этого способа только один – простота и дешевизна; остальное минусы — абсолютно никакой коэффициент мощности, отсутствие гальванической развязки с сетью (впрочем, это тут не так важно), очень условная стабилизация тока диодов (в нашем случае) и т.д.
Схема лампы спартански проста.
Насчет высокого коэффициента пульсаций не совсем понятно – электролитический конденсатор на выходе вроде как есть (2.2 мкФ, 400 В). Но то ли 2.2 мкФ маловато для такой мощности, то ли конденсатор высох (хотя лампу-то я взял новую), то ли сам конденсатор не особо хорош, но он не помогает – это факт.
Как-то так. Зато стоит дешево, всего около 200 р. в розницу. Но я бы ее и за такие деньги всерьез покупать не стал. Лучше уж купить КЛЛ за ту же цену, скорее всего будет приличнее.
Давайте, однако, расковыряем что-нибудь приличное. Можно было бы взять одиннадцативаттную лампу того же бренда ASD, к слову, лидирующую по всем параметрам, но ASD мы уже разбирали. Потому для разнообразия я предлагаю демонтировать идущую второй лампу от Gauss LED, тем более что отстает она только по коэффициенту мощности, и то ненамного.
Надо сказать, что эта лампа от Gauss непривычно тяжелая, навскидку граммов триста. По ощущениям в руке – этакий солидный кирпичик, что наводит на мысли о каком-то совершенно фантастическом теплоотводе. Вообще, в инструкции обещают, что корпус сделан из керамики и алюминия. Что же, посмотрим.
Наученный горьким опытом с лампой от ASD, к снятию баллона я здесь подходил крайне осторожно. Тем не менее, мои опасения были напрасны – тут он пластиковый, как и должно быть.
Вообще, по колупаемости корпус как-то не похож на керамику. Хотя не знаю, может это я чего-то не понял.
Однако, что мы видим? Алюминиевая плата со светодиодами крепится к корпусу винтами и подключена к драйверу разъемом! Вау. Такого в «одноразовых» приборах вроде лампочек я еще не видел. Не, правда. Неужто она, вопреки предостережениям в инструкции, ремонтопригодна? Если так, то это же просто невероятно!
Упс, увы нет. Схема управления намертво залита компаундом (естесственно, негорючим – я специально проверил), так что о ремонтопригодности можно забыть. К счастью, компаунд оказался не эпоксидной смолой, что свело бы перспективы дальнейшего изучения к нулю, а чем-то вроде пористой резины, которую с некоторым усилием удалось удалить и извлечь драйвер.
Кстати о весе и теплоотводе. Теплоотвод действительно представляет собой достаточно увесистую алюминиевую болванку, запрессованную в то, что, согласно написанному в инструкции, является керамикой.
Однако мы наконец добрались до самого интересного, квинтессенции светодиодной лампочки – ее драйвера.
Как выяснилось, драйвер этой лампочки построен по классической бестрансформаторной понижающей топологии (step-down/buck converter). Так что желтое моточное изделие – дроссель, а не трансформатор обратноходового источника, как могло бы показаться с первого возгляда. В основе решения лежит микросхема MP4050 от Monolithic Power Systems, включенная по практически типовой схеме.
Если говорить об отличиях, инженеры Varton дополнили типовую схему диодным мостом и фильтрующим электролитическим конденсатором на входе, однако сэкономили на конденсаторах, обозначенных на типовой схеме как C1 и C2. Эта экономия, судя по всему, и приводит к не слишком высокому коэффициенту мощности (участок схемы с катушкой является ничем иным, как узлом коррекции коэффициента мощности). Тем не менее, как видно по фотографиям, место под них есть. Сама катушка присутствует и, как видно по замерам параметров, делает свое благое дело.
Итак, что имеем для этой лампы в целом? Прежде всего, отличный коэффициент пульсаций – около 1%, что находится в районе погрешности моего метода измерения. Сам свет на мой вкус очень приятный, без желтизны и синевы, чисто белый. Обстановка в свете этих ламп смотрится очень естесственно, так что заявленному индексу цветопередачи более 92 определенно можно верить. В этом смысле они нравятся мне даже больше КЛЛ, и, разумеется, больше откровенно желтых ламп накаливания.
Очень приличная конструкция. Вообще, намертво залитый компаундом драйвер дает надежду на то, что эту лампу можно использовать во влажных местах вроде ванной комнаты или вовсе в уличных светильниках (к слову, что-то там в инструкции есть про тротуарные светильники). Тем не менее, соединение светодиодной сборки и драйвера, выполненное в виде гламурного разъема, хотя и очень впечатляет, но вселяет некоторые опасения на тему того, как оно поведет себя в условиях систематического присутствия влаги. Было бы однозначно спокойнее, если бы контакты были, например, для верности промазаны чем-то вроде проводящей графитовой смазки или, на худой конец, просто залиты герметиком. Так что насчет этого вопрос.
Баллон пластиковый – слава богу. Как мы видели, это далеко не правило. Так что хорошо, что в случае Gauss здравый смысл возобладал.
Некоторую тревогу вызывает тепловой режим драйвера – он помещен аккурат в самое теплое место, да еще и залит компаундом, что предотвращает всякую конвекцию. Тут имеет смысл вспомнить картинку в ИК-лучах:
Греть электролитические конденсаторы до 60 – 70 градусов (внутри, разумеется, будет теплее, чем на поверхности) – так себе идея. Конечно, надо признать, что в такой конфигурации поместить электронику больше просто некуда. Я уже отмечал, что геометрия лампы накаливания чужда светодиодам – вот одно из проявлений этого тезиса. Впрочем, примененные конденсаторы промаркированы как сертифицированные для температуры до 125 °С, и, вроде бы, судя по малочисленным отзывам в интернете, бренд Aishi, который мы видим тут, не самое плохое, что может быть. Хотя, конечно, Chemi-Con или хотя бы что-то более известное науке, вроде Jamicon, в таком применении внушали бы больше доверия. Тем не менее, гарантийный срок, заявленный в инструкции, составляет три года.
Сам тип драйвера определенно выбран верно. Понижающая бестрансформаторная топология очень хороша в смысле малой величины пульсаций, что мы и наблюдаем.
Если говорить о таком важном факторе, как теплоотвод светодиодов, то видимый на ИК-снимке равномерный прогрев корпуса до достаточно высокой температуры позволяет предположить, что в этом смысле все неплохо.
В целом можно сказать, что бесспорный недостаток у этой лампы только один – цена, которая составляет около 700 р. в розницу по данным Яндекс.Маркета. Тем не менее, как видно, это достаточно качественный прибор, который, хотя и стоит космических для лампочки денег, имеет все шансы оправдать доверие.
На этом на сегодня все. В следующих статьях мы продолжим экспериментальное исследование лампочек.
Что внутри светодиодного светильника
СмартПульс — держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций
Главная — Разное — Линейные светодиодные лампы: как они устроены, как умирают, и можно ли их отремонтировать. Миссия иногда выполнима!
Статья-обзор
Линейные светодиодные лампы: как они устроены, как умирают, и можно ли их отремонтировать. Миссия иногда выполнима!
Когда появились первые светодиодные лампы, они были встречены публикой с восторгом. Цифры в 25-50 тысяч часов работы на их упаковках как бы намекали, что эти лампы будут вечными. И люди им верили, поскольку надёжность полупроводников значительно выше надёжности древних ламп накаливания и даже более новых энергосберегающих ламп на основе газосветных трубок.
Но затем «что-то пошло не так»: эти «вечные» лампы тоже стали перегорать, и оказалось, что служат они ненамного дольше древних ламп накаливания, и только их энергосберегающие свойства подтвердились без всяких сомнений.
В этой статье разберём на примере линейных светодиодных ламп (которые так названы за свою форму), что и как в них сгорает, можно ли их отремонтировать и как это сделать.
Линейные светодиодные светильники: их конструкция, схемотехника и отличия от светодиодных лент
Осветительные устройства на основе светодиодов подразделяются на два укрупнённых класса: лампочки и линейные светильники. Кроме того, существуют специальные классы светодиодных источников света: автомобильные лампы, прожектора и тому подобное.
Традиционные грушевидные лампочки обычно используются в быту. Там они успешно заменяют старые лампы накаливания, и позволяют создать изящные и разнообразные светильники: от простых ночников до помпезных люстр.
Линейным светодиодным светильникам не свойственен такой гламур, и они чаще всего используются для хозяйственно-производственного нужд: в офисах, цехах заводов, магазинах, гаражах, чуланах и других нежилых помещениях.
Линейные светодиодные светильники имеют удлинённую конструкцию; и сначала кажется, что у них внутри те же самые светодиодные ленты, которые продаются в магазинах бобинами по 5-10 метров.
Но на самом деле они устроены совсем по-разному. Далее отличия будут подробно описаны, чтобы не возникало греховного соблазна обращаться с линейными светильниками так же, как со светодиодными лентами.
Устройство светодиодных лент
Возьмём для примера отрезок типовой светодиодной ленты на напряжение 12 В:
Лента состоит из множества ячеек, расположенных на ленте последовательно, но электрически соединённых параллельно.
В каждой ячейке содержатся по три последовательных светодиода и один гасящий резистор, задающий необходимую величину тока через светодиода.
Ленту можно резать на куски с любым произвольным числом ячеек, при этом в их функционировании ничего не меняется.
Какого-то особого питания светодиодным лентам не требуется: их просто надо подключить к стабилизированному блоку питания 12 В, и всё работает!
Бывают также ленты на напряжения 5 и 24 В, они отличаются только числом светодиодов в секциях.
Устройство линейных светодиодных светильников
В отличие от низковольтных светодиодных лент, источник света в светодиодных светильниках — высоковольтные светодиодные планки.
Так выглядит типовая светодиодная планка (фрагмент):
Высокое напряжение их работы достигается путём последовательного соединения большого числа светодиодных секций (от 10 и выше). В каждой последовательной секции может быть от одного до 5-7 параллельных светодиодов. Напряжение питания таких планок может достигать 100 В и выше.
На приведённой выше фотографии светодиодной имеется наиболее полное её обозначение (так бывает редко): указано число светодиодов (85 шт.), структура их соединения ( 5B17C — 5 параллельных светодиодов в секции, 17 последовательных секций), и даже длина линейки (568 мм).
Изготовляются светодиодные планки, как правило, на жесткой основе (в отличие от светодиодных лент, в которых светодиоды наносятся на гибкую основу).
В высоковольтных светодиодных планках нет гасящих резисторов. Из этого проистекают два вывода: первый — их КПД выше, чем КПД светодиодных лент; а второй — что для них нужен специфический высоковольтный блок питания со стабилизацией выходного тока. Подобного рода блоки питания по традиции называются светодиодными драйверами (не путать с программными драйверами для компьютерных устройств).
Как выглядят драйверы для светодиодных планок, увидим далее в статье.
Драйверы для ремонта линейных светодиодных светильников (краткий обзор)
В предвкушении того, что во многих из собранных для анализа неисправностей линейных светильников будут сгоревшие драйверы, я заранее заказал на небезызвестном Алиэкспресс пару разных по отдаваемому току светодиодных драйверов: одни — на ток 220-230 мА, второй — на 270-280 мА. Эти токи на самом деле могут быть с помощью паяльника изменены (в меньшую сторону); и как это сделать — тоже будет описано.
Куплены драйверы были здесь.
Выглядят драйверы так:
Верхний на фото светодиодный драйвер — на ток 270-280 мА, нижний — на 220-230 мА. Внешне они отличаются тем, что на более сильноточном драйвере установлен более крупный электролитический конденсатор со стороны подключения сетевого напряжения (15 мкФ 400 В против 10 мкФ 400 В у «младшего» драйвера).
Центральный элемент светодиодных драйверов — чип импульсного понижающего DC-DC преобразователя со стабилизацией тока выхода. Чип работает совместно с дросселем, внешне похожим на маленький трансформатор.
Важно! Драйверы для линейных светодиодных светильников — неизолированные, т.е. как на драйверах, так и на питаемых светодиодах присутствует сетевое напряжение. Необходимо строгое соблюдение правил электробезопасности !
В обоих драйверах используется микросхема BP2866C. К сожалению, толковой информации найти не удалось; а в datasheet , собственно, из полезного — только типовая схема включения ( datasheet BP2866C).
Драйверы работают на высокой частоте преобразования (около 100 кГц), поэтому на выходе драйвера для сглаживания пульсаций достаточно конденсатора значительно меньшей ёмкости (2.2 мкФ 400 В).
Поскольку драйверы выдают на выходе стабилизированный ток, напряжение на нагрузке определяется самой нагрузкой, т.е. светодиодами. Приблизительно можно считать, что каждый белый светодиод (или каждая последовательная секция светодиодов) требует напряжения около 3 В. Умножая число последовательных секций на 3 В, получаем напряжение, которое падает на всей светодиодной линейке.
На холостом ходу (когда нагрузка не подключена) напряжение на выходе драйвера составляет почти что величину выпрямленного сетевого напряжения, т.е. около 300 В (руками не трогать!).
Обратная сторона печатных плат драйверов:
Разводка печатных плат абсолютно одинаковая (как и следовало ожидать).
Теперь снова посмотрим на верхнюю сторону плат, чтобы разобраться, как они задают ток нагрузки и как его поменять.
Начнём с платы на 220-230 мА (возможный разброс выходного тока):
В качестве токозадающего резистора здесь используются два параллельных резистора: 1.3 Ом и 2.1 Ом. Они расположены на фото над чипом преобразователя и обведены красной рамкой.
Их общее сопротивление — 0.803 Ом. Соответственно, для уменьшения тока выхода достаточно отпаять один или другой резистор.
Если допустить линейную зависимость отдаваемого тока от сопротивления токозадающего резистора, то можно рассчитать значение тока, если отпаять один или другой резистор.
Если отпаять 2.1 Ом (оставить 1.3 Ом), то получим 135.9 — 142.1 мА.
Если отпаять 1.3 Ом (оставить 2.1 Ом), то получим 84.1 — 87.9 мА.
Теперь аналогично проанализируем плату на 270-280 мА:
Здесь ток задают соединённые параллельно резисторы 1.13 Ом и 1.5 Ом; общее сопротивление 0.644 Ом.
Если отпаять 1.5 Ом (оставить 1.13 Ом), то получим 153.9 — 159.6 мА.
Если отпаять 1.3 Ом (оставить 2.1 Ом), то получим 115.9 — 120.2 мА.
В статье вернёмся к этим драйверам далее, когда они потребуются.
Разборка, анализ и возможность ремонта светодиодной лампы SmartBuy SBL 13 Вт, 6400K, цоколь G13 (T8)
Хотя эта лампа схемотехнически ничем не отличается от остальных героев статьи, она сильно отличается по конструктиву. Отличие заключается в том, что остальные герои обзора — это самодостаточные и готовые к употреблению изделия, а эта лампа — именно лампа. Она предназначена для замены старинных ртутных ламп дневного света и имеет совместимый с ними цоколь:
Цоколь T8 светодиодной лампы Smartbuy:
Особенность лампы состоит в том, что её основная часть — стеклянная. Обращаться с осторожностью!
Для разборки лампы с силой выдираем «пробки» с её торцов (если часть обрамления лампы будет повреждена, ничего страшного). Со стороны одного из торцов обнаруживается светодиодный драйвер:
Так выглядит светодиодный драйвер лампы с одной и другой стороны:
В драйвере использован чип MT7828C (datasheet) .
Пробное включение драйвера в разобранном виде показало, что на выходе драйвера (и, соответственно, на входе светодиодной линейки) имеется постоянное напряжение 280 В, но светодиоды не светятся. Диагноз: обрыв в светодиодной линейке. Сам светодиодный драйвер, скорее всего жив; так как на холостом ходу напряжение на их выходе должно быть близким к выпрямленному сетевому напряжению.
Очень хотелось достать светодиодную линейку и посмотреть, что там случилось со светодиодами; но оказалось, что линейка насмерть приклеена к внутренней стороне стеклянного корпуса лампы по всей длине. Природное любопытство всё же заставило разбить лампу и проверить, что там произошло.
Были, действительно, обнаружены прогоревшие светодиоды:
Каковы могут быть причины этой беды?
Возможных причин две: либо скрытые дефекты в светодиодах, либо их работа в режиме, близком к предельному. Впрочем, одно не исключает другого.
Перегрев светодиодов в данном случае вне подозрения, так как рассеваемая мощность на каждом светодиоде относительно невелика (13 Вт / 68 диодов = 191 мВт), а расстояние между светодиодами — достаточное.
Участники разборки и попыток ремонта линейных светодиодных светильников
Всего для экспериментов было собрано 5 вышедших из строя линейных светодиодных светильников:
Приставка имеет простой металлический корпус без особых дизайнерских изысков:
(изображение с Яндекс.Маркет, кликнуть для увеличения; откроется в новом окне)
Перед дальнейшим повествованием о конструкции ТВ-приставки изучим её технические характеристики:
| Тип устройства | Цифровой TV- тюнер |
| Стандарты цифрового ТВ | DVB-T2 ( эфирный), DVB-C (кабельный) |
| Поддержка HD | 1080i, 1080p, 720p, 576i, 576p |
| Формат видео на выходе | 16:9, 4:3 |
| Выходы видео | HDMI, композитный RCA («тюльпан») |
| Выход аудио | Стерео («тюльпаны») |
| Порты USB | 2*USB 2.0 |
| Поддержка Wi-Fi (IPTV) | Есть (совместимые адаптеры — только на основе чипа MT7601 , в комплект не входит) |
| Поддержка телетекста / субтитров | Есть |
| Запись передач | Есть |
| Таймер записи | Есть |
| USB- медиаплеер | Есть |
| Пульт ДУ | Обучаемый |
| Процессор | GX3235S |
| Тюнер | Maxliner MXL 608 |
| Блок питания | Встроенный |
| Габариты | 148*105*28 |
| Масса | 265 г (измерено Smartpuls.ru) |
| Официальная страница | Perfeo.ru |
Упаковка ТВ-приставки — недорогая из гофрокартона, но достаточно красочная и информативная:
Здесь сразу надо сделать замечание по поводу поддержки ресурса MEGOGO , упоминаемого в нижней строке упаковки . Этот некогда популярный видео-ресурс основан в Украине и на территории России сейчас заблокирован.
Так выглядит сам ТВ-тюнер:
Шнур питания — неразъёмный.
На передней панели ТВ-приставки расположен один из разъёмов USB , простой цифровой индикатор и три механические кнопки управления:
Разъём USB на передней панели удобен для подключения флешки для записи или воспроизведения видео, а разъём USB сзади — для подключения Wi-Fi адаптера.
На следующем изображении показана приставка в «боевой работе» с телевизором, не имеющем поддержки цифрового ТВ и потому нуждающемся в приставке:
В режиме обычного просмотра приставка показывает на индикаторе текущее время, а при переключении каналов — их номера.
Слева от цифрового индикатора — небольшой символьный индикатор, показывающий уровень входного радиочастотного сигнала.
Сзади приставки расположена основная часть разъёмов для связи с внешним миром:
Самый левый разъём — для антенны, а рядом с ним — антенный выход для последовательного соединения телевизионных устройств.
Затем идут разъёмы USB ( Wi-Fi адаптер или флешка) и HDMI ( выход видеосигнала на монитор или телевизор).
Далее идут три разъёма RCA («тюльпаны») для подключения сигналов видео и звука к телевизорам с входами только для аналогового сигнала.
К сожалению, традиционного для подключения к колонкам и усилителям разъёма джек 3.5 мм не предусмотрено (при необходимости придётся применять переходник с «тюльпанов» на 3.5 мм).
В завершение осмотра пора показать внутреннее убранство ТВ-приставки:
Вся приставка собрана всего на одной плате (весьма экономно, что и позволило удержать цену на очень доступном уровне).
Из положительных сторон «начинки» устройства надо отметить, что на процессор приклеен радиатор; это поможет его долгой и счастливой жизни.
В комплект приставки, кроме традиционных бумажек, входит пульт дистанционного управления и аудио/видеокабель с разъёмами RCA :
В верхней части пульта рамкой обведены четыре обучаемые кнопки, которые можно запрограммировать для управления с этого же пульта телевизором.
Тестирование TV-приставки Perfeo DVB-T2
1. Приём каналов кабельного цифрового телевидения
Для приёма кабельных каналов их поиск в приставке следует делать в режиме DVB-C (разновидность протокола для передачи сигналов цифрового ТВ по кабелю, позволяющая улучшить качество изображения за счёт отсутствия помех в кабеле).
При приёме кабельного ТВ нет проблем с уровнем сигнала (если кабель не повреждён), и все действующие каналы были видны с прекрасным качеством.
В Москве было обнаружено несколько десятков каналов кабельного цифрового ТВ (включая тестовые, где показывали неподвижную картинку). Каналов цифрового радио было обнаружено всего три; так что доброе старое FM- радио цифровые приставки пока не заменят.
Здесь надо заметить, что в Москве и многих других городах в кабельной сети имеются оба вида телевизионных сигналов: и цифрового ТВ, и аналогового ТВ (преобразованного из цифрового на уровне оборудования здания). По этой причине можно пользоваться даже старыми телевизорами, не покупая никаких ТВ-приставок.
Тем не менее, приобрести цифровую приставку весьма рекомендуется: и качество изображения будет лучше, и число доступных каналов увеличится (так как в аналоговом виде дублируются не все цифровые каналы).
Что удивило, и не совсем приятно: по каналам цифрового телевидения изображение передаётся с частотой кадров только 25 в секунду (расследование — далее, в пункте 3 этой главы). В этом отношении цифровое телевидение отстаёт по качеству от интернет-телевидения, где без проблем работает частота кадров от 30 в секунду и выше. И уж тем более отстаёт от банального скачивания файлов с фильмами, которые можно скачивать в высоком разрешении до 4K и с высокой частотой кадров.
Но такова специфика цифрового телевидения: в отведённой для него полосе надо «утрамбовать» как можно больше каналов (экономика должна быть экономной!).
2 . Приём каналов эфирного цифрового телевидения
Первый эксперимент состоял в приёме цифровых каналов на комнатную антенну, и он с треском провалился: было видно всего несколько каналов, да и те с высоким уровнем дефектов изображения.
Ситуация значительно улучшилась после того, как антенна была размещена вплотную к оконному стеклу.
В этом случае, даже несмотря на то, что телевизионная вышка находится вне зоны прямой видимости (загорожена соседним домом), было обнаружено около 20-ти каналов, работающих с достаточным качеством.
Так же было найдено и три канала цифрового радио, но их не было слышно: приставка сообщала «Нет сигнала».
Мораль: для приёма эфирных цифровых каналов весьма желательна наружная антенна, направленная в сторону источника сигнала. При значительном удалении от передатчика может помочь антенна со встроенным усилителем.
3. Запись ТВ-передач
Эксперименты с записью передач позволили вывести на «чистую воду» истинный уровень качества цифрового телевидения в отношении частоты кадров. Анализ записанных фрагментов передач показал следующее.
Для каналов «обычной» чёткости ( 576p) в типовом случае скорость потока видео составляет около 2000 Кбит/с, плюс могут содержатся два потока аудио (русский 160 Кбит/с и английский 128 Кбит/с); частота кадров — 25 в секунду. Скриншот примера изображения:
Технические данные записанного файла согласно приложению MediaInfo:
Для каналов высокой чёткости (1080p) в типовом случае скорость потока видео составляет 4000-7000 Кбит/с, плюс могут содержаться два потока аудио (русский и английский) по 192 Кбит/с; частота кадров — 25 в секунду, размер кадра 1920*1080. Скриншот примера изображения с канала высокой чёткости:
Технические данные записанного файла согласно приложению MediaInfo:
Интересная деталь относительно процесса записи: запустить запись можно кнопкой с красной точкой на пульте ДУ, но остановить запись этой же кнопкой нельзя! Для остановки надо нажать на кнопку » MENU » (приставка запросит подтверждение остановки).
Если запись не остановить, то она продолжится столько, сколько указано в настройках приставки.
Кстати, при просмотре видео в интернете ( Youtube и т.д.) запись не работает!
4. Просмотр видео в Интернете
Благодаря возможности подключения приставки к Интернету с помощью Wi-Fi адаптера, возможен просмотр видео из Сети. Адаптер в комплект не входит, его надо приобретать отдельно.
Приставка поддерживает исключительно адаптеры на основе чипа MT7601 . Такие адаптеры — не дорогие (особенно — на китайских площадках), но и не блещут техническим совершенством: поддерживают только диапазон 2.4 ГГц.
Один из таких адаптеров выпускает и сама компания Perfeo :
После выполнения необходимых настроек сети, сервисы просмотра видео из интернета через приставку Perfeo Medium становятся работоспособными.
В приставке преднастроены несколько разделов Youtube : Now, Music, Gaming, Movies . Поиск по всему YouTube тоже возможен, хотя набор текста для поиска с помощью пульта ДУ нельзя назвать большим удовольствием:
Возможно также подключение каналов IPTV. Списки бесплатных каналов IPTV в виде файлов *.m3u можно найти в интернете, хотя их актуальность часто оставляет желать лучшего. Для настройки приставки на каналы IPTV заходим в Меню — > USB -> Интернет.
5. Просмотр видео с флешки
Целью этого эксперимента было выяснить, какой максимально «тяжелый» формат может воспроизвести ТВ-приставка автономно, т.е. с флешки.
— Видео с разрешением ниже Full HD @30 fps — воспроизводится без проблем;
— Видео Full HD @30 fps поток 17 Мбит/с — воспроизводится нормально;
— Видео Full HD @50 fps поток 26.5 Мбит/с — воспроизводится с рывками и остановками, смотреть невозможно;
— Видео 4K (3840*2160) @30 fps поток 41.9 Мбит/с — воспроизводится только звук.
Проблем в работе ТВ-приставки DVB-T2 обнаружено немного, но они есть.
Иногда при возврате из меню к просмотру видео менялся формат экрана (исправляется нажатием кнопки Aspect на пульте ДУ); а также в меню язык некоторых пунктов менялся с русского на английский.
Кроме того, замечен глюк, точное происхождение которого не известно: он возник на передающей или на приёмной стороне. Он заключается в том, что субтитры отображались в транслите на латинице (при этом в меню язык субтитров был установлен русский, разумеется):
7. Скриншоты настроек
Этот пункт обзора — «факультативный» — для тех, кого могут заинтересовать тонкости настроек TV- приставки Perfeo DVB-T2 Medium .
Далее приведены скриншоты только основных настроек, без раскрытия подпунктов. К некоторым скриншотам будут даны пояснения.
На этом скриншоте настроек надо обратить внимание на строку «Формат экрана». Такой формат (4:3 Letter Box) надо устанавливать для воспроизведения изображения без геометрических искажений на телевизорах при передаче сигнала через композитный вход.
В строке «Диапазон поиска» устанавливаем режим в зависимости от того, как подключена приставка. Если она подключена к кабельному ТВ, то устанавливаем DVB-C, а если к эфирной антенне, то DVB-T2.
Пункт «Обновление ПО» на момент обзора не работал, поскольку обновлённых прошивок для приставки не выходило.
8. Мощность потребления
В дежурном (выключенном) режиме мощность потребления составила 1.1 Вт.
В стандартном режиме воспроизведения цифрового канала 576p мощность составила 3.6 Вт.
В самом «тяжелом» режиме (воспроизведение канала 1080p , подключены флешка и Wi-Fi адаптер) мощность составила 4.9 Вт.
Окончательный диагноз цифровой ТВ-приставки Perfeo Medium
Протестированная TV -приставка Perfeo Medium DVB-T2 показала себя с наилучшей стороны с точки зрения цены за реализованные в приставке функции.
Конечно, надо сразу заметить, что применённый в приставке процессор GX3235S весьма распространён в такого рода изделиях, и аналогов у этой ТВ-приставки — как донов Педро в Бразилии. 🙂
Но в данном случае всё реализовано скромно и вместе с тем по уму.
Похвалить можно даже простой металлический корпус из тонкой жести: такой корпус хорошо помогает теплоотводу от внутренностей устройства, в отличие от фигурных корпусов из толстого пластика.
Не забыт и радиатор на центральном процессоре, благодаря чему перегрева и сопутствующих зависаний в процессе тестирования обнаружено не было.
В отношении функциональности надо отдать должное разветвлённым настройкам приставки, поддержке воспроизведения видео из интернета и возможности записи ТВ-передач с функцией Time-Shift.
Разумеется, такое относительно простое и недорогое устройство не могло остаться без недостатков.
Здесь надо отметить, в первую очередь, отсутствие поддержки кодированных каналов. Это — привилегия цифровых ТВ-приставок более дорогого класса.
Можно и дальше продолжать перечислять отсутствие функций, свойственных более дорогим моделям: нет функции «картинка в картинке» ( PiP) , нет подключения к кабельному интернету ( RJ-45 ), нет возможности установить дисковый накопитель и тому подобное. Но у TV- приставок данной ценовой категории этого и не может быть.
Из мелких претензий к ТВ-приставке — поддержка Wi-Fi адаптеров только на чипе MT7601 и наличие небольших «глюков» в программном обеспечении.
Что касается применения ТВ-приставки Perfeo Medium DVB-T2 , то она может использоваться не только для подключения к цифровым каналам «старорежимных» телевизоров, но и для превращения в телевизоры компьютерных мониторов.
При наличии в мониторе входа HDMI он может соединяться с ТВ-приставкой напрямую; а если в мониторе входа HDMI нет, то через переходник HDMI -> VGA (D-Sub).
В случае, если монитор не имеет динамиков, потребуются также компьютерные колонки (или «обычные» колонки с усилителем).
Купить приставку можно, например, на маркетплейсе Яндекс.Маркет; типовая цена на дату обзора — около 1500 российских рублей (цена может меняться, проверяйте!).
Там же можно купить и Wi-Fi адаптер Perfeo Connect на чипе MT7601 (но не обязательно именно такой адаптер, главное, чтобы чип был именно этот).
Всем спасибо за внимание!
Ваш Доктор.
21 ноября 2022 г.
Вступайте в группу SmartPuls.Ru Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.
Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам
Взгляд изнутри: светодиодные лампочки
В последнее время был поднят ажиотаж вокруг светодиодных ламп, которые должны заменить собой обычные лампы Ильича. И как поведал главный нанотехнолог России, такие лампы скоро поступят в продажу в Москве и Санкт-Петербурге. Конечно, всё было обставлено с пафосом: первым оценил новинку В.В.Путин. Мне удалось достать лампочку от «Оптогана» одним из первых, к тому же в руках у меня оказались ещё одна лампочка российского производства («СветаLED» или «SvetaLED»), правда побитая жизнью, но рабочая, и китайский NoName, которую с лёгкостью можно купить на ebay или dealextreme.com.
Когда мне в руки попадает хоть какой-либо мало-мальски ценный и интересный предмет (от теней для век до процессора или CD, мне сразу хочется его разобрать и заглянуть внутрь, увидеть, как это всё устроено и работает. Видимо, это и отличает учёных от обывателей. Согласитесь, какой нормальный человек будет разбирать лампочку за 1000 рублей, но что поделать – партия сказала: надо!
Часть теоретическая
Как Вы думаете, почему все так озабочены заменой ламп накаливания, которые стали символом целой эпохи, на газоразрядные и светодиодные?
Конечно, во-первых, это энергоэффективность и энергосбережение. К сожалению, вольфрамовая спираль больше излучает «тепловых» фотонов (т.е. свет с длинной волны более 700-800 нм), чем даёт света в видимом диапазоне (300-700 нм). С этим трудно спорить – график ниже всё расскажет сам за себя. С учётом того, что потребляемая мощность газоразрядных и светодиодных ламп в несколько раз ниже, чем у ламп накаливания при той же освещённости, которая измеряется в люксах. Таким образом, получаем, что для конечного потребителя это действительно выгодно. Другое дело – промышленные объекты (не путать с офисами): освещение пусть и важная часть, но всё-таки основные энергозатраты связаны как раз с работой станков и промышленных установок. Поэтому все вырабатываемые гигаватты уходят на прокатку труб, электропечи и т.д. То есть реальная экономия в рамках всего государства не так уж и велика.
Во-вторых, срок службы ламп, пришедших на замену «лампочкам Ильича», выше в несколько раз. Для светодиодной лампы срок службы практически неограничен, если правильно организован теплоотвод.
В-третьих, это инновации/модернизации/нанотехнологии (нужное подчеркнуть). Лично я ничего инновационного ни в ртутных, ни в светодиодных лампах не вижу. Да, это высокотехнологичное производство, но сама идея – это всего лишь логичное применение на практике знания о полупроводниках, которому лет 50-60, и материалов, известных около двух десятилетий.
Так как статья посвящена светодиодным лампам, то я более подробно остановлюсь на их устройстве. Давно известно, что проводимость освещённого полупроводника выше, чем проводимость неосвещённого (Wiki). Каким-то неведомым образом свет заставляет электроны бегать по материалу с меньшим сопротивлением. Фотон, если его энергия больше ширины запрещённой зоны полупроводника (Eg), способен выбить электрон из так называемой валентной зоны и закинуть в зону проводимости.
Схема расположения зон в полупроводнике. Eg – запрещённая зона, EF – энергия Ферми, цифрами указано распределение электронов по состояниям при T>0 (источник)
Усложним задачу. Возьмём два полупроводника с разным типом проводимости n и p и соединим вместе. Если в случае с одним полупроводником мы просто наблюдали увеличение тока, протекающего через полупроводник, то теперь мы видим, что этот диод (а именно так по-другому называется p-n-переход, возникающий на границе полупроводников с различным типом проводимости) стал мини-источником постоянного тока, причём величина тока будет зависеть от освещённости. Если выключить свет, то эффект пропадёт. Кстати, на этом основан принцип работы солнечных батарей.
На стыке полупроводников p и n типа возникающие после облучения светом заряды разделяются и «уходят» каждый к своему электроду (источник)
Теперь вернёмся к светодиодам. Получается, что можно провернуть и обратное: подключить полупроводник p-типа к плюсу на батарейке, а n-типа – к минусу, и… И ничего не произойдёт, никакого излучения в видимой части спектра не будет, так как наиболее распространенные полупроводниковые материалы (например, кремний и германий) – непрозрачны в видимой области спектра. Всему виной то, что Si или Ge являются не прямозонными полупроводниками. Но есть большой класс материалов, которые обладают полупроводниковыми свойствами и одновременно являются прозрачными. Яркие представители – GaAs (арсенид галия), GaN (нитрид галлия).
Итого, чтобы получить светодиод нам надо всего-то сделать p-n-переход из прозрачного полупроводника. На этом я, пожалуй, остановлюсь, ибо, чем дальше, тем сложнее и непонятнее становится поведение светодиодов.
Позволю себе лишь несколько слов о современных технологиях производства светодиодов. Так называемый активный слой представляет собой очень тонкие 10-15 нм толщиной перемежающиеся слои полупроводников p- и n-типа, которые состоят из таких элементов как In, Ga и Al. Такие слои эпитаксиально выращивают с помощью метода MOCVD (metal-oxide chemical vapor deposition или химическое осаждение из газовой фазы).
Схематичное представление устройства светодиода
Есть ещё одна проблема, которая мешает реализовать 100% конверсию (преобразование 1 электрона в 1 фотон) электричества, и заключается она в том, что даже такие тонкие слои полупроводников в определённой степени поглощают свет. Даже не то, чтобы сильно поглощают, просто свет «блуждает» внутри кристалла из-за эффекта полного внутреннего отражения на границе кристалл/воздух: увеличивается длина пути до выхода света из кристалла и, в конечном счёте, такой блуждающий фотон может поглотиться. Один из путей решения – использование структурированных подложек. Например, в современной светодиодной промышленности широко используется метод формованной сапфировой подложки. Такое микроструктурирование приводит к повышению эффективности светоотдачи всего диода (подробнее).
Для заинтересованных читателей могу предложить познакомиться с физикой, лежащей в основе работы светодиодов. Помимо этой интересной работы, выполненной в стенах родного МГУ, у Светланы и Оптогана есть прекрасная плеяда научных коллективов в самом Санкт-Петербурге. Например, ФизТех. А ещё можно почитать эту статью.
Часть методическая
Все измерения спектров ламп были сделаны в течение 30 минут (т.е. фоновый сигнал менялся слабо) в затемнённой комнате с помощью спектрометра Ocean Optics QE65000. Здесь можно почитать об устройстве спектрометра. Помимо 10 зависимостей на каждый вид ламп был измерен темновой спектр, который затем вычитали из спектров лампочек. Все 10 зависимостей для каждого образца суммировались и усреднялись. Дополнительно каждый итоговый спектр был нормирован на 100%.
Спектрометр Ocean Optics – отличный инструмент в умелых руках
Часть практическая
Итак, приступим. В наличии у нас есть шесть лампочек: 3 для полного разбора и ещё 3 для сравнения (так сказать контрольные образцы):
1. Лампочка Ильича
2. Лампочка Ильича М (т.е. газоразрядная лампа, формой повторяющая привычную лампочку Ильича)
3. Спираль Ильича (обычная газоразрядная лампа)
4. LED-лампа от «Оптогана»
5. LED-лампа от «СветаLED»
6. LED-лампа из Китая NoName
Все лампочки в сборе. Можем начинать!
Спектры
Ничего сверхъестественного тут мы не увидели. Лампочка Ильича безбожно пускает всё электричество в нагрев и цвет её то ли жёлтый, то ли оранжевый. Все ртутные лампы имеют полосатый спектр, который в человеческом глазе, как одновременное включение 3 пикселов (RGB) на экране (синие линии – ~420 нм, зелёные — ~550 нм, оранжевые и красные – всё, что выше 600 нм), преобразуется в белый.
Спектр трёх лампочек сравнения (для сравнения под шкалой представлена часть спектра, которая воспринимается человеческим глазом)
А вот у светодиодных ламп спектр разительно отличается. Есть две компоненты: собственно, синяя от самого диода, и вторая, размазанная по всему спектру, – от люминофора или, по-русски, флуоресцентного красителя, который наносят на сами светодиоды и заливают сверху защитным слоем полимера. Соотношение между синим цветом диода и полосой эмиссии (испускания) люминофора определяет цветовую температуру лампы. Мы можем видеть, что у «Оптогана» самый тёплый свет, а у Китая самый холодный. Выгодно использовать 1 люминофор для регулирования цветовой температуры, таким образом, толщина слоя люминофора в купе с мощностью светодиода и определяет цветовую температуру. Стоит отметить, что в лампочках из Китая и от «Светланы» используется, по всей видимости, один и тот же люминофор, а вот «Оптоган» применяет свой собственный (существенное отличие максимума полосы испускания люминофора).
Сравнение спектров светодиодных ламп и традиционной лампы Ильича (для сравнения под шкалой представлена часть спектра, которая воспринимается человеческим глазом)
Лампочка от Светланы нам досталась в поломанном виде, и спектр мы снимали уже без матового стекла. Однако позвольте продемонстрировать аналогичную ситуацию на примере лампы из Китая, благо их было две штуки. Нормированные спектры мало различаются между собой, а небольшое увеличение интенсивности можно списать на то, что более длинноволновое излучение лучше рассеивается на матовом стекле.
Сравнение ламп китайского производства с и без стеклянной колбы (для сравнения под шкалой представлена часть спектра, которая воспринимается человеческим глазом)
Если кому-то будет интересно, то тут представлено довольно обстоятельное моделирование характеристик светодиодов.
Цена, материалы и характеристики
Трёх девиц под окном ломали поздно вечерком… Слева направо: Оптоган, СветаLED и NoName Китай
Китайский NoName
Лампочка из Китая была заказана через dealextreme.com и доставлена в Россию в течение 2 месяцев (сами понимаете, Почта России). Её стоимость около 14$ или примерно 420 рублей, включая доставку. Цветовая температура 5000-6000К, что соответствует белому холодному свету. Размеры совпадают с обычной лампочкой Ильича. Материал «колбы» — матовое стекло. На мой взгляд, идеальная замена обычной лампе накаливания, если бы цветовая температура была на 1000-2000К ниже указанной.
«Оптоган»
Лампочка была представлена простым смертным на специальной презентации. Дизайн от Артемия Лебедева, благородные материалы корпуса – поликарбонат и алюминий с фирменной символикой «Оптогана». Цветовая температура 3050 К. Очень мягкая и приятная лампа, но цена кусается – 995 рублей за штуку. Кому она нужна за такие деньги?!
Кстати, с качеством у Оптогана пока проблемы: тест на выносливость не проходит. Пару раз ввернул/вывернул и получил следующий результат:
Хлипкое крепление. Дамская лампочка, что тут ещё сказать!
«СветаLED»
LED-ламы этой фирмы пока ещё не появились на российском рынке, но говорят, что цена будет около 450-500 рублей. Однако ко мне в руки она попала, упакованной в стильную коробочку (видимо, какая-то пилотная партия), на которой значится температура 3500-4500К (это всё равно, что указать, что длина экватора от 35 000 км до 45 000 км). Радиатор запрятан под алюминиевым колпаком (мелочь, а приятно, как будто держишь в руках обычную лампочку Ильича, только немножко «переделанную»), а вокруг алюминиевого диска со смонтированными светодиодными модулями всё обильно замазано термопастой типа КТ-8. Говорят, что «Светлана» каким-то образом относится к военным, которые, видимо, живут по принципу Джейми Хайнемана: «Сомневаешься – смажь!». К примеру, у китайской лампы термопаста нанесена только под самими светодиодными модулями.
Те, кто нещадно бил лампочки «СветаLED» и NoName из Китая говорят, что стекло довольно хрупкое, и по качеству (чисто субъективная оценка) уступает лампочкам накаливания.
Так ковырялась лампочка…
На чипе лампы «Оптогана»
Тег #RusNT поставить надо!
И нам засветит #RusNT
И в сентябре, и в феврале
(с) АП
Небольшой фотоотчёт (видеокамера почему-то отказалась работать) о том, как мы разбирали лампочки:
К гламурному эксперименту надо подходить гламурно! (Хотя все совпадения цветов вымышлены)
Самое главное оружие – молоток, как же без него?!
Честно, я старался, но поликарбонат так и не поддался. Разрушалось всё, стол, линолеум, алюминиевый радиатор, но не поликарбонат, который в последствие был удалён отвёрткой. Но лампочка даже в полуразобранном состоянии продолжала гореть.
Далее пришлось очень долго ковырять драйвер, который залит каким-то полимером. В результате и драйвер, и гордость Оптогана – монолитный светодиодный чип – были извлечены на поверхность.
Драйвер
Ниже представлены все 3 драйвера вместе. Оцените сложность исполнения каждого из них…
Сверху вниз: «Оптоган», «СветаLED» и Китай
Начнём с самого нижнего. Китайский драйвер, честно говоря, мне понравился: мощные конденсаторы, катушки, немножко преобразующей электроники (диодный мост и т.д.). Всё выполнено очень компактно, из-за чего сама лампа имеет довольно скромные размеры. Также, большим плюсом является то, что все подводящие провода длинные, т.е. реально можно «отремонтировать» лампу! Или использовать драйвер после срока службы лампы в каких-то иных целях. Конечно, большинству обычных пользователей до этого нет дела, но всё-таки это можно отнести к потенциальным плюсам. Сама подложка со светодиодными чипами крепится на 2 миниатюрных болтика (ведь китайская же…), так что, в прямом смысле, с лампой можно обходиться как с конструктором.
Драйвер из китайской NoName LED-лампочки
Проводки действительно очень длинные…
Лампа производства компании «Оптоган» имеет очень сложный драйвер с твердотельными конденсаторами и, как меня убеждали специалисты, с импульсным блоком питания (хотя все светодиодные лампы должны иметь такой блок питания). При этом сам драйвер наравне со светоизлучающим модулем является «фишкой» фирмы и её основной гордостью. Ходят слухи, что компания будет вести R&D в области минимизации этого драйвера и, возможно, в ближайшем будущем уменьшит размер своей гигантской лампочки до приемлемых размеров.
Гордость «Оптогана» – драйвер и светоизлучающий модуль – рядом с главным фейлом – цоколем
«СветаLED». Назвать это драйвером язык не поворачивается. Даже у Китая есть какие-то «плюшки», которые улучшают потребительские свойства лампы (например, защищают от мигания), но здесь нет ничего ровным счётом, кроме диодного моста, предохранителя, огромнейшего конденсатора (10 мкФ, 450 В – много это или мало?! стоит сказать, что энергии, запасённой в конденсаторе, хватает на то, чтобы лампочка светила 1,5 минуты после отключения питания) и, по всей видимости, коммутатора нагрузки. Всё настолько просто и примитивно, что я сначала был слегка удивлён. Истинное детище сумрачного российского гения …
Тоже гордость…сумрачного российского гения
Возможно, что простота исполнения – козырь лампочки «СветаLED». Мерцания с частотой 50 Герц, скорее всего, среднестатистический глаз вряд ли увидит, да и неоткуда им там взяться, так как мощный конденсатор всё сглаживает, а люминофор и подавно не сможет так быстро высвечивать закачанную в него энергию (фосфоресценцию в сложных молекулярных красителях никто не отменял). Отсюда должна вытекать низкая стоимость лампы… хм, но где-то тут есть подвох, так как лампа планируется к выпуску по цене, близкой к китайскому аналогу с учётом разовой доставки в Россию!
N.B. Важно помнить, что помимо всего прочего важными и зависящими от устройства драйвера параметрами являются: коэффициент пульсаций, которые могут негативно влиять на умственную активность человека, и фоновое электромагнитное излучение, которое неизбежно возникает из-за использования различных «выпрямляющих» схем. Но это уже совсем другая история…
Светодиоды
Вот мы и дошли до самого лакомого кусочка нашего исследования. В Интернете есть множество публикаций (раз, два, три), где приводится сравнение спектров ламп разных производителей, их потребительских характеристик (дизайн, срок службы и т.д.), но сейчас мы опустимся чуть ниже, чтобы стать ближе к самим светоизлучающим элементам ламп. Сразу оговорюсь, что все 3 лампы примерно одной и той же мощности 5-6 Вт (если внимательно посмотреть технические характеристики лампы «Оптогана», то мы обнаружим изображение данного чипа, рассчитанный на 5 Вт, тогда как заявленная мощность лампы 11 Вт) и имеют примерно одинаковую светоизлучающую площадь. Итого мы имеем световой поток на Вт (люмен на Вт): Китай – 70-90, Оптоган – 65, Светлана – 75. Мне кажется, это важно, если уважаемые читатели захотят сравнить лампы между собой!
Если честно, то к китайскому светодиоду, именно к самому чипу, я проникся симпатией. Красота его внутреннего устройства просто восхитительна. Мне повезло: пока я отрывал все слои с этого светодиода, нечаянно повредил большой диод-чип, в результате чего обнажилась микроструктурированная сапфировая подложка:
Оптические микрофотографии китайского чипа вид сверху: золотистые полосы на чипе – токоподводящие контакты.
Слоистая структура светоизлучающего чипа при максимальном увеличении на оптическом микроскопе. Темная область соответствует сапфировой подложке. Стрелками отмечены отдельные слои или группы слоёв.
Кстати, сам чип изолирован от внешнего мира как минимум 3 слоями, но мне кажется, что их всё-таки там 4. Первый – полимер с люминофором, превращающий часть излучения в синей области спектра в жёлто-оранжевую. Второй – небольшой слой мягкого полимера, затем выпуклая оболочка (а-ля линза) из твёрдого полимера, и ещё два слоя из мягкого и твёрдого полимеров.
Мне хотелось бы отметить, что по сравнению с остальными лампами китайская максимально просто устроена. Всего 4 проводка соединяют большой чип с окружающим миром (у остальных ламп их гораздо больше), всего 1 светоизлучающий чип на диод, который уже непосредственно монтируется на плату, грамотно разведённые токоподводящие контакты на самом чипе, позволяющие равномерно по всей поверхности протекать электрическому току (что-то подобное есть и у «Оптогана»). Каких-то явных, существенных недостатков мне найти не удалось.
SEM-изображения структурированной сапфировой подложки
Слоистая структура выдаёт, что мы на правильном пути (следствие метода создания чипов — MOCVD), но разглядеть отдельные слои активной области вряд ли удастся…
Чип и контакты, которые его питают
Приступим к лампочке от «Оптогана». Самое странное, на мой взгляд, – расположение светоизлучающего модуля. По центру. И у Китая, и у «Светланы» несколько «миниатюрных» модулей мощностью по 1 Вт равномерно распределены по подложке, таким образом, теплоотвод от светодиодов этих фирм намного лучше, чем от модуля «Оптогана». Да, я прекрасно понимаю, что светодиодный модуль «Оптогана» выполнен из меди, она хорошо проводит тепло, а большой радиатор эффективно его рассеивает. Но лампочка от «Оптогана» имеет огромные размеры, которые, кстати, ещё и обусловлены тем, что надо как-то крепить поликарбонатную колбу, и влезет не в каждый патрон.
Такой светодиодный модуль устроен довольно просто: в шахматном порядке под полимерным слоем, окрашенным жёлто-оранжевым люминофором, расположены отдельные диоды, которые соединены друг с другом (схему соединения диодов и прочие технические детали можно найти тут).
SEM-изображение отдельных светодиодов на подложке после удаления полимерного слоя
Сам же полимерный слой имеет довольно интересную структуру. Он состоит из маленьких (диаметр ~10 мкм) шариков:
Оптические микрофотографии «изнанки» полимерного слоя
Случайно получилось так, что один разрезанный микротомом диод остался в полимерном слое. Стоит отметить, что сам диод действительно прозрачен и сквозь него видны контакты на другой стороне чипа:
Оптические микрофотографии светодиода с тыльной стороны: отличная прозрачность для такого рода изделий
Полимерный слой настолько прочно приклеен как к самой медной подложке, так и к отдельным чипам, что после его удаления на поверхности диодов всё равно остаётся тонкий слой полимера. Ниже на изображениях, полученных с помощью электронного микроскопа можно во всей красе увидеть «скол» того самого активного слоя диода, в котором электроны «перерождаются» в фотоны:
SEM-изображения светоизлучающего слоя отдельного светодиода (стрелками указано расположение активного слоя)
А вот и текстурированный буферный слой, внимательно присмотритесь к правому нижнему изображению – оно нам ещё пригодится (стрелками указан буферный слой)
После неаккуратного обращения с чипом некоторые контакты повредились, а некоторые остались целыми
И последняя лампа – «СветаLED». Первое, что удивляет, – подложка со светодиодными модулями – внимание! – прикручена на здоровенный болтик к остальной лампе (прям как в Китае делали). Когда разбирал, думал, что может мешать «оторвать» её от остальной лампы, а потом увидел болтик… Кстати, на обороте этой алюминиевой подложки маркером! написан какой-то номер. Такое создаётся ощущение, что на заводе Светланы под Питером работают гастарбайтеры, которые собирают эти лампы вручную. Хотя нет, погодите, ведь лампочки производят военные… …
Мало того, что подложка со светодиодами прикручена на шурупчик, так на обратной стороне написан номер… МАРКЕРОМ – ручная работа…
Сами модули намертво посажены на алюминиевую подложку: оторвать целиком не получается. Видимо припаяны, чтобы улучшить теплопроводность. Здесь я много комментировать не буду, так как все комментарии приведены выше при обсуждении лампы «Оптогана».
Оптические микрофотографии светоизлучающего диода от компании Светлана: на изображении-вставке отчётливо видна микроструктура подложки
На заметку: удалось разглядеть, как соединены отдельные чипы в модуле от «Светланы». Последовательно, к моему великому разочарованию. Таким образом, если «перегорит» хотя бы 1 светодиод, то весь модуль перестанет работать.
SEM-изображения светоизлучающего диода от компании Светлана (стрелочками показана активная область). На левом верхнем рисунке добавлено изображение предполагаемых контактов так, как они должны были быть проложены в модуле (4 x3 диода).
Всё та же знакомая микроструктурированная сапфировая подложка…
Не вызывает ли эта картинка эффекта déjà vu?! Стрелочками указан буферный слой.
К сожалению, сайт компании, производящей лампы «СветаLED», выполнен истинными дизайнерами: много красивых картинок и мало смысла, нет нормальных дотошных спецификаций, как, например, на сайте «Оптогана» (кстати, он существует на двух доменах RU и COM с примерно одинаковым содержанием). К тому же, есть сайт, посвящённой только 1 лампочке, есть сайт собственно самой компании, но спецификации вообще почему-то лежат на совершенно ином ресурсе.
Скандалы, интриги, расследования…
Если кто-то дочитал до этого момента, то сейчас начнётся всё самое интересное. А именно, давайте я просто представлю на Ваш суд данные, которые мне показались интересными:
1. На этом рисунке я попытался привести фотографии с какими-то характерными особенностями диодов от «Светланы» и «Оптогана»:
2. Внимательно почитайте спецификацию на сайте «Оптогана» и на сайте «Светланы». Модуль у «Светланы» имеет размеры 5 на 5 мм, 2 уголка на «крышке» срезаны под 45 градусов и т.д. – многое совпадает со спецификацией «Оптогана». Продолжающийся эффект déjà vu не мучает?! А может просто всё закупается на Тайване?!
И, конечно же, выводы
Готов ли быть патриотом и назвать лампу «отечественного» (например, у «Оптогана» чипы производятся в Германии) производства лучшей по совокупности всех факторов?! Пожалуй, что нет. Честно, светодиодная лампа китайского производства меня приятно порадовала: относительная простота схемы питания диодов, простые материалы, удачное размещение светодиодов на подложке. Проблема с цветовой температурой решаема, а вот единственный минус, который меня как покупателя смущает, это долговечность лампочки из Поднебесной.
Лампы «отечественного» производства, а в особенности, «Оптоган» как всегда «радуют» своей ценой. Я больше, чем уверен, что можно было бы начать с «кустарного» дизайна, дешёвых материалов (стекло вместо поликарбоната) и заполнить нишу бюджетных источников света (вроде как богачей в России не так уж много, или я чего-то не знаю?!). Но даже не это главное, готовых вложить 1000 рублей в лампочку и не думать об их покупке в течение нескольких лет найдётся не мало. Оставим внешнее поразительное сходство между модулями, меня больше заботит другое – сходство между отдельными светодиодными чипами (геометрические размеры, расположение, контакты и т.д.). Такое ощущение, что изготавливали их на оборудовании одной и той же фирмы, только версии этого оборудования отличаются как v.1.0 и v.1.1. Конечно, я понимаю, что самое главное в светодиоде – внутренняя структура активной зоны, но, согласитесь, трудно достать 1 чип размером 160 на 500 мкм (толщина человеческого волоса 50-80 мкм) и сравнить эмиссионные спектры у чипов «Оптогана» и «Светланы».
Тем не менее, если компании «Оптоган» доработает цоколь, уберёт дорогие материалы (поликарбонат), уменьшит размеры, заменит 1 мощный чип на несколько более простых и оптимизирует драйвер (короче, вы поняли – полностью переделает лампу), то у такой лампочки будут все шансы завоевать российский рынок, так как помимо указанных недостатков, есть и масса плюсов таких, как грамотное соединение диодов в модуле, умный «драйвер» и т.д. Спасибо технической документации.
Что же касается «Светланы», то кроме простейшего драйвера, который должен влиять на цену в сторону понижения, расположения светоизлучающих модулей на подложке, плюсов-то практически и нет. Техническая документация мутная, светодиоды соединены последовательно, что при «перегорании» 1 диода выводит целый модуль из строя (т.е. в нашем случае снижает световой поток на 12,5%), размазанная повсюду термопаста – всё это уверенности не добавляет. Но, это был всего лишь прототип, может быть, промышленные образцы будут лучше.
Данная статья не имеет целью очернение или наоборот превознесение продукции одних производителей над другими. Привожу только факты, а уж вывод делать вам! Как говорится, думайте сами, решайте сами…
Видео раздел
Спасибо большое OSRAM, что подготовил столь подробное видео о том, как производит светодиоды (правда, эта компании делает светодиоды по несколько иной технологии, нежели все нами изученные лампочки):
Что внутри светодиодного светильника
СмартПульс — держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций
Главная — Разное — Линейные светодиодные лампы: как они устроены, как умирают, и можно ли их отремонтировать. Миссия иногда выполнима!
Статья-обзор
Линейные светодиодные лампы: как они устроены, как умирают, и можно ли их отремонтировать. Миссия иногда выполнима!
Когда появились первые светодиодные лампы, они были встречены публикой с восторгом. Цифры в 25-50 тысяч часов работы на их упаковках как бы намекали, что эти лампы будут вечными. И люди им верили, поскольку надёжность полупроводников значительно выше надёжности древних ламп накаливания и даже более новых энергосберегающих ламп на основе газосветных трубок.
Но затем «что-то пошло не так»: эти «вечные» лампы тоже стали перегорать; и оказалось, что служат они ненамного дольше старинных ламп накаливания, и только их энергосберегающие свойства подтвердились без всяких сомнений.
В этой статье разберём на примере линейных светодиодных ламп (которые так названы за свою форму), что и как в них сгорает, можно ли их отремонтировать и как это сделать.
Обычно они используются в качестве потолочных или настенных накладных светильников, но есть среди них и исключения (лампы, предназначенные не для самостоятельной работы, а для замены ламп дневного света).
Линейные светодиодные лампы и светильники: их конструкция, схемотехника и отличия от светодиодных лент
Осветительные устройства на основе светодиодов подразделяются на три укрупнённых класса: лампочки, линейные светильники и светильники произвольной формы (круглые, квадратные, прямоугольные и т.д.). Кроме того, существуют специальные классы светодиодных источников света: автомобильные лампы, прожектора и тому подобное.
Традиционные грушевидные лампочки обычно используются в быту. Там они успешно заменяют добрые старые лампы накаливания, и позволяют создать изящные и разнообразные светильники: от простых ночников до помпезных люстр.
Линейным светодиодным светильникам не свойственен такой гламур, и они чаще всего используются для хозяйственно-производственного нужд: в офисах, цехах заводов, магазинах, гаражах, чуланах и других нежилых помещениях.
Соответственно, линейный светодиодный светильник может именоваться на торговых площадках как «потолочный светодиодный светильник», «настенный светодиодный светильник» или просто «накладной светодиодный светильник».
Линейные светодиодные светильники имеют удлинённую конструкцию; и сначала кажется, что у них внутри те же самые светодиодные ленты, которые продаются в магазинах бобинами по 5-10 метров.
Но на самом деле они устроены совсем по-разному. Далее отличия будут подробно описаны, чтобы не возникало греховного соблазна обращаться с линейными светильниками так же, как со светодиодными лентами (и наоборот).
Устройство светодиодных лент
Возьмём для примера отрезок типовой светодиодной ленты на напряжение 12 В:
Лента состоит из множества ячеек, расположенных на ленте последовательно, но электрически соединённых параллельно.
В каждой ячейке содержатся по три последовательных светодиода и один гасящий резистор, задающий необходимую величину тока через светодиоды.
Ленту можно резать на куски с любым произвольным числом ячеек, при этом в их функционировании ничего не меняется.
Какого-то особого питания светодиодным лентам не требуется: их просто надо подключить к стабилизированному блоку питания 12 В, и всё работает!
Бывают также ленты на напряжения 5 и 24 В, они отличаются только числом светодиодов в секциях.
Устройство линейных светодиодных светильников
В отличие от низковольтных светодиодных лент, источник света в светодиодных светильниках — высоковольтные светодиодные планки (линейки).
Так выглядит типовая светодиодная планка (фрагмент):
Высокое напряжение их работы достигается путём последовательного соединения большого числа светодиодных секций (от 10 и выше). В каждой последовательной секции может быть от одного до 5-7 параллельных светодиодов. Напряжение питания таких планок может достигать 100 В и выше.
На приведённой выше фотографии светодиодной планки имеется наиболее полное её обозначение (так бывает редко): указано число светодиодов (85 шт.), структура их соединения ( 5B17C — это 5 параллельных светодиодов в секции, 17 последовательных секций), и даже длина линейки (568 мм).
Изготовляются светодиодные планки, как правило, на жесткой основе (в отличие от светодиодных лент, в которых светодиоды крепятся на гибкую основу).
В высоковольтных светодиодных планках нет гасящих резисторов. Из этого проистекают два вывода: первый — их КПД выше, чем КПД светодиодных лент; а второй — что для них нужен специфический высоковольтный блок питания со стабилизацией выходного тока. Подобного рода блоки питания по традиции называются светодиодными драйверами (не путать с программными драйверами для компьютерных устройств).
Как выглядят драйверы для светодиодных планок, увидим далее в статье.
Светодиодные драйверы для ремонта линейных светодиодных светильников (краткий обзор)
В предвкушении того, что в собранных для анализа неисправностей линейных светильниках могут быть сгоревшие драйверы, я заранее заказал на небезызвестном Алиэкспресс пару разных по отдаваемому току светодиодных драйверов: одни — на ток 220-230 мА, второй — на 270-280 мА. Эти токи могут быть изменены (в меньшую сторону); и как это сделать — тоже будет описано.
Куплены драйверы были здесь (на Алиэкспресс); правда, по итогам работы потребовался только один из них.
Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158
Цена — около 150 российских рублей на дату выхода статьи (в дальнейшем может меняться, проверяйте!). Там же, у китайских товарищей, можно купить светодиодные драйверы другой формы и мощности.
Выглядят драйверы так:
Верхний на фото светодиодный драйвер — на ток 270-280 мА, нижний — на 220-230 мА. Внешне они отличаются тем, что на более сильноточном драйвере установлен более крупный электролитический конденсатор со стороны подключения сетевого напряжения (15 мкФ/400 В против 10 мкФ/400 В у «младшего» драйвера).
Центральный элемент светодиодных драйверов — чип импульсного понижающего DC-DC преобразователя со стабилизацией тока выхода. Чип работает совместно с дросселем, внешне похожим на маленький трансформатор.
Важно! Драйверы для линейных светодиодных светильников — неизолированные, т.е. как на драйверах, так и на питаемых ими светодиодах присутствует сетевое напряжение. Необходимо строгое соблюдение правил электробезопасности !
В обоих драйверах используется микросхема BP2866C. К сожалению, толковой информации найти не удалось; а в datasheet , собственно, из полезного — только типовая схема включения ( datasheet BP2866C).
Драйверы работают на высокой частоте преобразования (около 100 кГц), поэтому на выходе драйвера для сглаживания пульсаций достаточно конденсатора значительно меньшей ёмкости, чем на входе (2.2 мкФ/400 В).
Поскольку драйверы выдают на выходе стабилизированный ток, напряжение на нагрузке определяется самой нагрузкой, т.е. светодиодами. Приблизительно можно считать, что каждый белый светодиод (или каждая последовательная секция светодиодов) требует напряжения около 3 В. Умножая число последовательных секций на 3 В, получаем напряжение, которое падает на всей светодиодной линейке.
На холостом ходу (когда нагрузка не подключена) напряжение на выходе драйвера составляет почти что полную величину выпрямленного сетевого напряжения, т.е. около 300 В (руками не трогать!).
Кстати, благодаря стабилизации выходного тока светодиодных драйверов, линейные светильники выдают немерцающий свет (грушевидные лампы не всегда обладают таким свойствам, так как в них часто применяются упрощённые драйверы с плохим подавлением пульсаций сетевого напряжения).
Обратная сторона печатных плат драйверов:
Разводка печатных плат абсолютно одинаковая (как и следовало ожидать).
Теперь снова посмотрим на верхнюю сторону плат, чтобы разобраться, как они задают ток нагрузки и как его поменять.
Начнём с платы на 220-230 мА (указан возможный разброс выходного тока из-за разброса характеристик элементов):
В качестве токозадающего резистора здесь используются два параллельных резистора: 1.3 Ом и 2.1 Ом. Они расположены на фото над чипом преобразователя и обведены красной рамкой.
Их общее сопротивление — 0.803 Ом. Соответственно, для уменьшения тока выхода достаточно отпаять один или другой резистор.
Если допустить линейную зависимость отдаваемого тока от сопротивления токозадающего резистора, то можно рассчитать значение тока, если отпаять один или другой резистор.
Если отпаять 2.1 Ом (оставить 1.3 Ом), то получим 135.9 — 142.1 мА.
Если отпаять 1.3 Ом (оставить 2.1 Ом), то получим 84.1 — 87.9 мА.
Теперь аналогично проанализируем плату на 270-280 мА:
Здесь ток задают соединённые параллельно резисторы 1.13 Ом и 1.5 Ом; общее сопротивление 0.644 Ом.
Если отпаять 1.5 Ом (оставить 1.13 Ом), то получим 153.9 — 159.6 мА.
Если отпаять 1.13 Ом (оставить 1.5 Ом), то получим 115.9 — 120.2 мА.
В статье вернёмся к этим драйверам далее, когда они потребуются.
Всего для экспериментов было собрано 5 вышедших из строя линейных светильников.
Разборка, диагностика и проверка возможности ремонта светодиодной лампы SmartBuy SBL 13 Вт, 6400K, цоколь G13 (T8): в морг
Проработала 5 лет.
Хотя эта лампа схемотехнически ничем не отличается от остальных героев статьи, она сильно отличается по конструктиву. Отличие заключается в том, что остальные герои обзора — это самодостаточные и готовые к употреблению изделия, а эта лампа — именно лампа. Она предназначена для замены старинных ртутных ламп дневного света и имеет совместимый с ними цоколь:
Цоколь T8 светодиодной лампы Smartbuy:
Особенность лампы состоит в том, что её основная часть — стеклянная. Обращаться с осторожностью!
Для разборки лампы с силой выдираем «пробки» с её торцов (если часть пластикового обрамления лампы будет повреждена, ничего страшного). Со стороны одного из торцов обнаруживается светодиодный драйвер:
Так выглядит светодиодный драйвер лампы сверху и снизу:
В драйвере использован чип MT7828C (datasheet MT7828) .
Пробное включение лампы в разобранном виде показало, что на выходе драйвера (и, соответственно, на входе светодиодной линейки) имеется постоянное напряжение 280 В, но светодиоды не светятся. Диагноз: обрыв в светодиодной линейке. Сам светодиодный драйвер, скорее всего жив; так как на холостом ходу напряжение на выходе исправного драйвера как раз должно быть близким к выпрямленному сетевому напряжению.
Для дальнейшей разборки очень хотелось достать из лампы светодиодную линейку и посмотреть, что там случилось со светодиодами; но оказалось, что линейка насмерть приклеена к внутренней стороне стеклянного корпуса лампы по всей длине. Достать линейку, не повредив лампу, невозможно.
Но природное любопытство всё же заставило разбить лампу и проверить, что там произошло.
После того, как корпус лампы был разбит, оказалось, что светодиодная линейка там собрана по формуле 2B34C (34 последовательных секции по 2 параллельных светодиода).
Были, действительно, обнаружены прогоревшие светодиоды:
Каковы могут быть причины этой беды?
Возможных причин две: либо скрытые дефекты в светодиодах, либо их работа в режиме, близком к предельному. Впрочем, одно не исключает другого.
При этом в возможной работе в предельном режиме может быть виновен и сам производитель светодиодной линейки, при расчёте лампы взявший за основу предельно-допустимый ток через светодиоды; хотя длительное время в таком режиме они работать не должны!
Банальный же перегрев светодиодов в данном случае вне подозрения, так как рассеваемая мощность на каждом светодиоде относительно невелика и составляет 191 мВт (13 Вт / 68 диодов), а расстояние между светодиодами — достаточно большое.
Проверка драйвера от этой лампы с другой светодиодной линейкой показала, что он, действительно, жив; а отдаваемый в нагрузку ток составляет 110 мА.
Окончательный диагноз для этой лампы: ремонту не подлежит, но может быть разобрана на органы (оставшийся в живых светодиодный драйвер может быть донором для ремонта других светильников, для которых он подойдёт по силе тока и габаритам).
Разборка, диагностика и проверка возможности ремонта светодиодного светильника Эра LLED-01-12W-4000-W : пациент будет жить!
Этих ламп ко мне попали целых две штуки:
Они просто не светились, и всё.
Их разборка, в отличие от предыдущего пациента и традиционных грушевидных ламп, проста и бесхитростна: клея, стекла и прочих неудобств здесь нет. Для разборки достаточно извлечь торцевую заглушку рядом с выключателем, а также вытолкнуть наружу сам выключатель и освободить его контакты. Не могу сказать, что это делается элементарно; даже отщёлкнуть защелку торцевой заглушки снизу — дело не совсем простое, но миссия — выполнима!
Вскрытие первого же светильника (проработал менее месяца) показало пример неожиданной неисправности: из-за плохой пайки банально отвалился провод, идущий от светодиодного драйвера к планке со светодиодами:
Здесь же обратим внимание, что планка со светодиодами не приклеена, а вставлена в направляющие пазы. Благодаря этому, в случае неисправности небольшого количества светодиодов, возможно планку извлечь и отремонтировать просто их замыканием. Поскольку питается светодиодная линейка стабилизированным током, то замыкание одних светодиодов к повышению нагрузки на оставшиеся не приводит (но несколько снижает яркость за счёт сокращения числа рабочих светодиодов).
Кроме того, выдвижная конструкция планки позволила её частично выдвинуть и выяснить её схемную структуру. Она оказалась 2B31C (31 последовательная секция по 2 параллельных светодиода), итого 62 светодиода. Таким образом, мощность рассеяния на каждый светодиод составляет 194 мВт (12 Вт / 62 шт.), что не должно создавать опасность перегрева.
Был измерен ток, отдаваемый светодиодным драйвером в планку; он оказался 120 мА.
После припайки проводника к контактной площадке светильник заработал, как положено.
Мораль: если не работает светодиодный светильник и Вы не сильны в электронике, всё равно надо сделать ему вскрытие: возможно, что неисправность окажется очень простой.
Со вторым экземпляром светильника Эра LLED 12 Вт отделаться «малой кровью» не удалось: неисправность оказалась серьёзной. Проработал 5 лет.
У него сгорел драйвер, причём очень сильно, с частичным осаждением на плату копоти от сгоревших элементов (видна на левой стороне платы):
Надо сказать, что такая форма выхода из строя весьма характерна для устройств, не имеющих плавких предохранителей. Зря, очень зря от них стали отказываться в технике!
Проверка извлечённой светодиодной планки с помощью драйвера, оставшегося от упомянутой выше лампы SmartBuy, показала, что все светодиоды планки живы и здоровы.
Таким образом, решить нужно только проблему со светодиодным драйвером.
Конечно, можно было бы идти по пути наименьшего сопротивления, и просто вместо сгоревшего драйвера установить готовый светодиодный драйвер на 280 мА из числа заранее купленных. Разве что от него потребовалось бы отпаять один из токозадающих резисторов (1.13 Ом), чтобы получить ток 120 мА.
Но, как говорили комсомольцы прошлого века: «Мы не ищем лёгких путей!» 🙂
Была сделана попытка отремонтировать драйвер на элементном уровне (забегая вперёд, надо сказать, удачная попытка).
Первым делом с него были выпаяны сгоревшие детали: диодный мост и входной токоограничивающий резистор. После этого плата была зачищена от копоти (она может быть электропроводной).
Затем эти детали были сняты с донорского нерабочего драйвера (он остался от светильника, который будет рассмотрен следующим) и припаяны на ремонтируемый.
После установки этих деталей ремонтируемый драйвер выглядел так:
Также был установлен с платы-донора изначально отсутствовавший варистор (голубая деталь слева). Он предназначен для защиты от бросков сетевого напряжения.
Затем светильник был собран с отремонтированным драйвером и подключен к сети через лампу накаливания 75 Вт (она служила в качестве «самовосстанавливающегося» предохранителя, можно и больше 75 Вт). Результат оказался позитивным: светильник работал!
Таким образом, ремонт светодиодного драйвера в данном случае оказался успешным; хотя он не всегда возможен, и вообще не всегда имеет смысл (убедимся далее при рассмотрении других светильников).
Теперь глянем на теплоснимки светодиодного драйвера этого светильника и его светодиодной планки. Снимки сделаны с извлечёнными внутренностями светильника после разогрева и перехода в установившийся режим.
Сначала посмотрим на теплоснимок драйвера:
Разогрев драйвера оказался умеренным, примерно до 62 градусов. Самой горячей деталью оказался чип.
Теперь — термоснимок светодиодной планки:
Здесь нагрев — чуть выше, до 72 градусов. Это — тоже вполне приемлемая величина.
Теплоснимки были сделаны при извлечении компонентов на открытый воздух; но даже если после установки в корпус их температура повысится на 10-15 градусов, никакой угрозы жизни и здоровью светильника такая температура представлять не будет.
Итак, светильники «Эра» в целом показали себя ремонтопригодными изделиями, что не часто встречается в наши дни. Этому в немалой степени помогло расположение светодиодной линейки и светодиодного драйвера на разных «этажах» светильника, что способствовало распределению тепла и исключению «вялотекущего» перегрева.
Найти такие светильники Эра можно на Яндекс.Маркет. Есть подобные светильники и у других производителей. Реклама. ООО «Яндекс» ИНН 7736207543
Разборка, диагностика и проверка возможности ремонта накладного светодиодного светильника Wolta WLFW36W03 (36 Вт): когда хуже — некуда
Проработал 3 года.
Светильник внутри содержит светодиодную линейку из 96 светодиодов, соединённых в 48 последовательных секций по 2 параллельных светодиода в каждой.
Этот светильник с одного конца выглядел, как живой:
А с другого конца, где расположен светодиодный драйвер, светильник выглядел, как совсем мёртвый:
Торцевая заглушка, в которой был расположен светодиодный драйвер, оплавилась и покоробилась.
Тем не менее, светильник не был совсем мёртвым. После снятия пластикового рассеивателя и подключения сетевого напряжения оказалось, что часть светодиодов всё-таки светится и слегка моргает:
На фото видно, что два левых светодиода не светятся. Попутно ещё оказалось, что если на светодиоды чем-то нажимать (только не пальцем — электробезопасность!), то светящиеся светодиоды могут погаснуть, а несветящиеся — наоборот, загореться!
Иными словами, в результате длительной эксплуатации стал нарушаться контакт либо внутри светодиодов, либо в месте их припайки к планке; либо возникают короткие замыкания в светодиодах; либо и то, и другое, и третье.
Дальнейший осмотр показал, что наибольшая концентрация неработающих светодиодов наблюдалась в тех местах, где светодиодная планка была плохо приклеена к основе, коей является окрашенный алюминиевый профиль.
Алюминиевый профиль, даже тонкий, — это хороший теплоотвод (за счёт большой площади). Но если греющаяся деталь не имеет с ним контакта, то можно считать, что никакого теплоотвода нет.
В данном случае постоянное термоциклирование в широких пределах (из-за плохого теплоотвода) могло чисто механически повредить как сами светодиоды, так и их контакт с проводниками на планке.
При этом надо отметить, что удельная рассеиваемая мощность на каждый светодиод здесь значительно выше, чем у предыдущих рассмотренных светильников и составляет 375 мВт (36 Вт / 96 шт.). У ранее рассмотренных светильников она была вдвое ниже! То есть, отсутствие надёжного контакта с теплоотводом, в данном случае, — это криминал с точки зрения конструктива.
Теперь осталось ещё рассмотреть светодиодный драйвер этого светильника:
Драйвер построен по схеме, аналогичной предыдущим рассмотренным светильникам, только чип здесь другой.
Явно сгоревших деталей здесь не было; но и работать, как должно, он не хотел. Проверка драйвера с другой, заведомо исправной светодиодной линейкой, показала, что отдаваемый ток составляет всего лишь 11 мА; в то время, как по номиналу штатной линейки светильника от драйвера требовалось 230 мА.
По всей видимости, вышел из строя именно чип, не выдержавший перегрева (вспоминаем оплавившуюся крышку на торце светильника, где находился драйвер). Причём, вполне возможно, что сам драйвер и был причиной перегрева. Если допустить его КПД на уровне 90%, то на нём рассеивалось 3.6 Вт мощности, что немало при таких ограниченных габаритах и в тесном пространстве.
В итоге было решено драйвер не восстанавливать, а использовать в качестве донора органов. Три его элемента (диодный мост, варистор и мощный резистор) были использованы для ремонта драйвера из выше рассмотренного светильника «Эра».
Итого: в данном светильнике Wolta 36 Вт изначально применены неудачная конструкция и схемотехника с перегрузкой и перегревом светодиодов; а окончательно добило его некачественное изготовление с плохой приклейкой светодиодной линейки к донышку корпуса светильника (оно могло бы быть хорошим теплоотводом, но не стало).
Светильник — в морг, восстановление не целесообразно. Разве что можно оставить донышко из алюминиевого профиля и рассеиватель света для изготовления светильников собственных конструкций на основе светодиодных лент (вот пример).
Разборка, диагностика и проверка возможности ремонта накладного светодиодного светильника LEEK LE LED ECO 03 (40 Вт): эклектика как она есть
Проработал больше 2-х лет, близко к 3-м.
При жизни этот светодиодный светильник выглядел так (картинка с Яндекс.Маркет):
Но такую красивую фотографию я представить не смогу. Светильник стал разваливаться (!) ещё в процессе съёма с места своей установки, а попытка его разборки добила этот светильник окончательно.
Насчёт «разваливаться» — это не художественное преувеличение, у него действительно рассыпались две пластиковые детали из трёх: рассеиватель света и торцевая заглушка, в которой находился светодиодный драйвер. Осталась только пустая торцевая заглушка; а спасло её то, что она находилась в наименее нагреваемом месте светильника.
Так выглядел тот край светильника, где заглушка была пустой (рассеивателя нет, его останки были сняты):
А вот так выглядел тот край светильника, в заглушке которого был установлен светодиодный драйвер:
Похоже, что заглушка и рассеиватель были изготовлены из пластика с плохой термостойкостью, который при нагревании не плавился, а становился хрупким.
Светильник не подавал никаких признаков жизни, а напряжение на выходе светодиодного драйвера было нулевым.
Вот как выглядел драйвер сверху:
Вверху драйвера видна заливка каким-то слегка мягким пластиком, с помощью которого драйвер держался в торцевой заглушке.
В центре платы видно сильное потемнение, вызванное перегревом. Он же, видимо, был причиной трещины на оболочке электролитического конденсатора справа.
Вид драйвера снизу:
На нижней стороне платы присутствуют довольно много деталей, включая силовой транзистор (слева вверху). Схему драйвера можно назвать сложной, а его мощность — высокой. Так что, в принципе, драйвер был хороший; но оказался в плохом месте.
Ремонтировать такие вещи на элементном уровне — сложно, так что переводим этот светодиодный драйвер в разряд доноров для разборки на органы.
А теперь давайте поговорим о хорошем!
В светильнике установлены две светодиодные планки, каждая с формулой 4B25C ( 25 последовательных секций по 4 параллельных в каждой); планки соединены параллельно. Итого — 200 светодиодов, мощность на каждом составляет ровно 200 мВт (40 Вт / 200шт.); что вдвое ниже, чем у предыдущего светильника.
Такие светодиодные планки должны жить долго и счастливо!
Но и это ещё не весь позитив! Давайте посмотрим на торец светильника с той стороны, где планки соединяются параллельно:
На фото видно, что светодиодные планки не приклеены к алюминиевому донышку корпуса тяп-ляп (как у предыдущего светильника), а вставлены в направляющие пазы, что гарантирует хороший тепловой контакт с алюминиевым донышком по всей длине.
Все перечисленные плюсы сработали: как показала проверка с помощью светодиодного драйвера, добытого из первой лампы в статье, все светодиоды до единого в этом светильнике живы и здоровы! Жалко, если такое добро пропадёт.
В связи с этим, хотя корпус светильника сильно пострадал из-за гибели двух важных пластиковых деталей, было принято решение реанимировать этот светильник; а для обеспечения электробезопасности разместить его в месте, недоступном для случайного прикосновения (на стене под самым потолком). Таблички «Руками не трогать!» и «Не влезай, убьёт!» тоже не помешали.
Теперь осталось выбрать правильный драйвер из числа имеющихся.
При жизни светильника в исходной конфигурации ток через светодиодные планки должен был составить 533 мА (40 Вт / 75 В), где 75 В — расчётное напряжение на планке (3 В * 25 последовательных светодиодов).
Самый мощный из имеющихся драйверов (купленных и донорского) рассчитан на ток выхода 270-280 мА. Его подключение не позволит раскачать светодиодные планки на полную мощность (40 Вт), а даст только примерно 20.25 — 21.0 Вт, но и это неплохо.
В итоге этот драйвер был закреплён через прокладку на углу донышка светильника и подключен к светодиодным планкам:
Как можно видеть, по внешнему виду конструкция получилась ни разу ни комильфо. Из-за этого, несмотря на её полноценное функционирование в качестве источника света, устанавливать сей светильник в офисах и других присутственных местах ни в коем случае нельзя. Её удел — это личные мастерские, гаражи, чуланы и прочие фахверковые сараи (нем. — помещения для занятием рукодельными хобби).
И, наконец, окончательное испытание:
На фото кажется, будто светятся не две, а четыре светодиодные планки. Такой оптический эффект возникает из-за того, что края донышка изогнуты так, чтобы отражали свет от диодов в сторону освещаемого пространства.
Измерения электрических параметров показали, что ток через светодиодные планки составляет 281 мА, напряжение на планках составляет сразу после включения 75.3 В; и 73.4 В — после прогрева. Таким образом, мощность в установившемся режиме составляет 20.6 Вт. Это — вдвое меньше исходного номинала светильника; но светодиодные 20 Вт — это очень яркий свет, вполне достаточный для освещения помещения площадью 15 — 20 кв. м.
И, на всякий случай — проверка температурного режима с помощью тепловизора. Так выглядит в установившемся режиме светильника теплоснимок той его части, где расположен светодиодный драйвер:
Светодиодный драйвер разогрелся почти до 71 градуса; а самые тёплые детали — чип и дроссель. Это — не слишком большая температура, не угрожающая здоровью и жизни драйвера. Если же попытаться экстраполировать этот нагрев на исходный (сгоревший) драйвер, то надо учитывать, что его выходная мощность была вдвое выше, а сам он находился в маленьком тесном пространстве. Температура могла зашкаливать за 100 градусов просто запросто!
Теперь — тепловой снимок светодиодов:
Светодиоды — совсем холодные, ниже 38 градусов. Но, опять же, они работают после ремонта только вполовину мощности. При работе на полную мощность (40 Вт) их температура была бы гораздо выше, но всё равно не стала бы критической.
Итого: в этом светильнике наблюдаем полную эклектику: смешались очень правильные конструктивные решения с отвратительным качеством материалов.
Что касается сгоревшего светодиодного драйвера в этом светильнике, то, может быть, ему повезло бы больше, если бы его печатная плата была бы сделана более крупной с менее скученным расположением элементов.
Со стратегической точки зрения, для линейных светильников мощность в 36-40 Вт и выше — избыточная, так как их светодиодный драйвер почти гарантированно будет работать с перегревом.
Пожалуй, более высокую надёжность можно ожидать от линейных светильников мощностью до 30 Вт.
Окончательный диагноз рассмотренных линейных светодиодных светильников
Разборка и анализ конструкций линейных светодиодных светильников показали, что из-за конструктивных недоработок и халтурного изготовления они, действительно, могут выходить из строя гораздо чаще, чем могли бы, исходя из надёжности и ресурса применённых электронных элементов.
Здесь собрались в кучу все возможные проблемы. К счастью, чаще всё-таки они встречаются не вместе, а раздельно (за исключением особо тяжелых случаев).
Вот их обобщённый список:
— использование светодиодных планок в предельно-допустимом режиме;
— размещение светодиодных драйверов в ограниченном пространстве с затруднённым охлаждением;
— некачественное закрепление светодиодных планок на теплоотводящей основе;
— применение пластика с плохой термостойкостью;
Теоретически ремонт линейных (накладных) светодиодных светильников произвести легче, чем стандартных грушевидных ламп; поскольку их легче разобрать: их составные части в большинстве случаев соединены без клея и прочих видов соединений, которые трудно поддаются разборке.
Но, к сожалению, применение пластика с плохой термостойкостью (который оплавляется или становится хрупким), приводит к таким повреждениям внешнего вида светильника, что ремонт одной только электроники, хотя и возможен, становится почти бессмысленным (отремонтированное изделие можно будет использовать только в кладовках и других местах, где внешний вид светильника будет не критичен).
Единственным приятным исключением по части ремонтопригодности стали линейные накладные светильники «Эра» (из числа рассмотренных светильников); они же имеют и наиболее грамотный конструктив, практически исключающий перегрев. К сожалению, в силу своей конструкции, они подходят не для всех применений. Подобного рода светильники есть и у других производителей.
Кроме всего сказанного, надо отметить принципиальную проблему у большинства линейных светильников высокой мощности (от 30 Вт). Их светодиодный драйвер обычно располагается в тесном месте в торцевой заглушке, что создаёт условия для его перегрева и выхода из строя.
Если требуется высокая освещённость, то при большой требуемой мощности светильника лучше применять не линейные, а прямоугольные светильники, где больше объём и лучше распределяется тепло. Либо можно приобретать линейные светильники меньшей мощности, но в большем количестве для создания той же освещённости.
Кроме того, при выборе светодиодных светильников не забываем о таком факторе, как цветовой тон (цветовая температура). Кому-то нравится холодные тона (цветовая температура 5000K и выше), кому-то нейтральные (около 4000K ), а кому-то тёплые ( 2700-3600K ).
И, конечно, помним, что ремонтируя вышедшие из строя вещи, мы уменьшаем количество мусора и помогаем сохранить природу!
Всем спасибо за внимание!
Ваш Доктор.
09 декабря 2022 г.
Вступайте в группу SmartPuls.Ru Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.
Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам