Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Делимся опытом, Освещение дома, Электросхемы » Защита светодиодных ламп от перегорания: схемы, причины, продлеваем жизнь
Количество просмотров: 137381
Комментарии к статье: 9


Защита светодиодных ламп от перегорания: схемы, причины, продлеваем жизнь


На рынке светодиодных ламп и светильников представлен широкий спектр продукции в разных ценовых диапазонах. Основное отличие приборов низкого и среднего ценовых сегментов заключается в большей степени не в используемых светодиодах, а в источниках питания для них.

Светодиоды работают от постоянного тока, а не от переменного, который протекает в бытовой электрической сети, а от качества преобразователя в большей степени зависит надежность ламп и режим работы светодиодов. В этой статье мы рассмотрим, как защитить светодиодные лампы и продлить жизнь дешевым моделям.

Всё описанное ниже справедливо и для светильников и для ламп.

Содержание статьи

Защита светодиодных ламп от перегорания

Два основных вида источников питания для светодиодов: гасящий конденсатор и импульсный драйвер

В самой дешевой светодиодной продукции используется гасящий конденсатор в качестве источника питания. Принцип его работы основан на реактивном сопротивлении конденсатора. Отметим простыми словами, что в цепях переменного тока конденсатор представляет собой аналог резистора. Отсюда следуют такие же недостатки, что и при использовании резистора:

1. Отсутствие стабилизации по напряжению или току.

2. Соответственно при росте входного напряжения увеличивается и напряжение на светодиодах, соответственно растёт и ток.

Эти недостатки связаны между собой. В отечественных электросетях, особенно в отдаленных районах, дачных поселках, деревнях и частном секторе часто наблюдаются скачки напряжения. Если напряжение проседает ниже 220В это не так страшно для ламп собранных по этой схеме, ток через светодиоды будет ниже, соответственно они прослужат дольше.

Схема светодиодной лампы с гасящим конденсатором:

Схема светодиодной лампы с гасящим конденсатором

А вот если напряжение будет выше номинального, например 240В, то светодиодная лампы быстро сгорит, по причине того, что и ток через светодиоды возрастет. Также очень опасны и импульсные скачки напряжения в сети, они возникают вследствие коммутации мощных электроприборов: вы наверняка замечали, что при включении холодильника или пылесоса, например, свет «моргает» - это и есть проявление этих импульсных скачков. Также они возникают во время грозы или аварийных ситуациях на ЛЭП или электростанции. Выглядит импульс следующим образом:

Импульсные драйвера для светодиодов

Импульсные драйвера для светодиодов

В светодиодных лампочках среднего и высокого ценового сегмента используются драйвера импульсного типа со стабилизацией тока.

ВАЖНО:

Светодиоды работают от стабильного тока, напряжение для них не является основополагающей величиной. Поэтому драйвером называют источник тока. Его основными характеристиками является сила выходного тока и мощность.

Стабилизация тока реализуется с помощью цепей обратной связи, если не вдаваться в подробности существует два основных типа драйверов, которые используются в светодиодных лампочках и светильниках:

1. Бестрансформаторный, соответственно без гальванической развязки.

2. Трансформаторный – с гальванической развязкой.

Гальваническая развязка – это система, которая обеспечивает отсутствие прямого электрического контакта между первичной цепью питания и вторичной цепью питания. Она реализуется с помощью явлений электромагнитной индукции, иначе говоря, трансформаторами, а также с помощью оптоэлектронных устройств. В блоках питания для гальванической развязки используется именно трансформатор.

Типовая схема бестрансформаторного 220В драйвера для светодиодов изображена на рисунке ниже.

Типовая схема бестрансформаторного 220В драйвера для светодиодов

Обычно они построены на интегральной микросхеме со встроенными силовым транзистором. Она может быть в разных корпусах, например TO92, он используется также и в качестве корпуса для маломощных транзисторов и других ИМС, например линейных интегральных стабилизаторов, типа L7805. Встречаютcя и экземпляры в «восьминогих» корпусах для поверхностного монтажа, типа SOIC8 и другие.

Для таких драйверов повышения или понижения напряжения в питающей сети не страшны. Но крайне нежелательны импульсные перенапряжения – они могут вывести из строя диодный мост, если драйвер бестрансформаторный, то 220В попадут на выход микросхемы, или же мост пробьёт на КЗ по переменному току.

В первом случае высокое напряжение «убьёт светодиоды», вернее один из них, как это обычно происходит. Дело в том, что светодиоды в лампах, прожекторах и светильников обычно соединены последовательно, в результате сгорания одного светодиода цепь разрывается, остальные остаются целыми и невредимыми.

Во втором – выгорит предохранитель или дорожка печатной платы.

Типовая схема драйвера для светодиодов с трансформатором изображена ниже. Они устанавливаются в дорогую и качественную продукцию.

Типовая схема драйвера для светодиодов с трансформатором

Защита светодиодных ламп: схемы и способы

Есть разные способы защиты электроприборов, все они справедливы для защиты светодиодных светильников, среди них:

1. Использование стабилизатора напряжения – это самый дорогой способ и для защиты люстры его использовать крайне неудобно. Однако можно запитать весь дом от сетевого стабилизатора напряжения, они бывают различных типов – релейные, электромеханические (сервоприводные), релейные, электронные. Обзор их преимуществ и недостатков может стать темой для отдельной статьи, пишите в комментарии, если вам интересна эта тема.

2. Использование варисторов – это прибор ограничивающие всплески напряжения, может использоваться как для защиты конкретного светильника или другого прибора, так и на вводе в дом.

3. Использование дополнительного гасящего конденсатора последовательном включении. Таким образом, ограничивается ток лампы, конденсатор рассчитывают исходя из мощности лампы. Это скорее не защита, а понижение мощности лампы, в результате при повышенных значениях напряжения в электросети срок её службы не сократится.

Варистор для защиты ламп и другой бытовой техники

Варистор – это прибор ограничивающий напряжение, его действие подобно газовому разряднику. Это полупроводниковый прибор с переменным сопротивлением. Когда на его выводах напряжение достигает уровня напряжения срабатывания варистора, его сопротивление снижается с тысяч мегаом до десятков Ом и через него начинает протекать ток. Его подключают в цепь параллельно. Таким образом, происходит защита электрооборудования.

Варисторы

Внешний вид варисторов

  • Un — классификационное напряжение. Это такое напряжение, при котором через варистор начинает протекать ток силой в 1 мА;

  • Um - максимально допустимое действующее переменное напряжение (среднеквадратичное);

  • Um= — максимально допустимое постоянное напряжение;

  • Р — номинальная средняя рассеиваемая мощность, это та, которую варистор может рассеивать в течение всего срока службы при сохранении параметров в установленных пределах;

  • W — максимальная допустимая поглощаемая энергия в джоулях (Дж), при воздействии одиночного импульса.

  • Ipp — максимальный импульсный ток, для которого время нарастания/длительность импульса: 8/20 мкс;

  • Со — емкость, измеренная в закрытом состоянии, при работе ее значение зависит от приложенного напряжения, и когда варистор пропускает через себя большой ток, она падает до нуля.

Для увеличения рассеваемой мощности производители увеличивают размер самого варистора, а также делают его выводы более массивными. Они выступают в качестве радиатора для отвода выделенной тепловой энергии.

Для защиты электроприборов в отечественных электросетях переменным напряжением в 220В подбирают варистор больший, чем амплитудное значение напряжения, а примерно равно 310В. То есть можно устанавливать варистор с классификационным напряжением около 380-430В.

Например, подойдет TVR 20 431. Если вы установите варистор с меньшим напряжением, то возможны его «ложные» срабатывания при незначительных превышениях напряжения питающей сети, а если установите с большим – защита не будет эффективной.

Как уже было сказано, варисторы могут устанавливаться непосредственно на вводе в дом, таким образом, вы защитите все электроприборы в доме. Для этого промышленностью выпускаются модульные варисторы, так называемые УЗИП.

Вот схема его подключения для трёхфазной сети, для однофазной – аналогично.

Схема подключения УЗИП

Эти схемы с использованием дифавтомата и защитой от высокого потенциала на одном или двух проводах однофазной цепи не менее интересны.

Схема защиты ламп

 

Схема защиты ламп

Для защиты одного светильника или лампочки используют такую схему включения, она приведена на примере самодельного светодиодного светильника, но при использовании готового светильника или лампы варистор устанавливается также – параллельно по цепи 220В.

Схема самодельного светодиодного светильника

Вы его можете установить как в корпусе самого осветительного прибора, так и на питающих проводах снаружи. Если он подключается к розетке – варистор можно расположить в розетке. Варистор можно заменить супрессором.

В этом видео ролике автор интересно рассказывает о таком способе защиты.

Готовые решения

Устройство защиты от импульсных перенапряжений для светодиодных светильников – от производителя LittleFuse. Обеспечивают защиту от перенапряжений величиной до 20 кВ. В зависимости от конструкции устанавливается в параллель или последовательно.

 – от производителя LittleFuse. Обеспечивают защиту от перенапряжений величиной до 20 кВ. В

На рынке имеются устройства с разными характеристиками – напряжением срабатывания и пиковый ток.

Устройство защиты светодиодов сохраняет лампы при импульсах напряжения. Подключается параллельно цепи освещения после выключателя. Также предотвращает самопроизвольное мигание светодиодных лампочек при использовании выключателей с подсветкой.

Устройство защиты светодиодов

Интересно:

Суть работы такого устройства заключается в том, что внутри установлен конденсатор. Ток подсветки выключателей течет через него, также он сглаживает всплески напряжений.

Подобное или аналогичное устройство от фирмы Гранит, модель БЗ-300-Л. Индекс «Л» в конце говорит о том, что это блок защиты для светодиодных и энергосберегающих ламп (клл).

Устройство защиты ламп Гранит

Внутри расположено три детали, одну из которых мы рассмотрели выше:

1. Варистор.

2. Конденсатор.

3. Резистор.

Устройство защиты ламп Гранит

Вот принципиальная схема. Вы можете её повторить.

Принципиальная схема устройства для защиты ламп

Заключение

Полностью исключить вероятность перегорания светодиодных ламп и светильников невозможно. Однако вы можете продлить лампочкам жизнь, минимизировав влияние скачков напряжение. Сделать это можно либо своими руками, либо купив блок защиты светодиодных ламп заводского исполнения.

Алексей Бартош

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Делимся опытом, Освещение дома, Электросхемы

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Устройство импульсной защиты
  • Как правильно подобрать драйвер для светодиодов
  • Чем отличается блок питания для светодиодных ламп и электронный трансформат ...
  • Как выбрать блок питания для светодиодов
  • Достоинства светодиодного освещения
  • Как устроены светодиодные лампы
  • Отличие светодиодных ламп от энергосберегающих компактных люминесцентных
  • В чем отличие блока питания от драйвера для светодиодов: теория и практика, ...
  • Непростые проблемы питания светодиодных ламп
  • Блоки защиты ламп «Гранит»: назначение, технические характеристики
  • Категория: Делимся опытом, Освещение дома, Электросхемы

    Светодиодные прожекторы, Светодиодные лампы, Электрические схемы, Блоки питания, Стабилизатор переменного напряжения, Светодиодное освещение, Драйверы для светодиодов, Светодиоды, Принципиальные схемы

      Комментарии:

    #1 написал: Александр |

    А разве на схеме самодельной лампы перед варистором не должен стоять предохранитель,который сгорит при срабатывании варистора?

      Комментарии:

    #2 написал: Volodya Karpenko |

    Абсолютно не согласен с автором, что срок службы лампы не зависит от качества самого светодиода! Иначе бы их стоимость была бы примерно одинаковой. Лично занимался, ремонтом светодиодных фонариков, и скажу, что 50% срока службы - это сам светодиод. Остальное - это охлаждение и защита! 

      Комментарии:

    #3 написал: Влад |

    Скажите на какую мощность резистор на последней схеме? Он сильно греется?

      Комментарии:

    #4 написал: Nbv |

    Статья ни о чём. Автор какой нужен варистор при токе 20 мА?

      Комментарии:

    #5 написал: Amiran Grigorian |

    Есть ещё один способ защиты. Последовательно включить в цепь дроссель. Он займет немного место но защита будет от ограничения тока. Уменьшится мощность лампы. Но зато будет долго гореть.

      Комментарии:

    #6 написал: Дмитрий |

    Влад, резистор примерно 2 ватный, грется не будет маленький ток, примерно 0.00022 ампер, а рассеивает 0.05 вт
      Комментарии:

    #7 написал: Михаил |

    Для защиты светодиодной лампы от перегорания рекомендуется соблюдать следующие меры:

    1. Использовать качественные светодиодные лампы с надлежащей сертификацией и гарантией от производителя.

    2. Не подключать светодиодную лампу к сети напряжением, превышающему допустимое для данной лампы.

    3. Не подключать светодиодную лампу к диммеру, если она не предназначена для работы с диммером.

    4. Не допускать перегрева светодиодной лампы, например, установкой в местах с плохой вентиляцией или близко к источникам тепла.

    5. Использовать стабилизатор напряжения, который защитит светодиодную лампу от возможных перепадов напряжения в сети.

    6. Соблюдать правильную установку светодиодной лампы и ее соответствующую фиксацию в цоколе.

    7. Не допускать механических повреждений светодиодной лампы, таких как удары, падения, и т.д.

    8. Регулярно проверять светодиодную лампу на наличие повреждений и признаков перегрева. Если вы замечаете какие-либо проблемы, лучше заменить светодиодную лампу на новую.

    9. Следуйте инструкции производителя при использовании светодиодной лампы.

    Следуя этим рекомендациям, можно значительно продлить срок службы светодиодной лампы и обезопасить себя от возможных проблем.

    Amiran Grigorian,
    Да, это тоже один из способов защиты светодиодной лампы от перегорания. Дроссель может использоваться для ограничения тока, проходящего через светодиоды, что может снизить риск перегрузки и перегрева лампы. Однако необходимо учитывать, что добавление дросселя может привести к ухудшению световых характеристик лампы, таких как яркость и цветовая температура. Поэтому при использовании дросселя важно подобрать его параметры таким образом, чтобы обеспечить защиту лампы от перегрузки, но при этом сохранить достаточное освещение.

      Комментарии:

    #8 написал: Сергей |

    Да, вы правы. Использование дополнительного гасящего конденсатора при последовательном включении ограничивает ток лампы и позволяет снизить ее мощность. Однако, это не является полноценной защитой от перегорания при повышенных значениях напряжения в электросети. Срок службы лампы все равно будет сокращаться, так как она будет работать в режиме перегрузки. 

      Комментарии:

    #9 написал: Вадим |

    Величина тока, текущего через конденсатор, определяется по формуле: I = 2πfC, где f - частота переменного тока (50 Гц), C - емкость конденсатора. При емкости конденсатора в 1 мкФ, ток составляет 0,032 А, что достаточно для свечения светодиода. Однако, реактивное сопротивление конденсатора зависит от частоты, поэтому ток, текущий через светодиоды, будет меняться с частотой 100 раз в секунду. Это приводит к миганию светодиодов, что сокращает срок их службы. Чтобы устранить этот недостаток, можно использовать несколько конденсаторов параллельно, чтобы суммарная емкость была равна требуемой. Однако, это не всегда возможно из-за ограничений по габаритам и стоимости. Более эффективным решением является использование резистора, который ограничивает ток через светодиоды и стабилизирует их свечение. Однако, резисторы также имеют недостатки: они выделяют тепло, которое может привести к перегреву светодиодов и выходу их из строя. Для продления срока службы светодиодных ламп можно также использовать специальные драйверы, которые стабилизируют ток через светодиоды. Такие драйверы обычно имеют защиту от перегрева, короткого замыкания и других возможных проблем.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.