Светодиодные лампы: Чем отличаются от обычных и как выбрать лучшую

Светодиодные лампы: Чем отличаются от обычных и как выбрать лучшую

В последние несколько лет светодиодные лампы приобретают все большую популярность и это неудивительно, ведь они позволяют существенно снизить затраты на электричество без ущерба качеству освещения. В данной статье мы рассмотрим, чем светодиодные лампы отличаются от обычных лампочек накаливания, насколько они эффективны и как не совершить ошибки при их покупке.

Что собой представляет светодиодная лампа?

В светодиодных лампах в качестве источника света используются светодиоды, тогда как в обычных лампочках свет излучается за счет накала, который раскаляется под воздействием электрического тока. Изнутри энергосберегающая лампа покрыта люминофором (флуоресцентным красителем), который светится под действием газового разряда.

Каждый тип лампы обладает своими особенностями и недостатками. Конструкция лампы накаливания довольно проста: она состоит из нити накала (обычно изготовляется из вольфрама или его тугоплавких сплавов), заключенной в вакуумированную стеклянную колбу. Под действием электрического тока нить нагревается и начинает светиться. Основным преимуществом ламп накаливания является их низкая стоимость, которое, однако, нивелируется низким КПД. В действительности в свет превращается только 10% затраченной электроэнергии, остальное рассеивается в виде тепла. Кроме того, служит такая лампочка недолго – всего около 1 тыс. часов.

Компактная люминесцентная лампа, или КЛЛ (именно так называется энергосберегающая лампа) светит почти настолько же ярко, но при этом потребляет в пять раз меньше электроэнергии. В числе недостатков КЛЛ можно назвать более высокую цену, долгий промежуток разогрева после включения (несколько минут), неэстетичный вид, а также мерцание света, что несет нагрузку на глаза.

Светодиодная лампа состоит из нескольких светодиодов и блока питания, заключенных в корпус. Блок питания – необходимый компонент, так как для функционирования светодиодов требуется питание постоянным током с напряжением 6 или 12 В или переменным током с напряжением 220 В в бытовой электросети.

Чаще всего дизайн корпуса светодиодных ламп напоминает «грушевидную» форму с винтовым цоколем привычных ламп, что обеспечивает их беспроблемную установку. Устройства обладают целым рядом преимуществ, в числе которых разный цвет излучения (в зависимости от применяемых светодиодов), низкое энергопотребление (в среднем в 8 раз меньше по сравнению с лампами накаливания), долговечность (служат в 20-25 раз дольше, чем лампы накаливания), низкое нагревание корпуса, независимость яркости освещения от перепадов напряжения.

Существенный недостаток таких ламп – цена. Их ценник в несколько раз превышает стоимость ламп накаливания. Тем не менее, высокая стоимость компенсируется снижением затрат на освещение, при условии, что лампа не перегорит раньше времени. При этом светодиодные лампы вполне приличного качества можно приобрести в интернете, не значительно превышая затраты на обычные лампочки. Например, по этой ссылке на AliExpress можно купить светодиодные лампы стандартной конструкции по весьма привлекательной цене, имеется 9 вариантов мощности.

У светодиодных ламп есть и другие недостатки. В частности, неравномерное светораспределение, связанное с тем, что встроенный блок питания препятствует световому потоку. Тем не менее, некоторые производители обходят это ограничение, используя специальную форму конструкции, например, такую.

Кроме того, матовый корпус лампы выглядит неэстетично в стеклянных светильниках. К недостаткам относятся и отсутствие регулятора яркости (диммер), а также непригодность к применению при очень высоких и низких температурах.

На что обращать внимание при покупке

Из-за большого количества характеристик правильный выбор светодиодной лампы может стать непростым занятием.

Напряжение питания

При нестабильном напряжении в доме или квартире выбирайте лампы, способные работать в большом диапазоне напряжений. Данная характеристика обычно указывается на упаковке. Отметим, что при низком напряжении светодиодные лампы излучают столь же яркое свечение, что и при обычном.

Цвет излучения

Цветовая температура характеризует интенсивность излучения осветительного прибора. Цветовая температура измеряется в кельвинах. С ее повышением цвет меняется от желтого к голубому. Как правило, производитель указывает параметры излучения на упаковке и корпусе лампы: теплый (2 700 К) – приблизительно сравним с цветом лампы накаливания; теплый белый (3 000 К) – оптимально подходит для жилых помещений; холодный белый (4 000 К) – для офисов и производства, близок к цветности дневного света.

Некоторые модели ламп позволяют регулировать цвет с помощью специальных режимов. Если вы плохо переносите голубой спектр и холодный свет кажется вам тусклым, при покупке лампы с холодным спектром выбирайте прибор с запасом мощности.

Отдельной категорией следует выделить RGB-лампы, которые могут светить разными цветами, соответствуя предпочтениям пользователя. Управлять такими лампами обычно можно при помощи смартфона или другого Bluetooth-совместимого гаджета. Пример такой RGB-лампы.

Для особых эстетов выпускают даже лампы, которые могут довольно реалистично имитировать пламя (пример).

Мощность

Среди характеристик на упаковке светодиодных ламп приводится их световой поток и мощность аналогичных по яркости ламп накаливания. В действительности мощность светодиодных ламп в шесть-восемь раз ниже. Например, яркость свечения 12-ватной лампочки сопоставима с мощностью лампы накаливания на 100 Вт. Имейте ввиду, что заявленная мощность не всегда соответствует действительности, и лампа может светить менее ярко. Мощность свечения может снижаться и в связи с уменьшением яркости светодиодов со временем, поэтому существует вероятность, что устройство придется менять задолго до истечения его срока службы.

Прочие существенные моменты

Светодиодные лампы крупнее по сравнению с лампами накаливания, поэтому могут просто не поместиться в небольшой плафон.

Для приборов освещения, которые включаются через диммер, нужно подбирать подходящие лампы – на упаковке устройства должна быть информация, что лампу можно регулировать.

Светодиодные лампы слегка искажают визуальное восприятие цветов. В некоторых ситуациях, например, при съемке фотографий, это может иметь существенное значение.

Переход на использование светодиодных ламп

Рассматривая возможность перехода на более экономные лампочки, обратите внимание на ряд нюансов. Во-первых, целесообразно заменять только мощные лампочки (60 Вт и выше), так как замена маломощных ламп не принесет значительной экономии, а вот сумма, потраченная на покупку светодиодной лампы, может и не окупиться. Во-вторых, заменяйте лампы в часто используемых приборах освещения, например, в люстрах или светильниках в жилых помещениях, так как менять лампу в местах, где вы только изредка включаете свет, не имеет смысла. В-третьих, не ожидайте резкого сокращения расхода электроэнергии после замены ламп (экономия может составить 15-25%), поскольку основными потребителями электричества являются бытовые приборы (утюг, электрочайник, электроплита, стиральная машина и т.д.).

Наконец, при выборе светодиодных ламп не покупайте приборы одного производителя, а сначала опробуйте один-два бренда. Дело в том, что устройства разных производителей могут отличаться по испускаемому свету, даже если на упаковках заявлена одинаковая цветовая температура.

На сегодняшний день светодиодные лампы уже не являются дорогой технической новинкой и вполне доступны по ценам. Учитывая, что светодиодные лампы выгодно отличаются от обычных ламп накаливания, переход на их использование вполне целесообразен.

В чем отличие блока питания от драйвера для светодиодов: теория и практика, всё что нужно знать

Примечание автора: «В сети есть достаточно большое количество информации о питании светодиодной продукции, но когда я готовил материал для этой статьи, нашел большое количество абсурдной информации на сайтах из топа выдачи поисковых систем. При этом наблюдается либо полное отсутствие, либо неправильное восприятие базовых теоретических сведений и понятий».

Светодиоды — самый эффективный на сегодняшний день из всех распространенных источников света. За эффективностью кроются и проблемы, например высокое требование к стабильности тока, который их питает, плохая переносимость сложных тепловых режимов работы (при повышенной температуре). Отсюда выходит задача решения этих проблем. Давайте разберемся, чем отличаются понятия блок питания и драйвер. Для начала углубимся в теорию.

Содержание статьи

Источник тока и источник напряжения

Блок питания — это обобщенное названия части электронного устройства или другого электрооборудования, которое осуществляют подачу и регулирование электроэнергии для питания этого оборудования. Может находиться как внутри устройства, так и снаружи, в отдельном корпусе.

Драйвер — обобщенное название специализированного источника, коммутатора или регулятора питания для специфичного электрооборудования.

Различают два основных типа источников питания:

Давайте рассмотрим их отличия.

Источник напряжения — это такой и источник питания напряжение на выходе которого не изменяется при изменении выходного тока.

У идеального источника напряжения внутреннее сопротивление равняется нулю, при этом выходной ток может быть бесконечно большим. В реальности же дело обстоит иначе.

У любого источника напряжения есть внутреннее сопротивление. В связи с этим напряжение может несколько отклоняться от номинального при подключении мощной нагрузки (мощная — малое сопротивление, большой ток потребления), а выходной ток обуславливается его внутренним устройством.

Для реального источника напряжения аварийным режимом работы является режим короткого замыкания. В таком режиме ток резко возрастает, его ограничивает только внутреннее сопротивление источника питания. Если источник питания не имеет защиты от КЗ, то он выйдет из строя

Источник тока — это такой источник питания, ток которого остается заданным независимо от сопротивления подключенной нагрузки.

Так как целью источника тока является поддержание заданного уровня тока. Аварийным режимом работы для него является режим холостого хода.

Если объяснить причину простыми словами, то дело обстоит следующим образом: допустим, вы подключили к источнику тока с номинальным в 1 Ампер нагрузку сопротивлением в 1 Ом, то напряжение на его выходе установится в 1 Вольт. Выделится мощность в 1 Вт.

Если увеличить сопротивление нагрузки, скажем, до 10 Ом, то ток так и будет 1А, а напряжение уже установится на уровне 10В. Значит, выделится 10Вт мощности. И наоборот, если снизить сопротивление до 0.1 Ома, ток будет все равно 1А, а напряжение станет 0.1В.

Холостым ходом называется состояние, когда к выводам источника питания ничего не подключено. Тогда можно сказать, что на холостом ходу сопротивление нагрузки очень большое (бесконечное). Напряжение будет расти до тех пор, пока не потечет ток силой в 1А. На практике, для примера такой ситуации можно привести катушку зажигания автомобиля.

Напряжение на электродах свечи зажигания, когда цепь питания первичной обмотки катушки размыкается, растёт до тех пор, пока его величина не достигнет напряжения пробоя искрового промежутка, после чего через образовавшуюся искру протечет ток и рассеется энергия, накопленная в катушке.

Состояние короткого замыкания для источника тока не является аварийным режимом работы. При коротком замыкании сопротивление нагрузки источника питания стремится к нулю, т.е. оно бесконечно маленькое. Тогда напряжение на выходе источника тока будет соответствующим для протекания заданного тока, а выделяемая мощность ничтожно мала.

Перейдем к практике

Если говорить о современной номенклатуре или названиям, которые даются источникам питания в большей степени маркетологами, а не инженерами, то блоком питания принято называть источник напряжения.

К таким относятся:

Зарядное устройство для мобильного телефона (в них преобразование величин до достижения необходимого зарядного тока и напряжения осуществляется установленными на плате заряжаемого устройства преобразователями.

Блок питания для ноутбука.

Блок питания для светодиодной ленты.

Драйвером называют источник тока. Основное его применение в быту — это питание отдельных светодиодов и светодиодных матриц и те и другие обычной высокой мощности от 0.5 Вт.

Питание светодиодов

В начале статьи было упомянуто, что у светодиода весьма высокие требования к питанию. Дело в том, что светодиод питается током. Это связано с вольтамперной характеристикой всех полупроводниковых диодов. Взгляните на неё.

На картинке ВАХ диодов разных цветов:

Такая форма ветви (близка к параболе) обусловлена характеристиками полупроводников и примесей которые в них внесены, а также особенностей pn-перехода. Ток, когда напряжение, приложенное к диоду меньше порогового почти, не растёт, вернее его рост ничтожно мал. Когда напряжение на выводах диода достигает порогового уровня, через диод резко начинает расти ток.

Если ток через резистор растёт линейно и зависит от его сопротивления и приложенного напряжения, то рост тока через диод не подчиняется такому закону. И при увеличении напряжения на 1% ток может возрасти на 100% и больше.

Плюс к этому: у металлов сопротивление увеличивается при росте его температуры, а у полупроводников наоборот — сопротивление падает, а ток начинает расти.

Чтобы узнать причины этого подробнее нужно углубиться в курс “Физические основы электроники” и узнать о типах носителей зарядов, ширине запрещенной зоны и прочих интересных вещах, но делать этого мы не будем, бегло эти вопросы мы рассматривали в статье о биполярных транзисторах.

В технических характеристиках пороговое напряжение обозначается, как падение напряжения в прямом смещении, для светодиодов белого свечения обычно около 3-х вольт.

С первого взгляда может показаться, что достаточно на этапе проектировки и производства светильника достаточно подобать токоограничивающие резисторы и выставить стабильное напряжения на выходе блока питания и всё будет хорошо. На светодиодных лентах так и делают, но их питают от стабилизированных источников питания, к тому же мощность применяемых в лентах светодиодах зачастую* мала, десятые и сотые доли Ватт.

*(если не вести речь о лентах и полосах со светодиодами 5730 подробнее о типах SMD светодиодах смотрите статью — Виды, характеристика и маркировка SMD-светодиодов)

Мощные светодиоды, которые и рекомендуется питать драйверами, греются достаточно сильно. Например, светодиод мощностью 1Вт нагревается до температуры выше 50 градусов за несколько 5-15 секунд работы без радиатора.

Если такой светодиод питается от драйвера, со стабильным выходным током, то при нагреве светодиода ток через него не возрастет, а останется неизменным, а напряжение на его выводах для этого немного снизится.

А если от блока питания (источника напряжения), после нагрева ток увеличится, от чего нагрев будет еще сильнее.

Есть еще один фактор — характеристики всех светодиодов (как и других элементов) всегда отличаются.

Блок питания в разобранном виде

Выбор драйвера: характеристики, подключение

Для правильного выбора драйвера нужно ознакомиться с его техническими характеристиками, основные это:

Номинальный выходной ток;

Минимальная мощность. Не всегда указывается. Дело в том, некоторые драйвера не запустятся если к ним подключена нагрузка меньше определенной мощности.

Часто в магазинах вместо мощности указывают:

Номинальный выходной ток;

Диапазон выходных напряжений в виде (мин.)В…(макс.)В, например 3-15В.

Количество подключаемых светодиодов, зависит от диапазона напряжений, пишется в виде (мин)…(макс), например 1-3 светодиодов.

Так как ток через все элементы одинаков при последовательном подключении, поэтому к драйверу светодиоды подключаются последовательно.

Параллельно светодиоды нежелательно (скорее нельзя) подключать к драйверу, потому что, падения напряжений на светодиодах могут немного различаться и один будет перегружен, а второй наоборот работать в режиме ниже номинального.

Подключать больше светодиодов, чем определено конструкцией драйвера не рекомендуется. Дело в том, что любой источник питания имеет определенную максимально допустимую мощность, которую нельзя превышать. А при каждом подключенном светодиоде к источнику стабилизированного тока напряжение на его выходах будет возрастать примерно на 3В (если светодиод белый), а мощность будет равняться как обычно произведению тока на напряжение.

Исходя из этого, сделаем выводы, чтобы купить правильный драйвер для светодиодов, нужно определиться с током, который потребляют светодиоды и напряжением, которое на них падает, и по параметрам подобрать драйвер.

Например этот драйвер поддерживает подключение до 12 мощных светодиодов на 1Вт, с током потребления в 0.4А.

Вот такой выдаёт ток в 1.5А и напряжение от 20 до 39В, значит к нему можно подключить, например светодиод на 1.5а, 32-36В и мощностью 50Вт.

Заключение

Драйвер – это один из типов блока питания, рассчитанный на обеспечение светодиодов заданным током. В принципе все равно как называют этот источник питания. Блоками питания называются источники питания для светодиодных лент на 12 или 24 Вольта, они могут выдавать любой ток ниже максимального. Зная правильные названия, вы вряд ли ошибетесь при приобретении товара в магазинах, и вам не придётся его менять.

СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА

Данная модель имеет на борту 160 светодиодов и цоколь стандартного типоразмера — Е27. Провожу первое включение — сразу отмечу неочень приятный иссиня — белый свет. Очень напоминает обычную люминисцентную энергосберегалку. Надо будет в следующий раз брать цветовую температуру не выше 4000К. Зато лампа совершенно не греется, и её можно в любой момент открутить и закрутить в патрон. Субьективно данная светодиодная лампа по яркости эквивалентна обычной лампе накаливания на 60 ватт, только свет белее.

Теперь проведём измерения и убедимся в разрекламированной энергосберегательности светодиодов. Цифровой амперметр показал 0,08А. Но вот ваттметр показывает всего 7 ватт. Непонятно — ведь по закону ома для расчёта мощности должно быть 220В х 0,08 = 17.6 ватта? В любом случае экономичность налицо. Даже КЛЛ будет тянуть в два раза больше энергии.

Разбираем LED лампу и смотрим чего там китайцы засунули внутрь. Всё конечно проще простого — обычный бестрансформаторный выпрямитель в виде диодного моста с гасящим конденсатором.

На фото всё отлично видно, но для наглядности нарисую реальную схему светодиодной лампы.

Получается как бы две одинаковые линейки светодиодов по 80 штук с отдельным блоком питания дл каждой. Напряжение сети 220В через ограничительный конденсатор 0,82мкФ 400В выпрямляется диодным мостом на IN4007 и сгладив пульсации небольшим электролитом 4,7мкФ 400В поступает на цепочку из 80-ти светодиодов. Всё просто, как диффузия.

Конечно более мощные светодиодные лампы содержат специальный импульсный драйвер для токоограничения и питания LED элементов, но в данном случае вполне достаточно и такого недорогово решения. Вот купите 160 светодиодов и посмотрите — хватит ли вам 15 долларов. Тем более тут установлены не обычные светодиоды, а с увеличенной площадью кристалла.

Конечно такой метод питания сужает возможный диапазон питающих напряжений, зато просто ремонтировать. А это рано или поздно делать придётся, ведь если хоть один из 80-ти светодиодов перегорит — погаснет половина лампы.

В общем выводы такие: С одной стороны имеем неплохую экономичность и экологичность, но яркости всё же недостаточно для освещения комнаты или кухни — разве что поставить сразу 2-3 светодиодные лампы. А это уже почти полсотни баксов! Данную LED лампу разве что ставить в коридор или ванную комнату. Как вариант — использовать её в светодиодном настенном светильнике.

Форум по обсуждению материала СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА

Устройство для использования разъёма USB в качестве прикуривателя — разборка и схема.

Принципиальная схема гальванической развязки для 8-канального логического анализатора. Скорость передачи данных до 10 Мбит.

Схема простого кварцованного передатчика FM диапазона на мощность до 0,2 Вт, при питании от 12 В.

Используйте технологию дополненной реальности, чтобы легко ремонтировать и отлаживать радиоэлектронные проекты в онлайн режиме.

Сколько потребляет светодиодная лента?

28 2 октября 2017 (43408)

Сколько потребляет светодиодная лента в зависимости от типа светодиода

Светодиоды прочно вошли в нашу жизнь, их используют в различных сферах от строительства до космической промышленности. Спросом пользуются не только светодиодные лампочки, но и светодиодные ленты, интересно было бы узнать, сколько потребляет светодиодная лента. Обычно светодиодные ленты (полоски) используются для украшения интерьера, они добавляют помещению уюта, позволяют создать в домашних условиях потрясающие по красоте световые эффекты. Кроме того данное изделие позволяет эффективно и красиво подчеркнуть выгодные элементы декора и интерьера. Что же такое светодиодная лента (полоска)? Это специальный прибор с гибким основанием, на котором последовательно расположены светодиоды. Светодиодные полоски это низковольтовое оборудование, что усложняет подключение данных устройств к общей сети 220 Вольт. По этой причине для подключения данных изделий используются особые блоки питания, так называемые преобразователи напряжения. Если блоки не использовать подключить полоску напрямую, то она сгорит. Обычно изделие работает в двух вариантах пониженного напряжения 12 и 24 Вольт, однако, встречаются и варианты с блоками 18 Вольт. Разберемся насколько экономично потребление электроэнергии у данных устройств.

Зависимость потребления светодиодных лент от их типа

Светодиодные ленты 3528

Сегодня продаются полоски диодов трех основных типов, при этом потребляемая мощность светодиодной ленты отличается от одного типа к другому. Первыми на рынке были светодиоды 3528. Они имели простую конструкцию и небольшую мощность, сегодняшние полоски 3528 значительно отличаются от первых и моделей. Сегодня они выпускаются как на обычной полоске, так и на прорезной (им нестрашна ни вода, ни влага), благодаря чему их теперь используют в помещениях с повышенной влажностью. Перед тем как разбираться с энергопотреблением, необходимо знать, что количество потребляемого тока во многом зависит от количества размещенных на изделии диодов. Ниже мы перечислим, сколько потребляет светодиодная лента (1 метр) 3528 трех основных видов:

1. LF-3528 240Led – устройства со 240-а диодами на один погонный метр, потребление такой ленты составляет 19,2 Вт (1,6 А).
2. LF-3528 120Led – полоски с 120-ю диодами на один метр, потребляемый ток светодиодной ленты такого типа 0,8 А (9,6 Вт).
3. LF-3528 60Led – это полоски, на которых установлено 60 светодиодов на один метр, ее потребление составляет 4.8 Вт (0,4 А).

При этом на рынке можно найти изделия 3528, на которых размещено по 30, 90 диодов. Стоит учесть и тот факт, что полоски первого и второго типа используются достаточно редко, виной тому сложность их монтажа, кроме того они достаточно сильно нагреваются.

Светодиодные ленты 5050

Не так давно на рынке появились диоды нового поколения, это чипы 5050. Светодиоды 5050 представляют собой ленты с меньшим количеством диодов, чем в чипах 3528, но имеющиеся лампы горят намного ярче. Это более мощные изделия, их потребление зависит от длинны (количества диодов). Так же как и предыдущие изделия, эти полоски делятся на несколько типов, всего их четыре:

1. LF-5050120Led — это устройство со 120 диодами на один метр. А сколько ампер потребляет светодиодная лента данного типа? – не более 25 Вт (2,4 А).
2. LF-5050 72Led – изделия с 72-мя диодами на один метр, потребляют не более 15 Вт (1,4 А).
3. LF-5050 60Led – полоски, на которых установлено 60 диодов, потребление 15 Вт (1,2 А).
4. LF-5050 30Led — изделие с минимальным количеством диодов их всего 30. Сколько потребляет светодиодная лента (12 вольт) данного типа? – не более 7,2 Вт (0,6 А).

Именно последний вариант является самым популярным в квартирах и домах, гораздо реже используются изделия LF-5050 60Led. Такие варианты как LF-5050 72Led и LF-5050120Led используются для подсвечивания различных конструкций и сооружений, рекламных билбордов и так далее.

Расчет потребления

Как описывалось выше мощность светодиодной полоски (сколько ватт потребляет метр светодиодной ленты), зависит от общего числа диодов на один погонный метр. Самые мощные полоски могут гарантировать полноценное освещение, главным образом это изделия с количеством чипов от 120-240 штук на погонный метр. Питание устройств осуществляется при помощи блоков различного напряжения (12, 18, 24 В), при этом суммарное потребление не должно быть выше 80% рассчитанной номинальной мощности преобразователя напряжения. Сколько электричества потребляет светодиодная лента можно довольно просто определить самостоятельным расчётом. Рассмотрим конкретный пример, используем для расчета одну из наиболее популярных лент LF-5050 60Led. Для полоски длинной 10 погонных метров мощность составит: 10×15=150 Вт (мощность всей полоски). При этом мощность блока питания должна быть минимум 80% о номинальной, то есть необходимо дать запас мощности для защиты от перегруза. Для этого общую мощность умножаем на запас в 30%: 150х30/100 = 45 Вт (это только 30% от общей мощности), мощность с запасом будет равна: 45+150=195 Вт – это будет потребляемая мощность полоски. Для того чтобы посчитать энергопотребление необходимо вычислить среднее время работы изделия в сутки. Например, если по расчету полоска в среднем будет работать около 4 часов в сутки, то энергопотребление составит: 195×4/1000= 0,78кВт/ч, все просто.