Исследование светодиодной лампочки мощностью 12Вт.

[Схемотехник]

Добрый день, уважаемые коллеги. Вашему вниманию предлагается подробное техническое исследование светодиодной лампы A60, E27, 2700K мощностью 12Вт от известного производителя.

1. Обзор составных частей.
   Лампа ничем не отличается от своих аналогов. Лампа состоит из: пластикового корпуса с алюминиевым стаканом, цоколя Е27, диодной платы, а также светового рассеивателя.
   

2. Обзор электрической схемы
   Электрическая схема по принципу работы аналогична другим изделиям. Токовый драйвер и все его компоненты расположены на одной плате со светодиодами. При таком решении, температура компонентов стабилизатора тока будет аналогична светодиодам. Далее рассмотрена схема электрическая принципиальная.
   
   Описание элементов схемы:
   DB1 – MB10FLJ (двухполупериодный выпрямительный мост),
   C2 – 6.8uFx400V (Электролитический конденсатор),
   U1- 9617S7 (Микросхема импульсного стабилизатора тока),
   R1, R2 – 3,6 Ом (Токозадающие резисторы),
   LED1-LED12 – 9V1W (Светодиоды 2835, предположительно 1W, 9V, 100mA),
   L1- Дроссель, обеспечивает ограничение скорости нарастания тока, а также запасает энергию и затем отдает ее диодам во время «паузы»,
   D1 – ES1J (Диод, обеспечивает протекание тока дросселя во время «паузы»,
   C1 – Керамический конденсатор,
   R3 – 100 кОм (резистор шунтирующий светодиоды).
   
   Кусочек феррита (магнитопровода дросселя) откололся в процессе разбора лампы.
   
   
   

3. Испытательный стенд.
   Испытательный стенд состоит из следующих материалов и приборов:

• Отрезок доски, на котором закреплен керамический патрон, вокруг доски закреплена картонная коробка высотой 140мм,
• Мультиметр MASTECH MY63,
• Термопара M266C CLAMP METER,
• Осциллограф Siglent SDS 1102CNL.
  

4. Осциллограммы работы импульсного стабилизатора тока
   Принцип работы импульсного стабилизатора тока очень простой. Отмечу только, что микросхема контролирует ток в цепи диодов, путем слежения за напряжением на токозадающих резисторах. Это видно далее на осциллограмме. Когда напряжение на резисторах превышает 400мВ – микросхема «закрывается» и ток через дроссель начинает спадать (течет через диод D1). Если нужно готов подробно описать процесс.
   
   Поскольку емкость керамического конденсатора С1 является очень маленькой и недостаточной, то ток через диоды содержит в себе высокочастотные пульсации, частота которых составляет 200кГц. При этом, ток через диоды по время «паузы» падает до нуля, что не должно быть.
   
   Проблема с высокочастотными пульсациями тока в светодиодах легко решается путем установки вместо C1 электролитического конденсатора 1uFx400V. Но все это должен был предусмотреть производитель лампы. Не у каждого есть возможность, время и желание делать работы над ошибками за производителя.
   

5. Измерение электрических характеристик и температуры лампы ДО доработки
   Лампочка в исходном своем состоянии обладает следующими показателями:
   Прямой тока через диоды – 97,5мА.,
   Число диодов – 12шт.,
   Масса лампы: 38г.,
   Суммарное падение напряжения на диодах в «холодном состоянии» – 109,2В,
   Суммарное падение напряжения на диодах в «горячем состоянии» - 106,3В,
   Максимальная температура диодной платы - 86°С,
   Максимальная температур корпуса лампы - 78°С,
   Мощность на диодах в «холодном состоянии» - 109,2 * 0,0975=10,65Вт,
   Мощность на диодах в «горячем состоянии» - 106,3 * 0,0975=10,35Вт.
   (Измерения регистрировались, после 30 минут непрерывной работы. По запросу подробнее опишу процесс измерения).

6. Измерение электрических характеристик и температуры лампы ПОСЛЕ доработки.
   Результаты измерений для «стоковой» лампы, показали довольно высокие температуры, поэтому было принято решение уменьшить прямой ток через диоды, путем увеличения сопротивления токозадающих резисторов. В доработанной конфигурации – установлены следующие токозадающие резисторы – 3,6 Ом и 6,8 Ом. В результате доработки, ток через диоды снизился до 75мА.
   Максимальная температура диодной платы - 71°С,
   Максимальная температур корпуса лампы – 63°С,
   Оценить степень падения светового потока нет возможности, но падение, на мой взгляд, является незначительным.

7. ВЫВОДЫ
   В «стоковом» состоянии ток через светодиоды – 97,5мА, максимальная температура диодной платы - 86°С, максимальная температура корпуса - 78°С.
   После доработки: ток через светодиоды – 75мА, максимальная температура диодной платы - 71°С, максимальная температура корпуса - 63°С.
   Таким образом, снижение тока в светодиодах на 25% позволило существенно снизить температуру диодной платы.
   Недостатки лампы очевидны – производитель не позаботился о минимизации высокочастотных пульсаций тока в светодиодах, а также есть сомнения по качеству электролитического конденсатора на выходе диодного мостика. Может быть кому-то известно, чей это электролит!?

Коллеги, интересно ваше мнение и предложения. А также было бы интересно сравнить результаты с другими лампами.

[galiaf]

Прежде всего спасибо за ваш труд. Очень очень интересно. Пока прочёл поверхностно - не в спокойной обстановке. Но нынче вечером с удовольствием перечитаю за чашечкой кофе. Очень классно, что делаете такое, наряду с @ALEXLED , @Светотехника , @ANPolter

[Slava]

@Витькан совершенно шикарный и подробный обзор. Спасибо. Высокочастотные пульсации тока в светодиодах приводят к проблемам ЭМС в районе 200кГц?
Температура радиатора корпуса отличается от температуры диодной платы на 8 градусов, как до доработки так и после неё. При этом, после доработки драйвера температура корпуса снизилась как раз менее хорошо знакомых всем нам по обзорам видео каталога 70 градусов.

[Схемотехник]

@Slava Мне и самому было интересно получить реальные результаты. И тут же можно увидеть, что теплоотвод с кромки платы - не такой уж и плохой, раз между платой и пластмассовый корпусом всего 8 градусов. Я каких-то проблем по ЭМС на 200кГц не заметил. Радиоприемника у меня нету) В другой моей теме, содержатся графики токов, которые потребляют некоторые лампы. Ничего особенного. Высокая частоты в сеть не проходит.

[Света]

@Витькан, статья большая и очень подробная. За это спасибо. Для меня конечно много не понятно, но вот вопрос, который с точки зрения практической меня интересует: вы провели огромную работу по разбору, потом переделка. А стоит ли игра свеч? Оправданы ли затраты. Сколько вкладываете и получаете? Или это просто хобби?

[Схемотехник]

@Света Вам спасибо)

1. Все внутренности показаны специально для аудитории. В процессе доработки достаточно только снять рассеиватель. Все остальное снимать не надо. На диодной плате все расположено.
2. Стоимость доработки минимальна и составляет примерно 10 рублей (один резистор и один конденсатор).
3. У меня есть все необходимое оборудование, поэтому процедура доработки достаточно простая. Это скорее хобби.
4. Понятно, что редко кто будет самостоятельно дорабатывать лампу, ведь проще купить лампу дороже и лучше. Исходя из обзоров @Светотехника понятно, что более дорогие лампы не всегда лучше. Поэтому было принято решение остановится на этой лампе с ее доработкой.

[galiaf]

@Витькан прочитал, действительно лампочка получилась довольно перспективная после доработки. Только почему-то вы нигде не указываете производителя лампы, которую вы доработали, раскроете секрет?

[Схемотехник]

@galiaf Я не хотел бы указывать в этой теме производителя. Чтобы не создавать ложных домыслов. В других темах я говорил, что подготовлю технический обзор на 12Вт лампочку, и там же указан производитель. Кстати, обзор этой лампы есть у @Светотехника.

Про перспективность лампы согласен, и ее легко доработать, потому что все компоненты на лицевой части диодной платы. Только рассеиватель нужно снять. Думаю, что лампа достойная "бюджетка", для своих 90 рублей.

[ALEXLED]

Отличный обзор! От меня тоже сегодня что нибудь да будет:)

[ALEXLED]

Вы отлично разобрали эту лампу во всех смыслах, даже и добавить нечего, хотя тест провести временем стоило бы, до доработки и после, т.е. для этого взять две лампы, одну доработать а вторую нет. Включить их и оставить работать круглосуточно, через 3 месяца сравнить состояние двух ламп, также проверить все их характеристики.

[ALEXLED]

Конденсатор китайский, yunxing вроде называется. Часто такие встречаю, качество на троечку.

[Схемотехник]

@ALEXLED Спасибо за конденсатор. По лампочкам у меня так и сделано. В люстре одновременно горят две лампочки - одна доработанная, другая нет. Посмотрим кто кого)))

[ALEXLED]

@Витькан будет интересно! А разница в яркости между ними большая?

[akukushkin1]

Вот интересное дело..доработка стоит 10 рублей, а лампа становится близка к вечной. Внимание вопрос - почему бы производителю не сделать лампу на 100 рублей дороже, но все же продавать ее доделанную?!

[Схемотехник]

@ALEXLED Если бы мог хоть как-то оценить... Предложите эту идею @Светотехника ведь он может запить светодиоды от источника питания и измерить освещенность при разных значениях тока в светодиодах.

@Светотехника Мог бы сделать исследование "Как зависит освещенность лампочки от тока протекающего через светодиоды" и построить график-зависимость.

@akukushkin1 Очевидно, что производитель разорится))) производить "вечные" лампочки) Возможно по-причине насыщения рынка и падения спроса.

[ANPolter]

@Витькан световой поток от тока зависит почти линейно. Графики есть в даташитах, нет необходимости ничего мерить.

По вашей лампе. За разбор плюс. Только очень хотелось бы увидеть фотки, как вы мерили температуру. Каким способом, в каких точках и т.д. Выложите, пожалуйста.

По самой лампе. У неё очень низкая эффективность, всего 900лм на 12Вт 2700к. После вашей доработки останется вообще всего 650-700. Кроме того, из-за своей более низкой эффективности она за год на расходах на электроэнергию съест больше, чем вы сразу же купили бы нормальную лампу с эффективностью 100лм/Вт и более. Для меня такая "экономия" - загадка.

[Схемотехник]

@ANPolter
Фотки прикреплять мне лень) Поэтому я просто напишу как я измерял температуру.

1. Измерение температуры платы диодов. На свободном месте диодной платы нанесена капля термопасты КПТ-8 в эту каплю погружена термопара. Включаем лампу и ждем 30 минут. Записываем результат.
2. Измерение температуры корпуса. Отключаем лампу после предыдущего измерения. Выворачиваем. На середине корпуса лампы (по середине расстояния от крепления цоколя до рассеивателя) наносим каплю КПТ-8 в эту каплю погружаем термопару и оборачиваем изолентой, тем самым прижимая термопару и фиксируя ее. Вворачиваем лампу, включаем, ждем 30 минут. Записываем.
3. А про лампочку какого производителя вы имеет введу? Обратите внимание, что я НЕ УКАЗАЛ производителя лампы. Поэтому об оценки ее эффективности говорить не корректно.
4. Понятие "нормальная лампа" очень относительное. Прошу не заниматься пиаром "эффективной" продукции в этой теме.
5. Светового потока "неэффективной" лампы даже после доработки - мне вполне достаточно))

[ANPolter]

@Витькан я имел в виду, лампу того производителя, которого вы не назвали, но мы оба знаем, что это за производитель))

Причём тут какой-то пиар? Разве мало ламп с нормальной эффективностью? Просто логика. Что потрачено время и силы, а экономия всё-равно минусовая.

По измерению температуры. Измерения вызывают вопросы. У вас дельта температур до доработки и после одинаковая, а должна быть разная. И ставили ли вы светорассеиватель на лампу при измерении температуры светодиодной пластины? Это сильно влияет на результаты. Если ставили, то как удалось не сместить провод с термоэлементом, который ничем особо не закрепишь? Да и дельта температур подозрительно низкая. Всё это вызывает вопросы, поэтому хотелось бы наглядно видеть методику измерений.

[akukushkin1]

@ANPolter Когда обзоры делаются в домашних условиях, трудно говорить о методически выверенных измерениях. Таким образом, у нас остается только такой инструмент как сравнение различных результатов, полученных в одинаковых НЕ лабораторных условиях

[Схемотехник]

@ANPolter

1. ну есть допустим нормальные производители. Но естественно все сводится к одному) Я еще раз повторяю, что это лампочка "неизвестного" производителя оказалась самой оптимальной из бюджетного сегмента (то есть до 100 рублей) среди тех ламп, которые продавались в магазине, находящегося недалеко от дома. За топовыми лампами, ехать куда попало я не собираюсь. Пожалуйста, прочитайте и поймите наконец, почему выбрана эта лампа.
2. Ваша эффективность которая приводит к экономии одного или двум ваттам обычному потребителю не дает ничего. Ведь вся экономия заключается в уходе от ламп накаливая, при условии длительного срока службы светодиодок. Разница в 1 и 2 ватта никому не нужна.
3. Возможно, ваша теория где-то вас подводит. Попробуйте пересчитать или сделать свои собственные измерения.
4. Рассеивателя не было. Потому что с ним действительно было бы сложно зафиксировать термопару на плате. Фотки смотрели? лампа была в коробке без крышки.
5. Да поймите вы, просто эта "дешевка" обеспечивает достаточно хорошее охлаждение, без каких-то специальных вставок. Вы много думали, много рассуждали. А результаты вон какие! Да, разница оказалась одинаковой. Что я могу сделать, если результаты такие? сделайте свои и обсудим!

[ANPolter]

@akukushkin1 и что вы хотите этим сказать? Результаты должны более-менее отражать реальность, иначе зачем они. Фотки нужны как раз для того, чтоб чтоб иметь больше инфы и сделать более правильные выводы. А так же сделать замечания по методике и исправить недочёты, а не тиражировать их.

[Схемотехник]

@akukushkin1 Оказывается, практические результаты, полученные в процессе исследования, никак не совпадают с теорией @ANPolter.
@ANPolter я предлагаю Вам сделать собственное практическое исследование светодиодной лампочки, по собственной методике. И нам покажите, и сами проверите адекватность своих теоретических соображений.

[ANPolter]

@Витькан я вам уже ответил в соседней теме. Простой расчёт показывает, что например если лампы 12 и 8 вт имеют одинаковую эффективность, то при использовании 4 часа в день разница будет 30р в год на лампочку или 300-500р на квартиру. За год-два это с лихвой перекрывает вашу "экономию".

Ps вам везде мерещится какой-то пиар. Смысл моих слов в том, что раз вы всё это делали с целью экономии, то за основу стоило хотя бы взять лампочку поэффективнее, в этом хотя бы был какой-то смысл.

Pps в остальном вы так много, подробно и расплывчато пишите, что нет возможности на всё это отвечать. Формулируйте мысли короче и чётче, пожалуйста.

[Схемотехник]

@ANPolter Методику измерения температуры платы диодов и корпуса - я описал. Про наличие рассеивателя сказал. Если что-то не понятно спрашивайте конкретно. На все готов ответить.
Что вам конкретно не понятно?

[ANPolter]

@Витькан да мне всё понятно. Просто вам бы лучше не ёрничать на предмет несовпадения с теорией, а задуматься над тем, где косяк. И задуматься стоило ещё в процессе.

[Схемотехник]

@ANPolter Смотрите существует ряд допущений я их опишу:

1. Все измерения производились в домашних условиях, на относительно недорогом оборудовании (перечень измерительного оборудования приведен).
2. Измерения температуры производились только при помощи термопары. Других средств у меня нет.
3. Методика измерения температуры корпуса и диодной платы - приведена. Рассеивателя не было ни при каких измерениях. Если есть вопросы готов ответить.
4. Результаты которые указаны в данной теме, получены исключительно мною. Любой пользователь, при желании, может самостоятельно провести аналогичные исследования по своей собственной методике. Готов обсудить результаты.
5. На мой взгляд, в практическом исследовании, грубые "косяки" отсутствуют.
6. Считаю, что в нынешних условиях, результаты, полученные в ходе исследования, являются адекватными.

[akukushkin1]

@ANPolter я хочу сказать, что теоретик и экспериментатор тем и отличаются, что сходство с теорией получается только лишь в недостижимых идеальных условиях

[ANPolter]

@akukushkin1 с чего вы это взяли, я не знаю. У нормальных теоретиков и практиков всё совпадает. А если не совпадает, то перепроверяют и ищут ошибку.

[akukushkin1]

@ANPolter Ну что же, давайте доведем до абсурдного, сейчас в современной физике проблема - необъяснена половина массы вселенной, ради этого ввели "темную материю", работать с которой не умеют. А по факту абсолютно непонятно - есть она или нет. Штука, которая ненаблюдаемая.

Длительное время не могли объяснить поведение квантов света, которые в опыте Юнга показывали волновые свойства. Было решено теоретиками объяснить все исходя из корпускулярно-волнового дуализма.

К чему я это, так ведь эксперимент чаще всего предшествует развитию теории. Но, конечно, можно привести массу примеров того, как что-то было предсказано "на кончике пера".

И правда, для того, чтобы найти равенство между теорией и практикой, строятся очень дорогие установки, тратится уйма времени, итого, все сходится только с определенной погрешностью.

Я же вам говорю, что даже с "не чистыми" экспериментами, мы можем получать полезные знания, смотря их корреляции с интересующими нас параметрами. Мы не сможем добиться значимого улучшения домашнего эксперимента, я только об этом вам говорю, @ANPolter .

И вывод простой, если мы не можем пойти по прямому пути методически верного эксперимента, то стоит пойти по пути корреляционного анализа, проводя массу экспериментов и находя зависимости между не самыми чистыми значениями с целевым, интересным нам, фактором.

[ANPolter]

@akukushkin1 причём здесь квантовая физика, когда речь про простейшую физику и школьный опыт, где всё должно сходиться, как 2х2=4.

Мне надоело ни о чём. Вам ещё нет?

[akukushkin1]

@ANPolter хорошо, давайте останемся каждый при своем. На мой взгляд, даже в школьной физике не все сходится в плане эксперимент - теория. Но я согласен, мы зациклились.

[mell11]

Отличная работа.

[Luminophore]

@Витькан, у других измеренных ламп частота тоже была около 200 кГц, или только в этой? Я измерял частоту пульсаций света фотодиодом у многих ламп, и у всех были ВЧ пульсации на частотах до 100 кГц (выше этого значения не проверял). Или у этой лампы тоже есть пики и до 100 кГц, и на 211 кГц?

[Схемотехник]

@Luminophore
https://domorost.ru/topic/2327/анализ-работы-светодиодной-лампы-мощностью-13вт

1. Фотодиодом тоже пробовал смотреть (диод+резистор+источник питания), но у разных ламп по разному нужно выставлять расстояние от лампы до диода. Причем при помощи фотодиода хорошо видна постоянная составляющая и переменная (пульсации), однако рассчитать по этим данным коэффициент пульсаций не удается. Точнее он получается неверным. Я так пробовал его рассчитать для лампы накаливания 75Вт (Кп=100 * (Emax-Emin)/(2 * Ecp)). Хотя ВЧ при помощи фотодиода хорошо видно. Но рассчитать правильно 100Гц пульсации лампы накаливания не удается.
2. У этой лампы частоты меняются, но незначительно. Видимо емкость конденсатора достаточная. Пока что, более 200кГц я не видел. Посмотрите в другом моем анализе. Там частота порядка 70кГц, но она значительно изменяется от значения напряжения на электролите на выходе диодного моста.

[Slava]

@ALEXLED Спасибо за инф-ю про конденсатор !

[Slava]

@Витькан сказал Исследование светодиодной лампочки мощностью 12Вт.:

Спасибо за конденсатор. По лампочкам у меня так и сделано. В люстре одновременно горят две лампочки - одна доработанная, другая нет. Посмотрим кто кого)))

Очень интересно. Будем ждать новостей.

[Slava]

@akukushkin1 сказал Исследование светодиодной лампочки мощностью 12Вт.:

Вот интересное дело..доработка стоит 10 рублей, а лампа становится близка к вечной. Внимание вопрос - почему бы производителю не сделать лампу на 100 рублей дороже, но все же продавать ее доделанную?!

Да не очень пока понятно, становится она вечной или нет.

[Схемотехник]

@Slava Но срок службы должен вроде как прибавиться))

[Luminophore]

@Схемотехник сказал Исследование светодиодной лампочки мощностью 12Вт.:

диод+резистор+источник питания

А куда подключался источник питания? Обычно он не требуется для таких измерений.
Я измерял коэффициент пульсации подобным образом с помощью мультиметра, но использовал другую формулу: (Uпер.√22*100)/(Uпост.*2). (Форум исказил ссылку, правильно (Uпер.х√2х2х100)/(Uпост.*2) ). Пример есть по ссылке. Результаты очень схожи с результатами метода с использованием виртуального осциллографа.

[Схемотехник]

@Luminophore
Я понял о чем вы... Вы использовали элемент солнечной батареи. А я именно фото диод - который менял свою проводимость в зависимости от освещенности, но напряжение он не формирует на своих выводах. Для этого нужен резистор и источник питания.

[Luminophore]

@Схемотехник я истользовал и солнечную батарею и фотодиод.
По Вашему описанию - это фоторезистор будет.
Фотодиоды формируют напряжение от света, а фоторезистор нет.

[Схемотехник]

@Luminophore сказал Исследование светодиодной лампочки мощностью 12Вт.:

@Схемотехник я истользовал и солнечную батарею и фотодиод.
По Вашему описанию - это фоторезистор будет.

Фоторезистор, но есть еще фотодиоды и фототранзисторы, они тоже меняют проводимость от света.

[Luminophore]

@Схемотехник не слышал, чтобы фотодиод не мог генерировать ЭДС.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Фотодиод

[Схемотехник]

@Luminophore
Да все правильно. Он и не должен. Он меняет только проводимость, а падение напряжения снимается с дополнительного резистора. И все это питается от источника. схема выше.
Я напряжение пробовал измерять только от диода - не заметил ничего. попробую еще...

[Luminophore]

@Схемотехник возможно использовали p-i-n фотодиод, который только преобразуют свет в электрический ток, но не усиливает его, в отличие от лавинных фотодиодов. Возможно, чтобы заметить от него напряжение, нужна большая яркость.
А так в Википедии говорят, что каждый фотодиод может работать в двух режимах:

фотогальванический — без внешнего напряжения
фотодиодный — с внешним обратным напряжением

[Схемотехник]

@Luminophore сказал Исследование светодиодной лампочки мощностью 12Вт.:

@Схемотехник возможно использовали p-i-n фотодиод, который только преобразуют свет в электрический ток, но не усиливает его, в отличие от лавинных фотодиодов. Возможно, чтобы заметить от него напряжение, нужна большая яркость.
А так в Википедии говорят, что каждый фотодиод может работать в двух режимах:

фотогальванический — без внешнего напряжения
фотодиодный — с внешним обратным напряжением

Сейчас смотрю напряжение на фотодиоде - да, действительно, 200мВ ЭДС присутствует. Вот думаю как теперь это грамотно измерить на осциллографе, поскольку шумы большие!