1. Мощность, потребляемая светодиодной лампой, с импульсным драйвером
Здравствуйте, коллеги. Сегодня мы будем рассматривать работу импульсного драйвера в составе светодиодной лампы.
Прежде всего, хотел напомнить о технике безопасности, что заниматься такого рода деятельностью возможно, только, при наличии соответствующей квалификации и оборудования. Существует риск поражения электрическим током.
1. Объект исследования
Светодиодная лампочка, на базе которой производятся измерения, ранее уже рассматривалась. Ее заявленная мощность – 12Вт, корпус А60, цоколь – Е27.
Лампочка была слега доработана, а именно, на выходе импульсного драйвера был установлен электролитический конденсатор 1,0uF x 400V. Может быть поэтому, лампочка и проработала почти 11 тысяч часов (почти 2 года). А может быть и не в этом дело…
На рисунке 1 представлена фотография диодной платы, исследуемой лампочки. Особо внимательные читатели заметят, некоторые «изменения» на корпусе лампы.
Рисунок 1 – Фотография диодной платы исследуемой лампы.
Далее, на рисунке 2, представлена схема электрическая принципиальная исследуемой светодиодной лампы.
Рисунок 2 – Схема электрическая принципиальная исследуемой лампы.
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 – Электролитический конденсатор 1.0uFx400V (параллельно установлен керамический) конденсатор, R3 – 100 кОм (резистор шунтирующий светодиоды).
2. Результаты измерения мультиметром.
В качестве измерительного прибора используется мультиметр «Mastech» MY-63, который обладает достаточным набором стандартных функций, позволяющих выполнить измерения по постоянному и переменному току.
2.1 Измерения по постоянному току (в нагрузке).
Основная функция драйвера – это поддержание заданного тока в нагрузке, а именно в цепи светодиодов.
Ток через светодиоды, IFLED = 97.4 mA,
Общее напряжение на цепочке светодиодов, VFLED = 107 V,
Общая мощность на светодиодах, PLED = 10.42 W,
Количество светодиодов, N = 12,
Средняя мощность на одном диоде, P1 = 0.87 W,
Среднее падение напряжение на одном диоде, Vf1 = 8.91 V.
2.2 Измерения по переменному току (со стороны сети).
Согласно схеме, на входе лампочки содержится предохранительный резистор, диодный выпрямитель, а также электролитический конденсатор.
Согласно показаниям мультиметра, имеем следующие цифры:
Действующее значение напряжение питания, Vrms = 222 V,
Действующее значение тока в цепи, Irms = 51 mA.
Форма тока, потребляемая лампочкой – отлична от синусоидальной формы. Поскольку характеристики «нагрузки» нам неизвестны, то в сети переменного тока, при произведении напряжения и тока получаем полную мощность, которая измеряется в ВА (Вольт-Ампер).
Полная мощность, потребляемая от сети переменного тока: S = 11.3 VA
Некоторые потери, само собой, имеются на выпрямителе и микросхеме драйвера.
Напомню, что мощность в нагрузке PLED = 10.42 W. Полная мощность по переменному току (по мультиметру) S = 11.3 VA.
3. Результаты измерения осциллографом.
В качестве осциллографа используется «Siglent SDS1102CNS».
Для измерения силы тока, в цепь питания светодиодной лампочки последовательно установлен резистор-шунт сопротивлением 6,2 Ом 5% мощностью 2,0 Вт.
Поэтому, для расчета тока, потребляемого светодиодной лампы, воспользуемся известным законом «Ома»: I = U / R, где I (A) – расчетный ток, U (В) – напряжение на экране осциллографа, R (Ом) – сопротивление резистора-шунта.
На рисунках 3, 4, 5, 6 – показаны формы питающего напряжения, тока в цепи лампы, напряжения и тока на лампе, а также измерения, полученные при помощи осциллографа.
Изображение не найдено Рисунок 3 – Форма питающего напряжения (одна клетка – 100 Вольт)
Изображение не найдено Рисунок 4 – Форма тока в цепи лампы (одна клетка – 0,5 Вольт)
Изображение не найдено Рисунок 5 – Форма напряжения и тока при питании светодиодной лампы
Изображение не найдено Рисунок 6 – Измерения, полученные при помощи осциллографа
Согласно рисунку 6, на экране осциллографа, содержатся действующие (RMS) значения для сетевого напряжения, и тока в цепи. На базе которых, далее произведены расчеты.
3.1 Расчет мощности по 1-й группе данных.
Действующее значение напряжение питания, Vскз = 216 V, Действующее значение тока в цепи, Iскз = 0,48 / 6.2 = 77,4 mA. Полная мощность, потребляемая от сети переменного тока: S = 16.7 VA
3.2 Расчет мощности по 2-й группе данных.
Действующее значение напряжение питания, Vцикл.скз = 220 V, Действующее значение тока в цепи, Iцикл.скз = 0,50 / 6.2 = 80,6 mA. Полная мощность, потребляемая от сети переменного тока: S = 17.7 VA
4. Анализ полученных результатов.
4.1 Мощность на диодах (постоянный ток по мультиметру) - PLED = 10.42 Вт.
4.2 Мощность, потребляемая лампочкой (переменный ток по мультиметру) - S = 11.3 ВА.
4.3 Мощность, потребляемая лампочкой (переменный ток по осциллографу 1 группа) - S = 16.7 ВА.
4.4 Мощность, потребляемая лампочкой (переменный ток по осциллографу 2 группа) - S = 17.7 ВА.
Коллеги, интересно ваше мнение, по поводу полученных результатов.
Как мы видим, данные полученные мультиметром по постоянному и переменному току – очень близкие. Не забываем, что на выпрямителе и микросхеме драйвера – тоже имеются какие-либо потери…
А вот данные по осциллографу – существенно отличаются.
Каким цифрам верить? Как анализировать "косинус фи" и "коэффициент мощности"?
Интересно ваше мнение… Спасибо, за внимание!
@Luminophore сказал :
Так это же рекламный обзор какой-то. У него все "тесты" на переменном токе.
А когда он сравнивает приборы, то рассматривает их, каким образом они измеряют напряжение.
А почему ток не измеряется?
Все измерения проводятся на переменном токе синусоидальной формы. А где реальные условия?
Неплохо бы посмотреть измерения при реальной активно-индуктивной или активно-емкостной нагрузке.
А также посмотреть как прибор измеряет мощность и коэффициенты при работе на выпрямитель, который создает искажения.
@Luminophore Проблема в том, что приборы начинают "врать", когда форма тока и напряжения отличается от синусоидальной... Смысл проводить все измерения на "синусе", а потом делать, вывод, что рассматриваемый прибор точнее мультиметра?
@Схемотехник да нормальные тесты он делает. Там конечно хватает рекламы, но уж что ждать от прибора за 1к рублей? Наверно в эту цену нужен госреестровский проф. анализатор мощности как в ЭТЛ стоят хех.
@Схемотехник сказал :
Насколько я помню, где-то в комментариях ему говорили подобное, на что он ответил, что с точностью всё в порядке. На самом деле, если сравнить его измерения мощности хороших ламп с их заявленной мощностью, то в большинстве случаев погрешность очень небольшая, либо видим полное совпадение. Похоже, действительно, у этого прибора с точностью всё хорошо.
@vrms сказал :
Ну вот и начинается... А что ожидали от прибора за 1000 рублей... Что в нем нормального? в этом тесте? На синусе все можно мультиметром измерить... А вот как себя поведет прибор при измерении сигналов другой формы - большой вопрос!
@Luminophore сказал :
Здравствуйте!
Понятие хороших ламп - очень относительное и нестабильное... Чтобы ссылаться на качество ламп и строить относительно них, гипотезы о точности приборов.
Тот уважаемый исследователь-тестировщик лампочек, ни разу не догадался измерить мощность на диодах (по постоянному току) и соотнести ее с мощностью потребляемой по переменному току.
Имеет ли автор тестов понятие, почему у светодиодных лампочек коэфф. мощн. находится на уровне 0,5 - 0,6, при том, что лампочки не потребляют реактивной мощности.
@Схемотехник сказал :
Здравствуйте! Несколько брендов известны стабильным качеством своих ламп и соответствием всем заявленным характеристикам. По общем многолетней картине тестирования это довольно просто определяется. Я и сам измерял мощность, например, нескольких моделей ламп Ikea, и убедился в честности заявленных мощностей.
@Схемотехник сказал :
Пользую похожей штукой, у меня к ней никаких претензий. Её измерения тока очень точно совпадают с измерениями на осциллографе (что удивительно) в.т.ч с несинусоидальным током. Косинус тоже отлично определяет. Да и если б приверала процентов на 10-15, ей такое простительно. Но я никого не призываю покупать такое, я вообще отговариваю. Не вздумайте брать этот китайских хлам!)
@Luminophore сказал :
помню целую кучу обзоров очень давно на батарейки икея, так они обзорщикам понравились. Причем многом обзорщикам. Жаль протестировать самом у не удалось.
@Luminophore сказал :
То есть, показания на приборе соотносятся со значением на коробке у проверенных производителей. Но при этом никак не соотносится с фактической мощностью отдаваемой в нагрузку, то есть мощности по постоянному току. Все понятно, с Вами. Вопросов больше нет...
@vrms сказал :
Только "автор" обзора на то изделие даже воспользовался (с его слов) ИБПэшником с чистым синусом... Странно как-то... Максимальный уход от реальности... Ну для лампы накаливания такой прибор потянет... Может даже для чайника, и то кратковременно... Хотя и синус в розетке далеко не чистый...
Уважаемый @vrms (@Luminophore) или @Luminophore (@vrms) напишите свой обзор на данное или аналогичное устройство, покажите как оно измеряет "выпрямительную нагрузку" было бы интересно. Не на словах, а на практике. Сравните с мультиметром. Измерения на резисторе при чистом синусе - не представляют интерес. Спасибо!
@Схемотехник сказал :
Скажите более подробно, что имеется ввиду? А то можно подумать, что Вы забываете о различных КПД разных драйверов. Как эта мощность должна соотноситься, и в каких обзорах Вы увидели, что она не соотносится? Счётчик обычно используется, чтобы узнать, сколько мы будем платить за работу конкретного прибора. Если он точно справляется с этой задачей, да ещё и показывает, что производитель указал верную характеристику, то что в этом плохого? " @vrms (@Luminophore) или @Luminophore (@vrms)" - интересное написание, я не имею никакого отношения к @vrms, если Вы об этом. У меня есть только обычный бытовой счётчик, поэтому не смогу показать работу ваттметра с экраном.
@Luminophore сказал :
Смысл, что либо обсуждать... Я говорил про тестируемые, на идеальной синусоиде, в обзоре ваттметры, которые никогда не будут работать в идеальных условиях... А вы переводите на счетчик...