Доработка светодиодной лампы.
Здравствуйте, после обзора распотрошенная лампа аккуратно лежала в контейнере и ожидала своего часа. Давненько у меня была идея модернизировать некую лампочку и посмотреть, что из этого выйдет. Но все не попадались подходящие варианты, а «пуля» из абы чего получится вряд ли. Данный экземпляр обладает отличной конструкцией для ламп с цоколем Е27, которая заключается в том, что плата со светодиодами не просто чуть чуть касается радиатора, а закреплена к теплоотводу через термопасту. Источник питания ни как обычно расположен на одной плате со светодиодами, а вынесен, благодаря чему узлы не так сильно подогревают друг друга.
Похожей конструкцией обладали лампы тошиба, филипс и старый ашан.
Моменты которые требуют внимания так же нашлись. 25 ватт для немного увеличенного корпуса обычной лампочки это не мало. Раньше с такой мощностью шли прожекторы, которые были в разы больше и тяжелее, соответственно нагревались меньше. Здесь же измеренная температура превысила 100 ℃, при которых не понятно сколько проживут чипы. Это первый момент.
Второй заключается в работе лампы от низкого напряжения. Желательно добиться стабильной работы от 150 вольт. Для этого нужно будет модернизировать драйвер.
Что ж, начнем с температуры. Я хочу закрепить к лампе дополнительный элементы охлаждения и самым эффективным пассивным теплоотводом считается игольчатый радиатор. В отличии от распространенных теплоотводов с ребрами эти самые «ребра» замены на цилиндрические штыри похожие на иголки, благодаря чему эффективность возрастает на 70-100%. Сильное заявление, поверю на слово, однако, к примеру радиаторы для некоторых советских транзисторов были именно игольчатыми и просто так инженеры бы не заморачивались, отливая сложную форму с цилиндрическими штырями.
Для данной лампочки советский радиатор велик и нет его у меня, я решил подобрать современный аналог в виде мини-радиатора от чипсета материнской платы ПК. Выбор пал на такую штуковину:
Да это не игольчатый, но таки штыревой теплоотвод который я прикрепил к радиатору лампы. Следующие моменты которые будут изменены это замена термопасты на одну из самых современных за вменяемые деньги с названием GD007. Для неё указан теплопроводность 6,8 Вт/м-К (у оригинальной КПТ-8 тот же показатель указан 0.7-1 Вт/м-К).
В плане теплового режима считаю, что этого все равно мало и нужно снижать мощность. До доработки я измерил температуру платы с диодами и в нескольких точках и она составила 108-110 градусов ℃ без рассеивателя.
А что- же там в драйвере.
Многие подобные платы с микросхемами унифицированы и упрощены. Рядом с главной микросхемой есть два резистора соединенных в параллель, они задают ток питания светодиодов. Изначально их номиналы 2,2 Ома и 2,37 Ома. Выпаял один и мощность лампы снизилась до 12 ватт. Маловато. Вместо 2.37 впаяю на 10 Ом и теперь мощность лампы составляет 16 ватт.
Да-да на фото 2R10 и 10R0, в процессе безудержной доработки штатные выпаялись и совсем пропали.
Проверим температуры. С дополнительным теплоотводов и уменьшением мощности лампа греется до 78-80 ℃.
Что модернизировать в драйвере для более стабильной работы?
В подавляющем большинстве ламп установлен резистор-предохранитель который является компромиссным решением и выполняет две функции:
1. Снизить пусковой ток лампы (те самые искры в выключателе при включении).
2. Защитить питающую сеть от возможного короткого замыкания в лампе.
Главный недостаток такого решения это то, что мощность просто рассеивается в виде тепла на резисторе, сопротивление которого в данном случае 10 Ом.
Что же делать как же быть:
1. Можно развернуть данный узел и вместо обычного резистора установить NTC-терморезистор на 10 Ом. Он также снизит пусковой ток и в отличии от обычного резистора уменьшит свое сопротивление по мере нагреве, это отразится на КПД лампы.
2. От К.З. подойдет обычный предохранитель.
И теперь это выглядит вот так:
Установлен черный терморезистор MF72 10D9 и предохранитель на 750 мА.
Для улучшения стабильности выходного напряжения заменю конденсатор на выходе драйвера. Здесь установлен электролитическая емкость на 2,2 мкФ 400 В. которая будет заменена на 3.2 мкФ 450 Вольт. И специально, ради эксперимента, параллельно к ней я подключу керамической конденсатор на 630 В. и 47 нФ. Такой, высоковольтный, конденсатор достаточно редкая штука, заказал в Китае. Он должен снизить помехи на выходе драйвера.
Коричневый прямоугольник в левом верхнем углу платы это тот самый керамический конденсатор.
Чтобы понять какой это дало эффект нужно проверять выходное напряжение драйвера осциллографом. До переделки и с заводской мощностью осциллограмма выглядит вот так:
Главным показателем качества источника питания постоянного напряжения является величина пульсации выходного напряжения, которая отобразилась в виде 3,3 В. (строка Vpp на осциллографе), при выходном напряжении 136-140 вольта или около 2,4%. В светодиодной лампочке данный показатель напрямую отразится на мерцании света. С модернизацией и снижением мощности до 16 ватт теперь это выглядит так:
Пульсации упали до 800 мВ или менее 1% при том же выходном напряжении. Посмотрим как это измерит анализатор качества света:
Данный замер сделан при напряжении питания 230 вольт. Точка на графике безопасности находится в зеленой области, процент мерцаний светового потока чуть больше одного процента.
При снижении напряжения питания до 150 вольт прибор выдает следующие результаты:
Точка на графике безопасности улетела в еще более безопасную область, пульсации чуть подросли до 1,6%, а график количества люксов стал более "лохматым".
А что-же там с КПД. До модернизации у меня получилось 92%, а после упало до 90%. Вот это поворот, но нужно подождать пока лампа прогреется и терморезистор вступит дело. Спустя пол часа коэффициент полезного действия вырос до 95%. В числах это выглядит так:
Холодная лампа. Потребление 16 ватт, напряжение на выходе 140 вольт и ток через светодиоды 106 мА.
Пол часа работавшая лампа. Потребление 15, 1 ватта; напряжение 136 вольт; ток 105,5.
Что в итоге. В процессе модернизации удалось добиться снижения температур нагрева до 80 ℃ без рассеивателя, стабильной работы от переменного напряжения питания 150 В 50 Гц. и повышения КПД. Но интересно, на данный момент такая лампа стоит 282 рубля и выделяется среди прочих высокой мощностью 25 ватт. Можно сказать эксклюзивный продукт. А 16 ватт это "обычная" мощность которой уже никого не удивить, причем каждая деталь для модернизации добавляет стоимости и допустим такая лампы лежала бы на полке за 350-400 рублей. Нашла бы она своего, особенно массового, покупателя когда рядом лежит "такой- же мощный фейковый брат из фольги" и в 3 раза дешевле? Полагаю, что нет.
