Светодиодные лампы и их драйверы.

Давно прошли те времена, когда выбор лампочки сводился к простым знаниям : - обычная или миньён , 100 или 60-ти ваттная. Вся эта простота пала жертвой новых технологий сравнительно недавно, тогда , когда почётная характеристика “энергосберегающая” срослось воедино с названием “компактная люминесцентная лампа” и этот, инновационный на тот момент, товар хлынул на наши прилавки. Уже тогда нам пришлось столкнуться с тем, что совсем не всегда подходят габаритные размеры лампы, что появились “экзотические” светильники с доселе неведомыми патронами , что туда, где раньше стояла 100 ваттная лапа надо покупать КЛЛ не менее 20-25 ватт, что есть разные оттенки белого, что есть пульсации, что есть разная цветопередача, что не будет работать с о старым диммером, что могут мигать в полной темноте, что не сразу включаются ( особенно на улице в мороз).

Теперь везде светодиодный свет. Про КЛЛ в плане энергосбережения уже и речи не идет. Все, кто дружно поменял лампочки накаливания на спиральки КЛЛ, уже дружно выкрутили запылившиеся и потускневшие “энергосберегайки” и на их место вкрутили светодиодные ретрофиты . И это правильно. Но светодиодные лампы заставляют потребителя быть в курсе ничуть не меньшего количества технических подробностей, чем забытые уже КЛЛ.

Из перечисленного выше с переходом на светодиоды можно, пожалуй, расслабиться только в вопросе мгновенного включения светодиодных ламп на морозе (при этом , на самом деле, проблем надежной и долгой работы светодиодной лампы при отрицательной температуре никто не отменял).
Понимая важность и нужность технических и эксплуатационных характеристик для успешной реализации светодиодных ламп, сегодня все производители до единого стараются разместить на упаковке все важнейшие параметры лампы.

Но есть одна техническая деталь, информация о которой, лишь косвенно присутствует на упаковке. При этом важность этой технической детали для любой светодиодной лампы никак нельзя недооценивать. Я говорю о драйвере , о блоке питания светодиодной лампы, о технической детали без которой не существует светодиодной лампы.

Драйвер светодиодной лампы это всегда та или иная электрическая схема, собранная и “живущая” внутри лампы.

Задача драйвера питать светодиоды необходимым им постоянным током . В решении этой понятной задачи питания возникает куча всяких сложностей, которые влияют на главное – на то, какой именно свет и при каких именно условиях мы получим от своей лампы. Различных вариантов реализации драйверов, различных принципиальных электрических схем , великое множество, но каждую из этих схем , к нашей великой радости, можно отнести к одному из двух больших типов:

• линейный драйвер стабилизатор тока , -импульсный драйвер стабилизатор тока .

Чего ждать от лампы с линейным драйвером?

Линейный драйвер решает проблему стабилизации тока достаточно “просто” и “линейно”. Электрическая схема “следит” за питанием на своем входе и за током в нагрузке ( в светодиодах) и при необходимости “включает электронный регулятор” который “гасит все излишки на себе” и так заставляет ток на выходе оставаться постоянным.

“Гасить на себе излишки” - значит повышенный нагрев и плохой КПД(мощность рассеивается бесполезным теплом), чем больше напряжение на входе линейного драйвера, тем больше ему приходится “гасить на себе излишки” .

При небольших габаритах лампы, никак не получается иметь больших габаритов линейный драйвер, способный “гасить на себе” большие излишки входного напряжения. Поэтому линейный драйвер как правило используют для питания светодиодов с небольшим рабочим током и поэтому как правило не велик диапазон напряжения на входе, для которого схема линейного драйвера обеспечивает номинальный ток светодиодов на выходе. Как следствие – светодиодные лампы с линейным драйвером будут очень даже заметно менять яркость при изменении напряжения в бытовой сети.

Сколько бы мы ни говорили про ГОСТ по которому сети должны обеспечить ~230 +_ 10% вольт но реально напряжение в сети Подмосковья(например) часто ниже 207 вольт а порой выскакивает выше 253 вольт. Вот и теперь, красивая светодиодная филаментная 8-ми ваттная лампа с линейным драйвером, которая установлена в моей настольной лампе периодически подмигивает-меняет яркость, синхронно с изменением напряжения в сети .

В светодиодной лампе, которая питается от нашей бытовой сети ~220 вольт и внутри имеет линейный драйвер не происходит никаких процессов преобразования частоты сети. Говорить, в случае линейного драйвера , можно только о частотах кратных частоте переменного напряжения бытовой сети, то есть о частотах кратных 50Гц.

Но именно на этих, сравнительно малых, частотах и присутствует такая нехорошая вещь, как вредные для человека пульсации светового потока. Значит ли это, что от всех ламп с линейным драйвером можно ждать таких больших пульсаций , что лампу нельзя использовать там где мы работаем или проводим много времени? -Нет, не значит.

Если на выходе драйвера стоит достаточно большой и надежный электролитический конденсатор, тогда он сгладит пульсации питания светодиодов и, соответственно, не будет пульсаций светового потока.

Но опять “вылезает “ вопрос денег. Ставить большой конденсатор на выходе – дорого, а ставить маленький – уровень пульсаций при изменении напряжения в сети может выйти за допустимый диапазон. Тогда, при пониженном напряжении в сети лампа станет, вдруг, такой, которую нельзя использовать там где работаешь или проводишь много времени . А что хорошего в линейном драйвере. Линейный драйвер дешевле импульсного. Линейный драйвер не “генерит” электромагнитных помех ( это когда включил свет и затрещал радиоприемник или телевизор…) . Одной из разновидностей линейного драйвера является “ужасный” драйвер на гасящем конденсаторе. Это самое дешевое решение для светодиодных ламп. Но и, одновременно, самое плохое.

( Про драйвер на гасящем конденсаторе я писал вот здесь: https://domorost.ru/topic/2017/%D1%82%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B5%D1%80-%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D1%85%D0%B8%D1%85-%D0%B4%D1%80%D0%B0%D0%B9%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B2-%D1%81%D0%B2%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D1%85-%D0%BB%D0%B0%D0%BC%D0%BF )

В самом начале триумфального шествия светодиодного освещения по планете, внутри светодиодных ламп можно было найти какой угодно драйвер , но постепенно линейный драйвер в светодиодных лампах стал встречаться всё реже и реже.

Изменения вновь начались тогда, когда стали широко продаваться филаментные светодиодные лампы. В филаментных светодиодных лампах часто (но не всегда) используют именно линейный драйвер. Линейный драйвер стараются использовать и тогда, когда хотят сделать подешевле производство и тогда, когда надо “запихнуть” драйвер в очень маленький объем филаментной свечки с патроном Е14, например. Линейный драйвер собранный на специализированной микросхеме, с правильными электролитами конденсаторами – пусть не лучшее, но вполне рабочее решение для светодиодных ламп. Узнать линейный драйвер, взяв в руки новую лампу, достаточно просто, если рядом есть ЛАТР. При изменении напряжения на входе лампы ЛАТРОМ , лампа с линейным драйвером сразу начинает заметно менять яркость. Как определить в лампе “ужасный” драйвер на гасящем конденсаторе – читайте по ссылке выше.

Чего ждать от лампы с импульсным драйвером?

Импульсный драйвер решает проблему стабилизации тока достаточно сложным, “нелинейным” и дорогим способом. Обычное синусоидальное, с частотой 50Гц, переменное напряжение нашей бытовой сети, попав на вход импульсного драйвера “превращается” в импульсное, “совсем не синусоидальное” , а такое, как если бы кто то с невообразимой скоростью десятки тысяч ( а то и сотни тысяч) раз в секунду нажимал на выключатель .
Схема импульсного драйвера “смотрит” на напряжение на входе и чем оно становится выше, тем схема “быстрее нажимает выключатель делая импульсы короче” и, наоборот, чем напряжение на входе становится ниже, тем схема “медленнее нажимает выключатель делая импульсы длиннее ”. В результате интегральное количество энергии, которая достается светодиодам остается постоянным вне зависимости от того, что там происходит с напряжением на входе (метод широтно-импульсной модуляции). Ну и что, если с импульсным драйвером светодиоды лампы как бы “то потухнут то погаснут” с частотой 10-ки (или даже 100-ни) килогерц. Наш глаз этого все равно не замечает, как и наш мозг тоже . По крайней мере ученые умы, исследуя подобные процессы, подтверждают это.

А что это значит? Значит у импульсного драйвера в принципе нет проблемы пульсаций светового потока вредных для человека. Слишком высока частота процесса. Для импульсного драйвера нет задачи “гасить на себе излишки” , поэтому он не греется так как линейный и поэтому его КПД очень хорош , он может достигать и 95% . Для ламп с импульсным драйвером наша "капризная" бытовая сеть совершенно не проблема. Даже с самыми “глубокими просадками" напряжения, и ниже 207 , и ниже 170, а то и до 150 -ти вольт, справится светодиодная лампа с импульсным драйвером и будет светить как ни в чем не бывало – так же, как если бы у нее на входе было как по ГОСТУ ~230 +_ 10% вольт. Всё перечисленное делает импульсный драйвер безусловным лидером и самым желанным и привлекательным для потребителя драйвером светодиодной лампы.

Если бы не два но. Первое но – импульсный драйвер заметно сложнее и дороже, лампа с импульсным драйвером, как правило, будет дороже , чем лампа с линейным. Второе но – импульсный драйвер “генерит” электромагнитные помехи .

В вопросе электромагнитных помех ситуация, когда "включил свет и затрещал радиоприемник или телевизор… " это самое безобидное, что можно придумать. Всё становится куда серьезнее, если вспомнить, что светодиодные лампы ретрофиты “селятся” и в операционных больниц, и в диспетчерских аэропортов и в других ведомствах, где электромагнитные помехи куда более страшны чем треск в любимой радиопередаче.

В случаях таких специальных применений, конечно очень важно убедиться в том, что импульсный драйвер светодиодной лампы не на бумаге , а реально удовлетворяет всем существующим строгим требованиям по электромагнитной совместимости ( такое тестирование не может быть произведено “на коленке” это серьезные сложные и дорогие испытания) .

Справедливости ради надо сказать, что схемы импульсных драйверов тоже бывают очень разные. Некоторые схемы обеспечивают стабильную яркость лампы в диапазоне от 180 до 240 вольт, другие способны работать чуть ли не от 60 вольт на входе.

Есть такие импульсные драйвера, которые при уменьшении напряжения на входе ниже нижнего порога плавно снижают яркость практически, до нуля, а есть такие, которые совсем выключают светодиоды лампы , или такие, у которых начинается неприятное мигание …

Вывод напрашивается такой . Для нас, для обычных потребителей , покупающих лампочки домой, на дачу и тд и тп. Самый хороший драйвер светодиодной лампы это импульсный драйвер.

Но на упаковке информации о драйвере, как правило, нет. Как правило на упаковке указывают допустимый диапазон входного напряжения питания лампы. И, если бы всё писали на упаковке честно, то диапазон 160 – 240 вольт (например) косвенно говорил бы о том, что внутри импульсный драйвер.

Но, к моему большому сожалению, верить тому что написано на упаковке нельзя и это очень наглядно демонстрирует наш видеокаталог конструкций светодиодных ламп

https://www.youtube.com/channel/UCCoJbpj402mwA0Xslzvddtw

Неплохим решение было бы, на мой взгляд, создание некоторого прибора – тестера светодиодных ламп, который бы умел “рассказать” потребителю о том, какой именно драйвер стоит внутри приобретаемой лампы. Простейших возможностей, которые предоставляет тестер определяющий драйвер с гасящим конденсатором недостаточно. А вот поставить в торговых точках несложный тестер, который бы определял линейный или импульсный драйвер, на мой взгляд, было бы вполне полезным решением.