Драйвер для линейных светодиодных ламп: как он устроен, как работает и что в нём хорошего

Итак, драйвер выполнен в виде узкой конструкции, предназначенной для установки в тонкие линейные светильники:

Ключевое свойство платы состоит в том, что она — очень узкая: ширина составляет всего 16 мм.

А светильники, в которых применяются подобного рода светодиодные драйверы, выглядят так:

Широкие платы в такой конструкции было бы просто невозможно разместить.

Но при этом никто не запрещает устанавливать такой драйвер и в большие плоские светильники (квадратной или прямоугольной формы), если схема соединения светодиодов в них идеологически подходит для такого драйвера (высокое напряжение при относительно низком токе).

Конструкция и схемотехника светодиодного драйвера

Габариты драйвера — 65*16*10 мм. В описании указано, что он поддерживает нагрузку мощностью 8-18 Вт при напряжении на нагрузке 100 — 260 В. Как показали испытания, реальные параметры — более широкие в нижнюю сторону (по напряжению на нагрузке).

Светодиодный драйвер основан на понижающем DC-DC преобразователе со стабилизацией тока выхода (тока, а не напряжения!).

Главный и единственный чип драйвера — BP2866C. Он виден на фото как микросхема с 7-ю ножками (должно быть 8 ножек, но одной ножки нет за ненадобностью).

За величину тока стабилизации отвечают два SMD-резистора, соединённых параллельно: 1.3 Ом и 2.1 Ом (расположены на фото выше микросхемы).

Для такой конфигурации «по умолчанию» ток выхода составил 230 мА.

Питающее напряжение драйвера поступает на стандартную выпрямительную схему: диодный мост с электролитическим конденсатором (номинал 10 мкФ * 400 В).

Голубая деталь округлой формы на плате — варистор, защищающий плату от чрезмерных бросков входного напряжения.

В схеме формирования выходного напряжения участвуют: индуктивность, обычный маломощный (но высоковольтный) диод и электролитический конденсатор 2.2 мкФ * 400 В, сглаживающий пульсации выходного напряжения.

При отсутствии нагрузки напряжение на выходе драйвера становится близким к напряжению выпрямленного входного напряжения; при питании от сети 220 В получилось 284 В.

Осциллограмма напряжения на высоковольтном выходе микросхемы преобразователя:

Частота импульсов составила почти точно 100 кГц.

Испытания светодиодного драйвера для линейных светодиодных планок и теория их совместного применения

Сначала разберём вопрос, для чего приобретался этот драйвер: это поможет нам разобраться с областью его применения.

Началось всё с того, что у меня сгорел линейный светодиодный светильник. Вот что было обнаружено после разборки:

Такие светильники сейчас массово выпускаются для замены морально устаревших ламп дневного света (содержащих ртуть, а также имеющих относительно небольшой срок службы и абсолютно неремонтопригодных).

Осмотр показал, что в светильнике сгорел драйвер светодиодной планки. Сгорел драйвер очень хорошо, даже испарилась одна из ножек диодного моста:

Обычно в таких случаях сгорает не только диодный мост, но и окружающая его обвязка. В связи с этим было принято решение не пытаться ремонтировать драйвер, а целиком заменить его на новый.

Умерла, так умерла!

Анализ светодиодной планки, на которую работал драйвер, показал, что она состоит из 31-ой последовательно соединённой секции светодиодов; в каждой секции по 2 параллельных светодиода.

Прозвонка всех секций с помощью источника 5 В и резистора 1 кОм показала, что при гибели драйвера ни один светодиод не пострадал; и вся планка пригодна к дальнейшему употреблению (но так может быть не всегда).

На планке имеется условное обозначение, раскрывающее её структуру: 2B31C (количество светодиодов в секции и число последовательных секций):

Расчёт тока, потребляемого светодиодной планкой, был произведён для типового падения напряжения на белом светодиоде 3 В.

Номинальная мощность светильника составляла 12 Вт, падение напряжения 31*3 В = 93 В, ток составляет 12 Вт / 93 В = 129 мА.

Готового драйвера с таким выходным током не было, поэтому был куплен драйвер на ток 220-230 мА с расчётом на последующую доработку.

Кратковременное испытание драйвера с этой планкой без доработки показало, что отдаваемый ток составляет ровно 230 мА, что может представлять опасность при длительном питании светодиодной планки, рассчитанной только на 129 мА. Даже можно сказать, что точно убьёт. :)

Но, к счастью, производителем была предусмотрена возможность регулировки выходного тока. Эта возможность заключается в том, что на плате в качестве задающих выходной ток резисторов установлены параллельно 2 резистора разных номиналов: 1.3 Ом и 2.1 Ом; их параллельное сопротивление составляет 0.8 Ом.

Благодаря этому, выпаивая из платы один или другой резистор, можно получить ещё два варианта тока нагрузки (расчетные величины): 142 мА (если выпаять 2.1 Ом) или 88 мА (если выпаять 1.3 Ом).

Я решил выпаять резистор 2.1 Ом, задав, тем самым, ток 142 мА. Это — выше ранее рассчитанного для ремонтируемого светильника номинала 129 мА, но превышение — небольшое, и к сгоранию светодиодов привести не должно (вроде бы).

Испытание после этой доработки показало, что реальный ток очень близок к расчётному и составил 141 мА. Напряжение на светодиодной планке при этом оказалось немного выше расчётного (93 В) и составило 98.8 В.

Следующее испытание — проверка стабильности выходного тока в зависимости от выходного напряжения.

Для этой проверки не использовалось никакого сложного оборудования: изменение напряжения на выходе осуществлялось поочерёдным замыканием разного количества секций в светодиодной линейке. Замыкание каждой секции уменьшает напряжение на оставшейся рабочей части линейки примерно на 3 В.

Проверка проводилась после доработки драйвера со снижением выходного тока до 141 мА (измеренное значение).

Результаты оказались такими: при замыкании 1-2 секций ток в нагрузке увеличивался на 1 мА; при замыкании 3 — 4 секций увеличивался ещё на 1 мА (до 143 мА); при замыкании 21 секции (осталось ровно 10 секций) ток составил 149 мА при напряжении на нагрузке 32.7 В. Это — очень хороший результат с точки зрения стабильности выходного тока.

Теперь, пожалуй, самый важный тест: на пульсации (мерцания) яркости питаемой от этого драйвера светодиодной планки.

Для проверки использовался «колхозный», но проверенный в работе, датчик освещённости на основе солнечной панели.

И вот — осциллограмма освещённости:

На осциллограмме видим почти идеальную ровную линию; что в высшей степени одобряем: вреда для зрения из-за мерцания света не будет.

Теперь разберёмся, почему такой замечательный светодиодный драйвер нельзя применить для питания светодиодных лент.

Отличие линейных и «плоских» светодиодных светильников от светильников на основе светодиодных лент

Как устроена светодиодная планка в линейных светильниках, уже было рассмотрено выше: она состоит из светодиодов, соединённых между собой в последовательно-параллельные секции. Никаких других элементов, кроме светодиодов, на планке нет.

Количество последовательных секций обычно составляет 10-40; количество параллельных светодиодов в каждой секции от одного и выше; в типовых случаях 2 — 5.

«Плоские» светильники обычно состоят из нескольких подобных светодиодных планок, расположенных параллельно друг другу.

Что касается светодиодных лент, то они устроены по-другому.

Они питаются не от источника с фиксированным током, а от источника с фиксированным напряжением; а в качестве драйвера в каждой секции используется банальный резистор.

Напряжение питания лент обычно составляет 12 или 24 В, но можно найти и с питанием 5 В.

Светодиодные ленты, как и линейки, тоже состоят из множества секций; но соединены они параллельно, и состоят эти секции из нескольких последовательных светодиодов и резистора. Секции соединяются параллельно в ленту на гибкой основе (светодиодные планки отличаются тем, что обычно изготовляются на жесткой основе из тонкого стеклотекстолита).

Между секциями на ленте часто рисуют линию разреза, по которой можно отрезать кусок необходимой длины.

Так выглядят секции светодиодной ленты на самое ходовое напряжение (12 В):

Каждая секция состоит из трёх последовательных светодиодов и резистора 150 Ом. При питании напряжением 12 В такая секция потребляет ток 20 мА.

Длина секции — 2.5 см, в ленте длиной 1 м содержится 40 секций (плотность светодиодов — 120 на метр).

Потребляет 1 метр такой ленты около 800 мА.

Иными словами, для питания светодиодных лент нужен источник с совершенно противоположными свойствами, чем у протестированного драйвера: с невысоким напряжением, но высоким выходным током. При этом напряжение должно быть стабильным: из-за применённой схемотехники с резистором даже небольшие колебания напряжения приведут к значительным колебаниям яркости.

И, наконец, что лучше: светодиодная линейка (планка), или светодиодная лента?

С точки зрения КПД лучше светодиодные планки, так как на светодиодных лентах в каждой секции установлен резистор, бесполезно рассеивающий 15-30% поступающей энергии (в зависимости от типа ленты).

Итоги и выводы

Протестированный драйвер показал высокие технические характеристики; а самое главное — он отдаёт очень стабильный ток, благодаря чему и испускаемый свет от питаемой светодиодной линейки практически не имеет пульсаций.

Пожалуй, в этом и состоит основное достоинство линейных светильников по сравнению со светодиодными лампами. В обычных грушевидных лампах из-за их ограниченных габаритов устанавливаются более примитивные драйверы, вследствие чего большинство недорогих ламп мерцают.

Путём несложной доработки драйвера можно изменить номинальное значение отдаваемого тока с 230 мА на 140 или 90 мА. Можно получить и другие значения тока, но для этого придётся добыть и впаять резистор из внешних источников радиодеталей.

Здесь же отметим и небольшой недостаток такого рода регулировки (выпаиванием резистора): производитель не предусмотрел такого удобного для пользователя метода регулировки выходного тока, как замыкание или размыкание контактных площадок (это было бы проще, чем выпаивание SMD-резисторов).

В качестве дополнительного полезного эффекта, полученного в ходе тестирования стабильности выходного тока, надо отметить подтверждение возможности ремонта светодиодных планок методом замыкания сгоревших светодиодных секций. В этом случае ток в оставшихся рабочих секциях существенно не изменится.

Правда, такой метод ремонта имеет ограничения.

Во-первых (важно!), он применим только в тех случаях, когда в светильнике применён драйвер с хорошей стабилизацией выходного тока (подобный протестированному).

Во-вторых, такой метод будет не слишком эстетичным, поскольку в светодиодной планке образуются «пустые» места (не светящиеся светодиоды). Допустима ли такая потеря гламура — зависит исключительно от вкуса владельца.

И, последнее замечание касается техники безопасности.

Выход драйвера не изолирован гальванически от входа, поэтому вся схема, включая светодиоды, будет находиться под сетевым напряжением.

Соответственно, в светильнике, в котором будет применён этот драйвер, не должно быть доступных для прикосновения токоведущих частей (имейте это в виду в случае сборки собственной конструкции).

Коротко — об области применения протестированного драйвера (и ему подобных).

Основная область применения — ремонт светильников с одной или несколькими высоковольтными светодиодными планками.

С его помощью возможно и создание собственных конструкций с немерцающим светом, но здесь всё непросто. По результатам моих поисков, подходящие светодиодные планки практически отсутствуют в розничной продаже. Вероятно, почти все они поступают производителям конечной продукции (светильников).

Из того, что удалось найти, на Алиэкспресс есть светодиодные планки со встроенным примитивным драйвером с питанием от 220 В (ссылка).

Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

Теоретически, можно этот примитивный драйвер выломать, и вместо него подключить приличный светодиодный драйвер без мерцания, подобный протестированному, подрегулировав величину выходного тока (но я не пробовал).

Протестированный светодиодный драйвер можно купить, например, у этого продавца на Алиэкспресс. Цена на дату обзора — около 140 рублей с учётом доставки (в дальнейшем цена может меняться).Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

Линейные светодиодные светильники наиболее широко в рознице представлены марками Uniel и Эра (например, светильник Эра на Яндекс. Маркет, подобный отремонтированному).Реклама. ООО «Яндекс» ИНН 7736207543

Всем спасибо за внимание!

При проведении теста использовалось следующее оборудование:

Осциллограф Fnirsi — D1013 (обзор);

Мультиметр ANENG V8 (обзор);

«Колхозный» (DIY) датчик яркости на основе солнечной панели (руководство по сборке и применению).