Взгляд изнутри: IKEA LED наносит ответный удар / Habr

И снова здравствуйте, мои большие и маленькие любители основательного тестирования и разбора LED-ламп!

Сегодня к нам на операционный стол под пассатижи и отвёртку попались активно нахваливаемые лампы IKEA, а чтобы им не было скучно и одиноко под синеватым освещением операционной, мы добавим в копилку лампы компании Сanyon той же ценовой категории. Собственно, давайте покапаемся в них более детально.

Осторожно, под катом довольно много картинок!

Про Икеивские лампочки уже написано и сказано достаточно. На настоящий момент они стали священным граале светодиодной светотехники с CRI порядка 90, вменяемой ценой (поряка 350 рублей на начало января 2016 года) и небольшим коэффициентом пульсаций (1, 2). Про лампочки Canyon стоит отметить, что они аналогины лампам IKEA по цене (чуть дешевле, на 20-30 рублей примерно), однако в рознице встречаются не так часто, поэтому мы сравним только лампы в самых распространённых корпусах – E14 и E27.

Методика тестирования осталась прежней.

Для спешащих: две итоговые таблицы со светотехническими характеристикам (CRI, CCT и так далее) и с данными, полученными в ходе разбора ламп представлены в самом конце статьи вместе с краткими выводами.

Ledare E27 400 lm

Итак, приступим-с. Первая лампочка – недиммируемая Ledare E27 400 lm (LED1338G7).

NB: Каталожные номера представленных в обзоре ламп IKEA могут не совпадать с лампами, продающимися на территории РФ. Поэтому при выборе обращайте внимание на первые две и последние две цифры/буквы – G7, G9, C6 и так далее.

В общем и целом, лампочка неплоха, шумит не сильно – всего лишь несколько процентов, при этом пульсации светового потока приходятся за 100 Гц, что, потенциально, не должно вредить глазам и влиять на качество освещения. По температуре вопросов так же не возникло – в пределах ГОСТовских норм, но вот CRI подкачал – измеренное значение «слегка» ниже заявленных 90.

Так как лампа была некоторое время в употреблении, то существуют определённые опасения, что заниженный CRI связан как раз с выгоранием/деградацией либо полимера, либо люминофора, преобразующего синий цвет в зелёный и красный. Кстати, это было бы интересно проверить: деградацию светотехнических характеристик ламп через, к примеру, час, 100, 1 000 и 10 000 часов реальной работы.

При разборе выяснилось, что в лампочке установлено всего-навсего 5 SMD сборок по 2 светодиода в каждом, что слегка удивительно, если учесть заявленный световой поток в 400 люмен и предыдущие результаты разбора ламп (части 2 и 3). Светорассеиватель, как и положено, пластиковый и надёжно закреплён на самой лампе.

А вот драйвер уже просто так снять не получится, он надёжно, с гарантией 146%, припаян к алюминиевой подложке со светодиодами и не отвалится от лампы ни при каких обстоятельствах – только вместе с самой алюминиевой подложкой. Несмотря на то, что теплоотвод организован лишь по тонкому кольцу, сборки светодиодов расположены также на периферии не должны заметно перегреваться.

Электрическая схема драйвера напоминает лампочку фирмы Gauss на 12W с небольшими изменениями, как-то здоровенный конденсатор перед светодиодной платой (несколько раз перепроверял – аж 270 мкФ!), но даже он не глушит всех пульсаций. К сожалению, reference design найти не удалось, но для любителей покопаться управляющая микросхема маркирована следующим образом: 8022VT2GN // CG180R.1N // 1514A1.

Светодиодные чипы размером 273 на 173 мкм изготовлены из вполне стандартной сапфировой подложки с текстурой в виде звёздочек. Такой тип текстуры, пожалуй, самый распространённый на сегодняшний день среди различных производителей.

Ledare E27 600 lm

Второй подопытный кролик – уже диммируемая лампочка Ledare E27 600 lm (LED1466G9). В отличие от младшего собрата, с ней всё в полном порядке: заявленные температура и CRI полностью соответствуют измеренным показателям. Коэффициент пульсаций тоже не велик – чуть больше 2% на частоте за 100 Гц.

Разбор данной лампы показал, что светорассеивающая колба не достаточно прочно закреплена на основном корпусе лампы: примерно на десятой части окружности вообще отсутствует какой-либо герметик со всеми ~~вытекающими~~ втекающими в лампу проблемами, как, например, конденсат в колбе и КЗ при эксплуатации во влажном помещении.

Драйвер, как и у предшественника компактный и лёгкий, хоть и напичкан большим количеством компонентов. Маркировка управляющей микросхемы LYT4322E, для которой в Интернете можно нарыть массу примеров применений для диммируемых ламп (как-то так). Стоит заметить, что эта микросхема установлена вертикально, а не распаяна на плате (отмечена красной стрелкой на рисунке ниже) — удивительная экономия места.

На алюминиевой подложке с SMD сборкаим LED своеобразным способом указана температура данной лампы (числа 27, 30, 40 и т.д.).

Всего светодиодных сборок 8 штук по 2 кристалла на сборку. Однако они расположены ближе к центру лампы, и, соответственно, могут перегреваться, из-за неэффективного теплоотвода. Размер самих светодиодов также отличается от размера кристаллов младшего собрата – 311 на 163 против 273 на 173 мкм.

Ledare E14 400 lm

Последний на сегодня шведский представитель – вновь диммируемая лампочка, но в цоколе Е14 (LED1407C6). C точки зрения спектральных характеристик, эта лампочка также является достойным представителем семейства: небольшой коэффициент пульсаций около 2.4% на частоте 100 Гц и отличные показатели CRI и температуры.

Однако при разборе выяснились некоторые занимательные особенности данной лампы. Во-первых, светорассеиватель закреплён на защёлках и, следовательно, не может гарантировать какой-либо защиты, как от влаги, так и от детей, которые относительно легко могут её разобрать. Во-вторых, сами диодные сборки размещены в центре, при этом теплоотвод осуществляет лишь по кругу корпуса – то есть совершенно аналогично выше рассмотренной лампе.

Драйвер плотно нашпигован ёмкостями, в нём буквально нет пустого, незанятого места. Управляющая микросхема по всей видимости производства компании Marvell (маркировка чипа – mrvl // 187A4R1 // 517AMTG). ). У Marvell есть управляющий чип 88EM8187, и он предназначен как раз для диммируемых ламп.

Соединение всех 10 (2x5) светодиодов последовательное, а размер каждого кристалла составляет 328 на 177 микрометра.

Далее мы рассмотрим две недиммируемые лампы “производства” компании Canyon в цоколях E27 и E14.

Canyon E27 806 lm

Обе лампочки Canyon имеют один серьёзный недостаток – стеклянный, а не поликарбонатный (пластиковый) светорассеиватель, поэтому будьте осторожны при обращении с данными лампами.

Лампа в форм-факторе E27 оказалась не так хороша, как её аналог E14. Завышенная температура – 2950К вместо 2700К, относительно высокий уровень пульсаций – 3.7%. Зато CRI полностью соответствует заявленному на упаковке – 80 единиц.

Почему отличается цветовая температура от заявленной: метод на пальцах и без инженерного образования

Почему температура уползла вверх больше, чем на 200 градусов, и вылезала за пределы норм, установленных ГОСТом? Это легко понять, если взглянуть на распределение заливки, которая и должна «занижать» температуру, по поверхности подложки со светодиодами: ближе к контактной группе такой заливки мало, тогда, как на другой стороне залито очень толстым слоем (почти двукратная разница по толщине!). Видимо на производстве вся плата была наклонена: нескольких градусов вполне хватит, чтобы жидкий полимер, не успев застыть, перетёк на одну сторону. В итоге это вылилось – в прямом смысле слова – в несоответствие заявленной цветовой температуре. В самом конце мы ещё вернёмся к этому моменту с соответствующими графиками.

В остальном лампа сконструирована хорошо: прочный корпус с массивной алюминиевой вставкой для отвода тепла и эффективного рассеивания, компактный драйвер и оригинальное решение для подложки светодиодов.

Довольно быстро нашёлся reference design данной схемы в виде отчёта о тестировании от Minwa Electronics – лежит в открытом доступе тут. Тестирование свежее, проведено в 2014 году, оно подтвердило полное соответствие лампы нормам ЕС по безопасности (за исключением колбы, наверное).

Отдельные светодиоды соединены последовательно в круг и залиты люминофором, преобразующим синий свет в зелёный, жёлтый и красный. Интересно было бы сравнить данную компоновку с обычной (LED в SMD-корпусах) с точки зрения угла освещённости и равномерности распределения светового потока. На мой взгляд, такая «кольцевая» упаковка имеет свои неоспоримые преимущества.

Кристаллы имеют редко встречающуюся квадратную форму (почему-то большинство светодиодов это всё-таки прямоугольники) со стороной 163 микрона. Всего на круг приходится 54 таких крошечных светодиода.

Canyon E14 250 lm

Лампочка Canyon E14 практически как брат близнец похожа на своего старшего прародителя по устройству, однако превосходит его по светотехническим характеристикам. Так, данная лампа хорошо попадает в диапазон цветовой температуры, имеет прекрасный CRI и самый низкий коэффициент пульсаций среди всех протестированных ламп.

Конечно, лампа с такой замысловатой формой должна служить больше для украшения, чем какой-то функциональности и надёжности. В принципе, стекло может выдержать падение на ковёр с высоты 1-1.5 метра, но не более того. В Canyon E14 также используется интересный рассеиватель, направляющий световой поток в стороны, а не строго по центру.

Драйвер с трансформатором и MOSFET компактен и свободно помешается в «подвальное» помещение данной лампочки.

При этом драйвер за исключением пары сопротивлений и конденсаторов является точной копией драйвера от лампочки E27. Опять-таки отчёт о тестировании данных ламп находится в открытом доступе.

Стандартные палки светодиодов размером 250 на 87 микрон упакованы по кругу в количестве 18 штук. При этом, как и в случае с остальными лампами, светодиоды изготовлены на сапфировой подложке с текстурой «звёздочка».

Выводы

Что ж, лампочки протестированы, давайте попробуем вместе подвести некоторые итоги.

Полученные данные светотехнических характеристик сведены в таблицы ниже. Все лампочки показали отличный результат за исключением IKEA Ledare E27 (LED1338G7) и Canyon E27 (CRI и температура, соответственно). Есть подозрения, что обе представленные лампы являются жертвами производственного брака или эксплуатации, как в случае с IKEA Ledare E27 (LED1338G7). Заглянув внутрь Canyon E27, дефект заливки люминофора виден не вооружённым глазом.
Сравнения спектров лампочек преподнесло массу сюрпризов и занимательных наблюдений:

a. Сразу бросается в глаза явно выбивающаяся из общей массы лампочка Canyon E27 с довольно сильной синей компонентой (около 450 нм). Как уже отмечалось выше, эта лампочка имеет реальную цветовую температуру 2950К вместо заявленных 2700К.
б. В разных лампах IKEA одной и то же цветовой температуры используется разный люминофор — вот это поворот! Быть может, “неправильный” состав люминофора портит цветопередачу и занижает CRI для лампы Ledare E27 (LED1338G7)?!
С точки зрения инженерной составляющей протестированные лампы выполнены на должном уровне. Это касается и драйверов (во всех лампах установлен драйвер на базе обратноходового преобразователя, где-то он с возможностью регулировки освещения, где-то нет), и самих светодиодных сборок. Среди прочего можно отметить следующее:

а. Лампы IKEA продемонстрировали великолепный световой поток в 38-40 люмен/кристалл – это действительно достижение, при этом тепловыделение всё же остаётся на уровне 10-13 Вт/мм², что сопоставимо с ранее протестированными лампами от компании Gauss, например. Относительно большое тепловыделение и нерациональный дизайн теплоотвода (теплоотвод на переферии, а сборки в центре), на мой взгляд, будет одним из факторов, способствующих скорой деградации лампочек (как тут не вспомнить запланированное устаревание). Иначе говоря, лампа не превратится в кипятильник, как произошло с лампочкой Pulsar на прошлом тесте, и будет радовать Вас долгой и яркой работой, но долго ли?!

б. Canyon почему-то решила поставить в лампочки стеклянный светорассеиватель вместо поликарбонатного. Для лампы E14 это ещё как-то можно объяснить с точки зрения дизайна, но вот для E27 его лучше заменить на что-то более надёжное.

Что ж, на очереди долгожданный разбор и тестирование filament-лампочек: сравним магазинную, а следовательно, сертифицированную, с заказанной на eBay. Будем посмотреть, что это за фрукт такой!

PS: Недавно в Коммерсанте вышла совершенно потрясающая статья на тему как про… (ах да, материться-то нельзя) потерять контроль над компанией OptoGaN и всем, что происходит вокруг, и чтобы тебе за это ничего не было – советую ознакомиться.

PPS: Хотите верьте, хотите нет, но зеленоградский Микрон во всю продаёт микросхемы управления и даже целые драйвера для светодиодных ламп – вот, что было бы интересно потестировать!

Кстати, не забудьте подписаться, Вам не сложно, а нам приятно!

UPD: Как верно заметил пользователь Raziel на science.d3.ru, дросселя бывают почти не отличимы от резисторов.