Как стать автором
Обновить

Комментарии 72

Отличная статья! Мне понравилось)
Спасибо!
Достойна быть на Хабре, но украшает и ГикТаймс
По этой причине распределение тока через диоды, включенные параллельно, обязательно будет неравномерным, что не может хорошо сказаться на долговечности конструкции

Если быть точным, ВАХ современных мощных диодов (~10Вт) довольно полог, и параллельно соединение приемлемо в некоторых случаях. Например в девайсах с автономным питанием (фонарях), использующих литиевые батареи. Дело в том, что понижающий преобразователь проще, безопаснее, и главное — энергетически выгоднее (имеет чуть выше КПД) повышающего, и при грамотном подборе светодиодов разброс токов через них будет единицы процентов. Но тут тоже есть риск — при обрыве одного из них остальные получают повышенный ток, и если диодов мало (2-3) получим цепную реакцию с вылетом всей сборки. Но сам риск обрыва крайне мал.
В принципе, полуваттные тоже параллелят — соблазн велик. Тут еще важен хороший тепловой контакт между всеми светодиодами, чтобы избежать разбега при разогреве. Ну и выбирать по бину, конечно.
Естественно, делают всё на одной подложке, желательно на медной, одного бина, одной партии.
Кроме обрыва еще есть деградация, которая ведет к росту падения напряжения. А по ее скорости никаких бинов нет. Причем по мере деградации увеличивается тепловыделение на глубже «просевших» кристаллах, так что возникает положительная обратная связь. Так что со временем даже хорошо подобранные светодиоды без уравнивающих резисторов заметно разбегаются. Это хорошо заметно на китайских квадратных низковольтных COB-матрицах на 10 и 20 Вт, у которых после наработки ~6000 часов в номинальном режиме яркость в отдельных ветвях различается раза в полтора (оценивал по фотографиям работающих матриц).
Скорость деградации напрямую связана с температурой, и если теплоотвод хороший, то не так страшен чёрт. Собственно теплоотвод и есть проблема COB-матриц.
Да если б он еще был хорошим. Теплоотвод есть проблема практически любых светодиодных светильников с мощностью больше 3-5 Вт, и особенно — пресловутых светодиодных ламп.
Ещё не дочитал до конца, но вот кое к чему глаз привязался:

Самым простым источником тока может быть сопротивление, включенное последовательно со светодиодом.
Чтоооу? Этот момент Я немножко подпролюбил, дорогой автор, растолкуй пожалуйста.
Да, в принципе, резистор (вкупе с источником напряжения, разумеется) можно считать простейшим источником тока.

Смысл в том, что внутреннее сопротивление идеального источника напряжения равно нулю, идального источника тока — бесконечности. Добавляя резистор, мы как бы наращиваем сопротивление источника напряжения с точки зрения светодиода, приближая первый к источнику тока.

В статье дан пример, в котором сопротивление резистора получается равным порядка 20 кОм. В сравнении с дифференциальным сопротивлением светодиода, имеющим порядок десятка Ом, это почти бесконечность. Так что можно считать, что получается неплохой источник тока.
Уоу-уоу :) Исчерпывающий ответ на мой дурацкий вопрос. Спасибо
К этому моменту статью уже осилил до конца, понял процентов 85%, годно пишете, давайте есчо!
Не за что.

А что осталось непонятым? Спрашивайте.
Лааадно)
Например: Чаще всего обратноходовый преобразователь применяется при мощностях не более 50 Вт; далее он перестает быть целесообразным из-за возрастающих потерь и необходимых габаритов трансформатора-дросселя.
Там есть ссылка, но технические тексты на инглише пока не осиливаю, посему вопрос: вследствие чего потери после 50 Вт возрастают?
И еще: почему коэф. пульсаций после 300 Гц не нормируется?
Как упоминалось в статье, трансформатор обратноходового источника, который на самом деле дроссель, в каждом рабочем цикле накапливает в магнитном поле всю ту энергию, которую необходимо передать в нагрузку в течение данного цикла. Разумеется, есть какой-то процент потерь (более всего на нагрев). С ростом мощности нагрузки на каждом цикле требуется передавать все больше энергии. Растет ток в трансформаторе, растут потери. Чтобы сдерживать потери, приходится увеличивать габариты транформатора-дросселя, наматывать его более толстым проводом и т.п. В какой-то момент (как раз около 50 Вт) становится дешевле сделать источник с настоящим трансформатором, например, на основе полумостовой топологии.

На второй вопрос я отвечал в предыдущих статьях. Смысл в том, что (по утверждениям биологов) после 300 Гц на пульсации освещенности не успевает реагировать сама сетчатка, потому раздражитель не доходит до мозга. Сама цифра 300 Гц закреплена в СанПиН'е.
После 300 Гц раздражитель дойдёт до мозга в виде стробоскопического эффекта. Если я современный монитор ставлю на самую низкую яркость (для комфортного чтения в темноте), то у меня появляется песок в глазах, хотя частота ШИМ явно выше 300 Гц.
Мерцание при резком движении взгляда заметны и на 2х с лишним килогерцах. У меня часы так шимятся, думал достаточно будет, ан нет, заметно.
Ну, это вопросы к органам стандартизации. В любом случае, понижающие драйверы легко избавляемы от больших пульсаций, как я писал.
Некропост, но в тему

> хотя частота ШИМ явно выше 300 Гц.
Совсем не явно. Полно мониторов использующих частоту ШИМ в модуле подсветки в 180-240 Гц.
Высокие частоты ШИМ в основном в ноутбуках и мобильных девайсах встречаются, а отдельные большей частью на низких частотах работают.

К счастью бывают и мониторы вообще без ШИМ пульсаций на низкой яркости, правда их приходится тщательно искать.
Здорово у вас получается описывать, доходчиво.
Спасибо, я стараюсь. :)
Хм… то есть «блоки питания» за кучу денег для светодиодных лент — обычные трансформаторные/импульсные понижающие преобразователи? А вся стабилизация делается резисторами на самой ленте? Или как?
А то я задумал использовать светодиодные ленты для освещения ванной, теперь вот после прочтения статьи думаю — а не получу ли я никакой КПД?
Всё именно так, как вы описали. В 12-вольтовой ленте, как правило, светодиоды включаются по 3 последовательно (падение на них около 9в), остальное гасится резистором. Собственно метки, по которым лента режется, как раз и разделяет блок в 3 диода и 1 резистор.
Для светодиодного освещения ленты очень плохой вариант. Для подсветки годится, в шкафчиках разных, углах тёмных, но не для постоянного освещения. Там другие технологии используются, но тут я уже не в теме.
Спасибо за ответ. Хм… теперь в раздумьях… хотел просто сделать равномерное освещение по периметру потолка, и скрыть источники света конструкцией из гипсокартона.
Буду думать чем заменить ленту…
По КПД лента не так уж и плоха. Более того, есть немного разные ленты с разными характеристиками. Так что можно подобрать, если вам её свет понравится.
Как вариант, можно ещё использовать линейные люменисцентные лампы. Они тоже есть разные по цвету, а КПД у некоторых выше, чем у светодиодов.
Я себе сделал как раз такими лампами:
Как-то так
image

А не слишком ярко получается лампами? Какой мощности лампы ставили, сколько их всего?
Судя по фото — они по всему периметру размещены.
12 * 36 вт. С диммируемыми ЭПРА, яркость регулируется от 100 до 1%. Но, в отличии от светодиодов, КПД при уменьшении яркости падает сильно. Так что и тут ленты лучше. Хотя мне лично не нравится их цвет. Да и при сравнимой мощности они выходили дороже.
мне лично не нравится их цвет.


Так ленты-то разные бывают. Единственно только да, если заказывать через интернет, то сложно угадать, какой оттенок на самом деле будет. Бывают безумно зеленые «холодные» ленты, безумно сиреневые «теплые» и т.п. Но бывают и очень хорошие.
С лампами как-то более надёжно. Если у OSRAM написано CRI > 90%, значит так и есть, а играть в рулетку с китайцами больно дорого выходит. Магазины, торгующие лентами, объехал — ничего приличного не нашёл.
Хм… 12 * 36 Вт — это, я так понял, 100% периметра занято, для равномерности освещения. И если включить их на 100% яркости — наверное, и ослепнуть можно?
Кстати, спасибо за наводку на диммируемые ЭПРА, это интересно.
Можно конкретные претензии к светодиодным лентам? На Хабре была когда-то статья, где человек обустроил себе освещение в комнате, наклеив ленту по периметру под потолком, и остался доволен. Около года назад я повторил этот опыт и меня тоже всё устраивает: Поскольку каждый светодиод светит слабо, можно смотреть на любую точку ленты без появления дискомфорта (лампочки слепят, потому что свет сконцентрирован в одной точке), освещение рассеянное, а заслонить своей тенью свет, когда читаешь или чем-то занят, проблематично, где бы я не находился. При этом затраты минимальные (разве, что блок питания дороговат, а светодиодные ленты стоят копейки в Китае, особенно когда доллар был дешевле, ибо дело было около года назад), не нужно делать ремонт заново и тщательно планировать расстановку источников освещения. Я взял ленту тёплого свечения и её спектр меня устраивает (она даже теплее лампы накаливания 100 ватт визуально).

Из минусов разве, что она местами плохо приклеилась. Возможно, китайцы пожмотились на клей, возможно, надо было лучше подготовить поверхность, возможно, я просто криворукий. В любом случае проблему можно избежать, если клеить на свой собственный клей, а не самоклейку, которая на самой ленте.
Ну, конкретная претензия получается одна — невысокий КПД.
У многих светодиодных лампочек, особенно noname, КПД блока питания ещё ниже (при том сильно), чем 85% у светодиодной ленты. Так что всё относительно. Конечно, если есть возможность купить большое количество (для рассеянного освещения нужно много лампочек) фирменных оригинальных качественных лампочек и произвести сильные изменения в системе освещения квартиры, то КПД будет выше при том же качестве освещения, но экономия электричества будет уже не в разы, как в случае с лампами накаливания, а гораздо меньше и тут уже спорный вопрос покроет ли экономия затраты.
Не только. В лентах обычно используются диоды с узким спектром и низким индексом цветопередачи. Будет напрягать зрение.
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
Не очень понятно, за что так ругают ленты.

За то, что синюшного шлака очень много. Уверен, есть и нормальные варианты, но чтобы найти их надо вникать в тему.
Все ленты, которые я встречал, питаются просто постоянным напряжением. Ток светодиодов задается резисторами.
Потому многие ленты можно резать.
У обычных лент КПД не очень из-за рассеивания тепла на резисторах. Их сильная сторона — габариты и простота установки.
Я не автор статьи, но отвечу.

Да, блоки питания для светодиодных лент это обычные блоки питания на 12В. Светодиодные ленты можно питать от любых источников напряжения достаточной мощности, которые выдают 12В (в том числе компьютерный БП и свинцовый аккумулятор, последний вообще не содержит внутри себя никакой электроники).

В светодиодных лентах обычно соединяются последовательно 3 диода и резистор. При падении напряжения на диоде 3.4В (белые светодиоды) на них упадёт 10,2В. Остальные 1,8В выделится на резисторе в виде тепла. Как можно заметить, это не такая уж большая доля энергии, поэтому ею можно принебречь, если вы не проектируете фонарик на батарейках.
Ну как сказать небольшая доля… 15% получается. И если использовать для освещения в комнате — то не так и мало это.
Вобщем, не вариант для общего освещения в квартире.
На мой взгляд это уже несколько субъективно. С моей точки зрения 15% потерь не отменяют остальных плюсов и с этим можно жить. Тем более, что далеко не каждая светодиодная лампочка может похвастаться КПД 85%. У меня недавно развалилась (сама по себе, просто лежала-лежала и развалилась на две части, когда её взяли с полки) noname-лампочка, после исследования её схемы (которая оказалась предельно простой) и некоторых рассчётов получился КПД около 20%. Так что всё относительно и светодиодные ленты часто могут оказаться не таким уж плохим вариантом. Хотя бы можно быть уверенным, что не надуют с блоком питания.
Хм… изучил немного вопрос — действительно, не всё так однозначно.
Нужно брать калькулятор и считать, возможно получится вполне сносно.
Спасибо что натолкнули на поиски.
Так есть ведь еще и блок питания, у которого КПД никак не 100%. :)
Насколько я знаю, светоотдача ленты составляет порядка 60 лм/Вт, что совсем неплохо — на уровне КЛЛ. Учитывая простоту монтажа и дешевизну — вполне неплохой вариант.
Только у КЛЛ это светоотдача по энергии, которую потребили из сети, а у КЛЛ — от блока питания. У которого КПД в лучшем случае тоже где-то 85%. И получаются уже довольно унылые 50 лм/Вт при унылом сроке службы (вызванным простотой монтажа — ленту вообще-то тоже надо охлаждать, а ее прямо на дерево клеют и в ус не дуют)
Да, просто трансформаторы. Если БП небольшой мощности — то 90%, что это тот же самый обратноходовый источник, только сконфигурированный в режиме постоянного напряжения на выходе. Кстати, зарядки для телефонов устроены так же.

Кучу денег они могут стоить либо по прихоти продавца, либо оттого, что и правда качественно сделаны. Например, там может быть активная коррекция коэффициента мощности.
Очень хорошая статья — вспомнил свои 8 лет радиокружка.
Еще немного и на лампы большой мощности начнут вешать вентиляторы.
Ну лампу в проекторе (хотя она и не светодиодная) и так охлаждают с помощью вентилятора. Так что всё новое это хорошо забытое старое :-)
Спасибо!

Я, кстати, в свое время вел радиокружок. До тех пор, пока мне не надоело работать за 900 рублей в месяц.
Есть такое дело, там только энтузиасты и оставались, а сейчас и энтузиастов разгоняют — помещения выгодней сдавать.
Смущает фраза — «закону Ома он совершенно не подчиняется»
Просто здесь вводится понятие динамического (дифференциального) сопротивления, на рисунке — ΔU/ΔI. Именно на него будет нагружаться наш источник питания. Как видно — это динамическое сопротивление значительно меньше, чем сопротивление диода при определенном токе. При маленьком изменении напряжения, ток будет значительно меняться, а он должен быть постоянный. Поэтому для питания светодиодов и необходим стабилизированный источник тока, а не напряжения.
image
Ну, крутить понятия можно по-разному. :) Вон, в методе комплексных амплитуд вообще сводят расчет цепей переменного тока к расчету по тому же закону Ома. Тем не менее, классический школьный закон Ома предполагает, что сопротивление не зависит от тока.

Дифференциальное сопротивление — это, вообще говоря, не сопротивление вовсе. Просто размерность совпадает. Это как раз, как видно из определения, мера наклона ВАХ в данной точке. В другой точке оно будет другое.

По постоянному току источник будет нагружен на кажущееся сопротивление диода в данной точке ВАХ. Дифференциальное сопротивление может пригодиться для расчета коэффициента стабилизации. Правда, для светодиодов его редко кто считает.
Не потому нужен источник стабилизированного тока, что
При маленьком изменении напряжения, ток будет значительно меняться, а он должен быть постоянный.

В таком случае никакой проблемы сделать источник со стабильностью выходного напряжения на уровне 10 мВ и никаких проблем. Но ничего не выйдет, потому что ВАХ еще зависит от температуры и времени. И с учетом температурной зависимости дифференциальное сопротивление светодиода может даже стать отрицательным.
У балластных схем питания СИД ламп, помимо простоты и дешевизны, есть еще один, обычно не афишируемый, плюс: по факту они диммируются, хотя на упаковке указано not dimmable. Понятно, что регулировочная характеристика такой лампы весьма ограничена и рабочий участок ее сильно нелинеен, однако для реализации двуступенчатого регулирования освещения вполне достаточно.
Это свойство я использовал для снижения яркости свечения СИД ламп декоративной подсветки MR16 Navigator 3W 3000K в детской комнате, которые по таймеру переводятся в ночной режим со снижением мощности приблизительно в пять раз (путем включения параллельной группы из двух ламп через тривиальный резистивный балласт). Решение оказалось cost effective — 85 р. за указанную выше лампу (в Кастораме) против 400-600 р. за официально диммируемую лампу сравнимой мощности плюс сам диммер плюс сопряжение с диммера с таймером.
Не знаю… Если там и правда гасящий конденсатор, то я бы их в основное освещение вообще не ставил (я правильно понял, что в этом режиме они — единственный источник света?). Там же пульсации доходят до 80% и более.
Да, в режиме ночника — это единственный источник света в комнате. Пульсаций светового потока не ощущается вовсе.
Вероятно из-за того, что при слабом свете глаз, как и фотоаппарат, увеличивает выдержку.
Ага, чувствуется, как затворы в глазах реже начинают щелкать.
Ну, диафрагма-то заметно так раскрывается. И шумы вполне видимо вырастают =)
Скажите, а долговечность белых светодиодов не страдает от использования люминофора? Прочитал в НиЖ что-то вроде «трёхкомпонентные светодиоды со временем меняют спектр из-за неравномерной деградации, светодиоды с люминофором этого недостатка лишены» и удивился: неужели светодиоды деградируют быстрее, чем выгорает люминофор?
В смысле? Имеется в виду долговечность самого кристалла после покрытия его люминофором? По идее не должна бы, так как основное тепло отводится через специальные элементы конструкции. Про охлаждение можно почитать тут.

image

Люминофор, разумеется, тоже деградирует. На эту тему ведутся исследования.

А какого года тот журнал был?
Долговечность устройства в целом. Журнал ноябрьский, вот. Спасибо за ссылку, но больно там статья большая и непонятная. Ну ладно, я так понял, проблема не слишком актуальна.
В принципе, светодиоды достаточно долговечны (в соответствующих условиях эксплуатации), несмотря ни на что. Никогда не слышал, чтобы люминофор сильно влиял. В любом случае ресурс у них куда больше, чем у ламп накаливания и некоторых люминесцентных.

Долговечность устройства в целом в гораздо большей степени определяется электролитическими конденсаторами, кстати.
Да в принципе устройство (нормально сделанное) быстрее морально устареет. Разработчики не спят, и тихо, без пафоса, выпускают новинки хотя-бы раз в год. Новые кристаллы всё эффективнее, спектр лучше, характеристики всё вкуснее.
трехкомпонентные деградируют неравномерно поэтому меняют цвет, а с люминофором который — у него один компонент деградирует и просто снижает яркость.
Я имел в виду, что выгорание люминофора состарит устройство быстрее чем другие факторы. Я снимаю вопрос, у меня, наверное, неправильное представление о живучести люминофоров.
Я вот подумываю о том, что бы перевести группы освещения на постоянный ток. Драйверу то все равно, переменка или постоянка. А лампами накаливания я уже года три не пользуюсь. Плюс провода будут меньше фонить.
Не положено в быту с точки зрения техники безопасности. Только если низковольтная сеть.
Забавно:
назван в честь великого физика-мужчины

Когда я учился, единица емкости фарада была женского рода.
@Сарказм@ Неужели в честь великого физика-женщины?
Видимо, нормы написания статей. Неужели вам не хватило явной таблички @Сарказм@?
В качестве доказательства того, что слово м.р. приводить м.р. ученого?
Да еще и при том, что много лет это слово было ж.р.? Видимо, не знали наши академики, что ученый — мужик, ай-ай. Только недавно опомнились.

Не надо подводить всякие теории и доказательства туда, где им не место. Поменяли стандарт — и ладно. У нас это постоянно происходит. Независимо от половой принадлежности ученых.
Ну, во-первых, как ревнитель правописания я имею право выключить понимание сарказма. :D Истинный последователь Розенталя не может шутить, когда дело касается родного языка!

Если говорить об аргументации, я прежде всего хотел отметить, что здравый смысл возобладал. Называть величину в женском роде, если она названа в честь мужчины, — как минимум странно (но феминистки были бы довольны, да). Так что это тот случай, когда здравый смысл был закреплен в стандарте.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий

Публикации