Как устроена светодиодная лампа
Светодиодная лампа по внешнему виду не отличается от традиционного источника света. Конструкция устройства представлена стандартным цоколем с обычной резьбой. Поэтому лампа может быть использована для обычных патронов, что исключает надобность изменения электрооборудования помещения. Однако данные устройства имеют существенные отличия по внутренней комплектации.
Светодиодные диммируемые лампы по конструкции не отличаются от традиционных источников света
Конструкция состоит из контактного цоколя, корпуса, выполняющего функцию радиатора, платы питания и управления, платы со светодиодами и прозрачного колпака. Данные устройства не могут использоваться для сети 220 В, поскольку они не будут работать с таким напряжением и током. Для исключения перегорания светильников корпусы ламп дополнительно комплектуются платой питания и управления, которая снижает напряжение и выпрямляет ток.
Принцип работы светодиодной лампы основан на физических процессах, суть которых заключается в возникновении в точке соприкосновения двух элементов из разных материалов светового потока, сразу после того, как через эти вещества был пропущен электрический ток. Главный парадокс такого явления заключается в том, что оба элемента являются полупроводниками, способными пропускать электрический ток лишь в одну сторону, и это при условии, что они соединены между собой.
Конструкция светодиодной лампы
Здесь также происходит переход вещества из одного состояния в другое, что сопровождается выделением тепловой энергии. В электронике устройства, способны не только пропускать ток, но и испускать свет, называют светодиодами. Такие элементы охватывают весь спектр светового излучения. В связи с этим различают светодиодные лампы синего цвета с источником холодного света и желтого или красного – с эффектом теплого свечения.
Особенности работы диммируемой led лампы и ее отличия от обычной
Вернемся к проблеме с регулировкой яркости обычной светодиодной лампы. Почему так происходит? Дело в том, что полупроводниковому прибору, коим и является светодиод, для работы требуется постоянное напряжение питания, а в осветительной сети — переменное. Кроме того, ток, проходящий через диод, должен быть строго заданной величины. В противном случае прибор выйдет из строя.
Диммер, встроенный в светодиодную лампочку или светильник, как раз решает эти задачи. Он преобразует переменное напряжение в постоянное и понижает до необходимой величины. Дополнительно он устанавливает необходимый ток через диод и поддерживает его на заданном уровне — стабилизирует.
Что происходит, когда ты пытаешься регулировать яркость такой лампочки диммером? Ты крутишь ручку, и действующее напряжение на нагрузке изменяется. Но в драйвер светодиодной лампы 220В заложены четкие инструкции – держать напряжение и ток на заданном уровне. Он выполняет свою работу, пока может. Ты крутишь – ничего не меняется. Но если входное напряжение слишком мало, устройство сдается: оно отключает диоды (фирменные изделия) или начинает вести себя непредсказуемо (бюджетный вариант). Именно поэтому обычная led лампа, включенная через диммер, ведет себя, мягко говоря, неадекватно: она просто не понимает, что происходит.
Конструкторы решили проблему диммирования светодиодных ламп, изменив схему драйвера. Теперь он следит за напряжением, подаваемым на лампочку. Если обнаруживается изменение, он автоматически изменяет ток через светодиод. Меньше напряжение – меньше ток. Больше напряжение – больше ток, но только если он не превышает максимально допустимый. В результате стала возможна регулировка яркости, но защита диодов от перегрузки сохранилась. Такие доработанные осветительные приборы назвали диммируемыми лампами.
Итак, светодиодные лампочки, в конструкции которых предусмотрен режим диммирования, могут использоваться с диммерами. Но с какими? Диммеры для переменного тока, работающие по принципу среза полуволны, бывают двух типов.
- Срез переднего фронта.
- Срез заднего фронта.
Что это означает? Первый тип подает на нагрузку только остаток полуволны переменного тока, срезая ее переднюю часть. Второй подает полуволну с самого начала, но в нужный момент отсекает остаток. Выглядит это примерно так:
Первые шире распространены из-за простоты схемотехнического решения и более низкой цены. Вторые чуть дороже, но создают меньше помех, которые могут мешать работе аудиоаппаратуры. С какими моделями светорегуляторов могут работать диммируемые лампочки? И с теми, и с другими, но второй вариант (срез заднего фронта) предпочтительней, поскольку напряжение на осветителе нарастает постепенно, а не скачком. Такой режим более «понятен» диммируемым драйверам лампочек.
Как отличить диммируемую лампочку от обычной?
Диммируемые лампы, которые выпускаются сегодня, по внешнему виду ничем не отличаются от обычных. Все отличия, как ты понимаешь, находятся внутри, в схеме драйвера питания. Чтобы узнать, какого типа прибор ты держишь в руках, необходимо внимательно изучить упаковку или сопроводительную документацию, если таковая имеется. На упаковке диммируемой лампочки обязательно стоит соответствующая надпись «диммируемая», «dimmable» или что-то подобное. Нередко вместо надписи используют значки, изображающие ручку поворотного диммера.
Регулируемые светодиодные светильники
Оставим на время лампочки и поговорим о светодиодных светильниках, которые не менее популярны. Как обстоят дела с возможностью регулирования яркости у них? Тут вариантов намного больше, чем у led лампочек. В зависимости от поставленной задачи ты можешь выбрать один из следующих:
- Светильник со встроенным диммируемым драйвером.
- Светильник с внешним диммируемым драйвером (обычно это приборы точечного освещения).
- Светильник со встроенным в драйвер диммером – тут даже диммер отдельно докупать не нужно.
- Диммируемый драйвер для светодиодных светильников.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос эксперту
Последний вариант особенно удобен в случае, если ты решил организовать освещение комнаты множеством осветителей, к примеру, точечных. Гораздо удобнее и дешевле взять один мощный драйвер, который будет питать множество светильников без собственных блоков питания, чем пачку диммируемых точечных светильников.
В чем различия диммеров?
Если вы собрались использовать выключатель с регулировкой яркости, сперва нужно узнать какие они бывают. И вообще все ли светодиодные лампы можно диммировать?
Диммеры различаются по следующим критериям:
- По типу монтажа;
- по исполнению и способу управления;
- по способу регулирования.
Давайте разберемся по подробнее с каждым из них.
По типу монтажа
Для наружного монтажа – накладной выключатель с диммером для светодиодных ламп. Для установки такого прибора не нужно высверливать в стене нишу, он просто крепится сверху на стену. Очень удобно использовать в тех случаях, когда интерьер не в приоритете или проложена наружная проводка.
Для внутреннего монтажа – отлично впишутся в любой интерьер, как например этот.
Для монтажа на DIN рейку весьма специфичны и сперва может показаться, что они не практичны. Однако этот регулятор освещения для светодиодных ламп работает с пультом дистанционного управления, при этом спрятан от посторонних глаз в электрощите.
По исполнению
По исполнению регулятор света для светодиодных и ламп накаливания может быть:
- Поворотным;
- поворотно-нажимного типа;
- кнопочным;
- сенсорным;
Поворотный – один из самых простых вариантов регулятора яркости светодиодной лампы, выглядит незатейливо обладает простейшим функционалом.
Поворотно-нажимной выглядит практически также, как и поворотный. Благодаря своей конструкции, при нажатии на него зажигается свет с такой яркостью, какая была установлена при последнем включении.
Кнопочный регулятор для светодиодного освещения выглядит уже более технологично и органично впишется в современную квартиру. Как например этот выключатель с регулятором яркости для светодиодных ламп.
Сенсорные модели и вовсе могут быть совершенно различны – начиная от светящихся кружочков, заканчивая ровными одноцветными панелями для регулировки напряжения светодиодных ламп.
По способу регулировки
Диммеры бывают разные не только по их исполнению, но и по принципу работы. Это касается именно диммеров переменного тока.
Первый тип диммеров более распространённый и дешевый, по причине простоты своей схемы – это диммер с отсечкой по переднему фронту (англ. leading edge). Немного дальше будет подробно рассмотрен его принцип работы и схема, для сравнения взгляните на вид напряжения на выходе такого регулятора.
По графику видно, что на нагрузку подается остаток полуволны, а её начало срезается. Из-за характера включения нагрузки, в электросетях наводятся помехи, что мешает работе телевизоров и других устройство. На лампу подаётся напряжение установленной амплитуды, а затем оно затухает, когда синусоида переходит через ноль.
Можно ли использовать leading edge диммер для диодных ламп? Можно. Светодиодные лампы с диммером этого типа будут хорошо поддаваться регулировке, только если они изначально для этого созданы. Об этом свидетельствуют символы на её упаковке. Они еще называются «диммируемые».
Второй тип работает иначе, создает меньше помех и лучше работает с разными лампочками – это диммер с отсечкой по заднему фронту (англ. falling edge).
Регулировка светодиодных ламп с диммерами такого типа происходит лучше, а его конструкция лучше поддерживает недиммируемые источники света. Единственный недостаток – эти лампы могут регулировать свою яркость не с «нуля», а в определенном диапазоне. При этом диммируемые светодиодные лампы – просто великолепно регулируются.
Отдельное слово можно сказать о готовых светодиодных светильниках с регулировкой яркости. Это отдельный класс осветительных устройств, которые не нуждаются в установке дополнительных регуляторов, а имеют его в своей конструкции. Их регулировки производятся с помощью кнопок на корпусе или с пульта.
Поворотный
Правильный подбор и установка регулятора значительно увеличат срок его службы. Поворотный вариант исполнения имеет вращающуюся ручку, которая при установке в крайнее левое положение отключает освещение. Постепенный поворот ручки вправо увеличивает яркость лампы.
Клавишный
Основные компоненты вариатора: триак, узел формирования импульса, диак (динистор). Клавишный вариант исполнения внешним видом очень напоминает обычные двухклавишные выключатели. Посредством клавиш осуществляется включение и отключение осветительного прибора, а также регулируется мощность освещения.
Поворотно-нажимной
Дополнительные части вариатора: резисторы и конденсаторы. Поворотно — нажимной вариант исполнения имеет принцип действия, аналогичный поворотному устройству, но для включения системы освещения требуется немного «утапливать» ручку.
Принцип работы диммера
Для изменения уровня яркости в диммерах может применяться различный принцип изменения величины напряжения на выходе.
Наиболее часто встречаются такие варианты:
- на основе резистора;
- на основе трансформатора;
- с регулировочным симистором.
По способу управления диммирующие устройства бывают:
- поворотными или клавишными – считаются классическими;
- сенсорными – более современный вариант, в котором отсутствуют какие-либо подвижные элементы;
- дистанционными – включаются от пульта, сегодня широко используются для питания светодиодных лент и люстр на их основе;
- wi-fi – широко применяются за счет установки специальных приложений на современные гаджеты.
Резистивный светорегулятор формирует рабочий параметр реостатом или переменным резистором, который включается последовательно основной нагрузке. При максимальном сопротивлении резистор выдает минимальную величину тока, и яркость свечения получается тоже минимальной.
Пропорционально уменьшая подключенное в цепь сопротивление, будет нарастать рабочий ток, увеличивая свечение лампочки. Недостатком такого диммера является постоянная величина потребляемой мощности, поэтому сэкономить электроэнергию с ним у вас точно не получится.
Трансформаторные устройства меняют интенсивность освещения помещения за счет уменьшения или увеличения числа витков в обмотке трансформатора. Трансформаторный способ преобразования, как и предыдущий, применялся для питания ламп накаливания, а позже и для галогенных ламп. Но из-за ряда недостатков сегодня он утратил свою популярность.
Из-за того, что вам нужно добиться нормального взаимодействия диммируемой лампы и светового регулятора, вам важен конечный результат – чтобы они работали в симбиозе. Определяющим фактором является отсутствие миганий и прочих световых эффектов или тресков и других шумов во время работы.
Если диммер уже выбран и установлен, а мигающее осветительное устройство имеет несколько источников света, можно попробовать решить проблему установкой в один из плафонов люстры вместо диодной лампы лампочки накаливания. Оптимальным вариантом является совместное приобретение и диммера, и диммируемой светодиодной лампы, что обеспечит стопроцентную работоспособность.
Критерии качества изделий
На упаковке каждой диммированной лампочки указано много информации. Чтобы выбрать функциональный продукт, необходимо знать, что это все значит.
Форма лампы и ее влияние на освещение
Диммируемые лампы бывают самых разнообразных форм, от которых зависит степень освещения Правильно подобрав светодиодное устройство определенного внешнего вида, удастся добиться оптимальной интенсивности освещения. На рынке встречаются следующие формы ламп:
- Грушевидные. Колба имеет такой же диаметр, что и корпус. Такие светодиоды светят только вперед. Их не рекомендуется устанавливать в люстры, плафоны которых направлены вниз. Грушевидные светодиоды не смогут эффективно осветить потолок и на нем появятся тени.
- Напоминающие обычные лампочки накаливания. Применяются для реализации традиционного освещения. Угол распространения световых потоков – 240°.
- В виде свечи или шара. Такая форма создана преимущественно с декоративной целью. Угол освещения достигает значения 240-360°. Лампы удачно сочетаются с открытыми люстрами, торшерами, бра.
- Рефлекторного типа. Преимущественно используются в магазинах, салонах красоты. Особенность изделий – создание целенаправленного светового пучка, который освещает конкретную область.
- Точечные. Подобные изделия устанавливаются в натяжные или подвесные потолки, корпусную мебель для создания дополнительного или основного освещения. Они создают довольно большой угол распространения света – до 100°.
Грушевидная
Напоминающая лампу накаливания
В виде свечи
Рефлекторного типа
Лампа точечного света
Мерцание света и методы его выявления
Проверка мерцания лампы с помощью карандаша Такой негативный эффект характерен для светодиодных и люминесцентных осветителей. Мерцание света негативно сказывается на самочувствии человека – глаза быстрее устают, возможны головные боли. При наличии данного дефекта светодиод запрещено использовать для жилых помещений.Выявить мерцание можно по следующим признакам:
- Если быстро отвести взгляд от одного предмета на другой, перед глазами двоится. Такой эффект называют стробоскопическим.
- Необходимо взять карандаш за один конец и перемещать его как маятник. Если не видно четких контуров изделия, мерцание лампы находится в пределах нормы. Когда кажется, что карандашей несколько, пульсация света очень высокая.
- Для определения мерцания можно использовать смартфон. Включив обычную камеру и направив ее на источник света, удастся увидеть полосы. Чем они ярче, тем сильнее пульсация.
Полностью устранить эффект мерцания невозможно.
Пределы уровня диммирования
Большинство моделей способны снизить интенсивность освещения до 10%. Некоторые производители выпускают светодиоды, где данный показатель колеблется в пределах 5-25%. Совмещая лампы с разными диммерами, удается добиться необходимого уровня освещения, что зависит от совместимости устройств.
Мощность и рабочее напряжение
Мощность не является характеристикой яркости света — для этого существует такой показатель, как люмен. Он указывается на упаковке каждого изделия Светодиодные изделия выпускаются с мощностью от 1 до 25 Вт. Для оценки эффективности устройств их световой поток сравнивают с тем, что формируется у ламп накаливания. Их мощности соотносятся как 1 к 8-10.
При выборе лампы в зависимости от рабочего напряжения лучше выбирать модели, где данный показатель составляет 170-250 В. Это обезопасит прибор от перегорания, что может случиться при скачке тока в сети.
Световой поток и эффективность
Особенностью ЛЕД-ламп называют то, что их мощность не всегда эффективно отображает яркость. Поэтому на упаковке изделий указывается световой поток. Он колеблется в пределах 200-2500 лм.
Цветовая температура
Шкала цветовой температуры источника света Данный показатель характеризует источник цвета в плане спектрального состава. Цветовая температура измеряется в Кельвинах. Для освещения рабочего места оптимальным считается значение 4000-4500 К. Для дома рекомендуется взять лампу с теплым цветом 2700-3500 К.
Индекс цветопередачи
Важный показатель, который отображает соответствие цвета, получаемого при искусственном освещении, его реальному оттенку. Чем выше индекс цветопередачи, тем натуральнее выглядят предметы в помещении.
Производители выпускают лампы с максимальным значением 90 Ra.
Цоколь и корпус
Типы цоколей энергосберегающих ламп Самыми популярными считаются светодиоды с цоколем Е27 и Е14. Они имеют стандартное резьбовое соединение. Цоколь Е27 применяется для закрытых светильников, Е14 – для бра, торшеров.
https://youtube.com/watch?v=K4PmWH6O_AM
Что такое диммируемая LED–лампа?
Это устройство, оснащенное блоком с функцией ШИМ, т.е. возможностями широтно-импульсной модуляции. Блок имеет в своей конструкции специфическую схему, позволяющую распознавать регулировку. Она управляет стабилизатором, который находится в корпусе и меняет яркость освещения.
Обычные энергосберегающие электролампы нельзя включать через диммер — эти два устройства несовместимы. Конфликт проявляется в мигании или слабом свечении устройства в выключенном состоянии. О других причинах мигания светодиодных ламп мы говорили здесь.
А так как светодиодные или люминесцентные лампы рассчитаны на определенное число циклов активизации источника освещения и его отключения, то перегорают они при таком использовании за месяц или два.
Конструкция диммированной светодиодной лампы отличается наличием специального драйвера, который отвечает за светорегуляцию
Дело в том, что внутри энергосберегающих ламп имеется конденсатор (электронный преобразователь), к которому даже в выключенном состоянии поступает некоторое количество тока.
Конденсатор, набирая необходимый заряд, питает диод, и он время от времени вспыхивает, несмотря на выключенное состояние.
Регулировать яркость LED ламп до появления диммируемых моделей было невозможно — они не подходили для использования со светорегулятором
Это интересно: Освещение террасы дома и на даче: фото, видео, лучшие идеи
Что такое диммирование?
Любой электроприбор работает только при наличии какой-то нагрузки, а ею можно управлять. Сам процесс регулирования и называется диммированием. Его можно осуществлять и в отношении светодиодных ламп.
Выполняется такая процедура прибором с названием «диммер». Именно он способен обеспечить дополнительную экономию электроэнергии.
Современные диммеры отличаются производительностью, размерами, могут решать различные задачи по экономии электроэнергии, повышению комфорта в жилище и даже отпугивать преступников
Кроме того представленное устройство существенно расширяет функциональность светодиодных ламп. Что также является немалым плюсом.
Когда обычная светодиодная лампа диммируется?
Иногда обычная светодиодная лампа все таки может подавать «признаки» регулировки яркости, даже если она и не предназначена для этого. Это касается в первую очередь дешевых китайских экземпляров.
В них ставят самый примитивный драйвер, без какой-либо защиты от перегрузок по току и перепадов напряжения. Именно такой недостаток конструкции и позволяет им случайным образом диммироваться.
Причем в очень узких и ограниченных пределах. Для остальных светодиодных ламп, такое в принципе невозможно. Поэтому лучше всегда ищите в магазинах модели со значком Dimmable.
Кстати, тут же действует и обратное правило — если вы не собираетесь регулировать яркость своего светильника, то вам нет никакого смысла переплачивать и приобретать именно диммируемые экземпляры. Имейте это в виду.
Есть лампы, которые вроде бы диммируются, но плохо. При этом некоторые умельцы пытаются схитрить, и включают в цепь параллельно соединенных, плохо регулируемых светодиодных экземпляров, одну обычную лампу накаливания.
Такая схема сильно влияет на общее сопротивление, особенно при изменении температуры накала вольфрамовой нити. Эта особенность позволяет в определенных случаях расширить диапазон диммирования светодиодных лампочек.
Однако срок службы у такой схемки и ее отдельных элементов, будет далек от заявленного производителями. Большинство ламп в скором времени могут просто выйти из строя.
Диммирование – что следует знать?
В данном аспекте речь пойдет о процессе управления яркостью светового потока. Рассмотрим, например, классическую лампочку «Ильича». В результате быстрого нагрева вольфрамовой нити происходит процесс испускания света. Чем выше будет подаваться на лампу напряжение, тем ярче будет свечение и большая теплоотдача, чем ниже – соответственно тусклее и меньше тепла. Собственно регулировка соответствующего параметра и называется диммированием
В случае со светодиодами ситуация обстоит иначе. Led элементы начинают светиться, в результате столкновения частиц катионов и анионов, после подачи на них питания. Если же напряжение уменьшить, то устройство будет стремиться сохранить существующую яркость светового потока. В конечном итоге это способно привести к порче лампы, снижению ее срока службы. Поэтому выходом является использование диммеров для светодиодных светильников, работающих по специальным протоколам и с применением импульсных блоков питания, нивелирующих вышеуказанные проблемы.
TRIAC
В основе лежит симисторный диммер, который работает по фазным отсечкам. К его ключевым преимуществам можно отнести минимальную стоимость, возможность интеграции в конкретную схему без использования дополнительных устройств коммутации (например, выключателя). Для корректной работы led диммера рекомендуется предварительно проверить совместимость применяемого оборудования, а именно связки «диммер-драйвер». Правильный подход позволит избежать монотонного гула и появления эффекта мерцания по время включения устройства.
Принципиально работа симмисторного димминга основана на добавлении в электрическую схему симметричного триодного тиристора. Его основным элементом является полупроводник, обладающий свойствами, идентичными двум подсоединенным встречно – параллельным тиристорам. Необходимо отметить, что на текущий момент технология TRIAC
является одной из наиболее популярной благодаря своей доступности и легкости реализации.
DALI
Это более прогрессивный, цифровой протокол управления системой освещения. Благодаря ему собственно и возможно диммирование DALI посредством элементарной двухпроводной шины
Важно отметить, что один регулятор способен управлять несколькими устройствами, общее количество которых не может превышать более 64 единиц. В последнее время этот протокол становится все более востребованным
Его основным преимуществом является управление сигнальными командами, без использования механического разрыва цепи. Подобная особенность делает возможным управление системой освещения в удаленном режиме, выполнение зонирования пространства, запись наиболее ценных настроек во встроенное запоминающее устройство контроллера. Отметим, что светильник с диммером DALI не дешевое удовольствие. Настройка и монтаж оборудования потребует привлечение профильного специалиста.
Канал 0-10V
Об этом методе мало кто знает ввиду его малой распространенности. Диммируемые трековые светильники по этому протоколу могут работать при наличии отдельной линии из двух проводов, по которым будет передаваться сигнал в диапазоне 0 – 10 вольт. Явным преимуществом способа считается отсутствие любых ограничений по количеству адресатов. Теоретически схема может работать с безграничным числом светильников без потери качества процесса диммирования.
Учитывая все вышесказанное, хочется отметить, что управление яркостью освещения необходимо выполнять правильно и важно использовать соответствующие протоколы. Грамотный подход к данному вопросу позволит продлить срок службы применяемого светодиодного устройства
Добавим, что установленные в простых светильниках лампы зачастую диммируются обычным способом, без необходимости приобретения дополнительного оборудования
Добавим, что установленные в простых светильниках лампы зачастую диммируются обычным способом, без необходимости приобретения дополнительного оборудования.
