Ochrona lamp LED przed przepaleniem: schematy, przyczyny, przedłużenie żywotności

Na rynku lamp i opraw LED prezentowana jest szeroka gama produktów w różnych przedziałach cenowych. Główna różnica między urządzeniami z segmentów o niskiej i średniej cenie w większym stopniu nie polega na zastosowanych diodach LED, ale na ich źródłach zasilania.

Diody LED działają z prądu stałego, a nie z prądu przemiennego, który płynie w domowej sieci elektrycznej, a niezawodność lamp i sposób działania diod LED są bardziej zależne od jakości konwertera. W tym artykule przyjrzymy się, jak chronić lampy LED i przedłużyć żywotność tanich modeli.

Wszystko, co opisano poniżej, dotyczy opraw i lamp.

Dwa główne typy zasilaczy do diod LED: kondensator wygaszający i sterownik impulsowy

Najtańsze produkty LED kondensator gaszenia jako źródło zasilania. Zasada jego działania opiera się na reaktancji kondensatora. Krótko mówiąc, kondensator w obwodzie prądu przemiennego jest analogiem rezystora. Stąd te same wady, co przy użyciu rezystora:

1. Brak stabilizacji przez napięcie lub prąd.

2. W związku z tym wraz ze wzrostem napięcia wejściowego napięcie na diodach LED również wzrasta, a prąd również rośnie.

Te niedociągnięcia są ze sobą powiązane. W krajowych sieciach energetycznych, szczególnie na obszarach oddalonych, w domkach letniskowych, na wsi i w sektorze prywatnym często obserwuje się wzrosty mocy. Jeśli napięcie spadnie poniżej 220 V, nie jest tak źle dla lamp zmontowanych zgodnie z tym schematem, prąd przez diody LED będzie odpowiednio niższy, będą trwać dłużej.

Schemat lampy LED z kondensatorem gaszenia:

Ale jeśli napięcie jest wyższe niż napięcie nominalne, na przykład 240 V, lampa LED szybko się przepali, ze względu na fakt, że prąd przez diody LED wzrośnie. Impulsowe skoki napięcia w sieci są również bardzo niebezpieczne, powstają w wyniku przełączania potężnych urządzeń: prawdopodobnie zauważyłeś, że po włączeniu lodówki lub odkurzacza, na przykład, lampka „miga” - jest to przejaw tych skoków impulsu. Występują również podczas burz lub awarii w liniach energetycznych lub elektrowniach. Impuls wygląda następująco:

Sterowniki impulsów dla diod LED

W diodach LED zastosowano żarówki ze środkowego i wysokiego segmentu cenowego pulsacyjne przetworniki ze stabilizacją prądu.

WAŻNE:

Diody LED działają ze stabilnego prądu, napięcie dla nich nie jest wartością podstawową. Dlatego sterownik nazywany jest bieżącym źródłem. Jego główne cechy to prąd wyjściowy i moc.

Stabilizacja prądu realizowana jest za pomocą obwodów sprzężenia zwrotnego, jeśli nie wejdziesz w szczegóły, istnieją dwa główne typy sterowników, które są stosowane w żarówkach i lampach LED:

1. Odpowiednio beztransformatorowy, bez izolacji galwanicznej.

2. Transformator - z izolacją galwaniczną.

Izolacja galwaniczna to system, który zapewnia brak bezpośredniego kontaktu elektrycznego między pierwotnym obwodem zasilania a wtórnym obwodem zasilania. Jest realizowany przy użyciu zjawiska indukcji elektromagnetycznej, innymi słowy, transformatorów, a także przy użyciu urządzeń optoelektronicznych. W zasilaczach do izolacji galwanicznej stosuje się transformator.

Typowy schemat beztransformatorowego sterownika 220 V dla diod LED pokazano na poniższym rysunku.

Zwykle są zbudowane na układzie scalonym z wbudowanym tranzystorem mocy.Może być w różnych przypadkach, na przykład TO92, jest również stosowany jako obudowa dla tranzystorów małej mocy i innych układów scalonych, na przykład liniowych integralnych stabilizatorów, takich jak L7805. Istnieją również okazy w „ośmionożnych” skrzyniach do montażu powierzchniowego, takie jak SOIC8 i inne.

Dla takich sterowników podnoszenie lub obniżanie napięcia w sieci nie jest straszne. Ale przepięcia pulsacyjne są wyjątkowo niepożądane - mogą uszkodzić mostek diodowy, jeśli sterownik jest beztransformatorowy, wówczas 220 V trafi na wyjście mikroukładu lub mostek pęknie na zwarcie przez prąd przemienny.

W pierwszym przypadku wysokie napięcie „zabije diody LED”, a raczej jedną z nich, jak to zwykle bywa. Faktem jest, że diody LED w lampach, reflektorach i oprawach są zwykle połączone szeregowo, w wyniku spalania jednej diody LED obwód ulega przerwaniu, a pozostałe pozostają nienaruszone.

W drugim przypadku bezpiecznik lub obwód płytki drukowanej przepali się.

Typowy obwód sterownika dla diod LED z transformatorem pokazano poniżej. Są one instalowane w drogich i wysokiej jakości produktach.

Ochrona lamp LED: schematy i metody

Istnieją różne sposoby ochrony urządzeń elektrycznych, wszystkie z nich są uczciwe w zakresie ochrony lamp LED, między innymi:

1. Korzystanie ze stabilizatora napięcia jest najdroższym sposobem i niezwykle niewygodne jest używanie go do ochrony żyrandola. Możesz jednak zasilić cały dom ze stabilizatora napięcia sieciowego, są one różnego rodzaju - przekaźnikowe, elektromechaniczne (serwo), przekaźnikowe, elektroniczne. Przegląd ich zalet i wad może być tematem osobnego artykułu, napisz w komentarzach, jeśli jesteś zainteresowany tym tematem.

2. Zastosowanie warystorów jest urządzeniem ograniczającym przepięcia, może być stosowane zarówno do ochrony określonej lampy lub innego urządzenia, jak i przy wejściu do domu.

3. Stosowanie dodatkowego kondensatora gaszenia w szeregu. Zatem prąd lampy jest ograniczony, kondensator jest obliczany na podstawie mocy lampy. To raczej nie jest ochrona, ale spadek mocy lampy, w wyniku czego wraz ze wzrostem wartości napięcia w sieci, jej żywotność nie zostanie zmniejszona.

Warystor do ochrony lamp i innych urządzeń gospodarstwa domowego

Warystor jest urządzeniem ograniczającym napięcie, którego działanie przypomina iskiernik gazowy. Jest to urządzenie półprzewodnikowe o zmiennej rezystancji. Kiedy napięcie osiąga poziom napięcia warystora na jego zaciskach, jego rezystancja zmniejsza się z tysięcy megaomów do dziesiątek omów i zaczyna przez nią przepływać prąd. Jest on podłączony do obwodu równolegle. W ten sposób sprzęt elektryczny jest chroniony.

Pojawienie się warystorów

• Un jest napięciem klasyfikacyjnym. Jest to takie napięcie, przy którym prąd 1 mA zaczyna przepływać przez warystor;

• Um jest maksymalnym dopuszczalnym skutecznym napięciem przemiennym (rms);

• Um = - maksymalne dopuszczalne napięcie stałe;

• P jest nominalnym średnim rozproszeniem mocy, jest to takie, które warystor może rozpraszać przez cały okres użytkowania, utrzymując parametry w ustalonych granicach;

• W jest maksymalną dopuszczalną energią pochłoniętą w dżulach (J) po wystawieniu na pojedynczy impuls.

• Ipp - maksymalny prąd impulsu, dla którego czas narastania / czas trwania impulsu: 8/20 μs;

• Co to pojemność mierzona w stanie zamkniętym; podczas pracy jej wartość zależy od przyłożonego napięcia, a gdy warystor przepłynie przez nią duży prąd, spada do zera.

Aby zwiększyć rozpraszanie mocy, producenci zwiększają rozmiar samego warystora, a także sprawiają, że jego wnioski są bardziej masywne. Działają jak grzejnik do usuwania uwolnionej energii cieplnej.

Aby chronić urządzenia elektryczne w domowych sieciach elektroenergetycznych o napięciu przemiennym 220 V, wybiera się warystor, który jest większy niż wartość amplitudy napięcia i w przybliżeniu równy 310 V.Oznacza to, że można zainstalować warystor o napięciu klasyfikacyjnym około 380-430 V.

Na przykład odpowiedni jest TVR 20 431. Jeśli zainstalujesz warystor o niższym napięciu, wówczas jego „fałszywa” praca jest możliwa przy niewielkich przekroczeniach napięcia sieciowego, a jeśli zainstalujesz przy dużym napięciu, ochrona nie będzie skuteczna.

Jak już wspomniano, warystory mogą być instalowane bezpośrednio przy wejściu do domu, dzięki czemu chronisz wszystkie urządzenia elektryczne w domu. Aby to zrobić, przemysł produkuje modułowe warystory, tzw SPD.

Oto schemat połączeń dla sieci trójfazowej, dla sieci jednofazowej - podobnie.

Schematy wykorzystujące difavtomat i ochronę przed wysokim potencjałem na jednym lub dwóch przewodach obwodu jednofazowego są nie mniej interesujące.

 

Aby zabezpieczyć pojedynczą oprawę lub żarówkę, stosuje się taki obwód przełączający, pokazano to na przykładzie domowej lampy LED, ale w przypadku korzystania z gotowej oprawy lub lampy warystor jest również zainstalowany - równolegle wzdłuż obwodu 220 V.

Możesz zainstalować go zarówno w korpusie samego urządzenia oświetleniowego, jak i na przewodach zasilających z zewnątrz. Jeśli podłącza się do gniazdka elektrycznego, warystor można umieścić w gniazdku. Warystor można zastąpić tłumikiem.

W tym klipie wideo autor ciekawie opowiada o tej metodzie ochrony.

Gotowe rozwiązania

Urządzenie przeciwprzepięciowe do lamp LED - od producenta LittleFuse. Zapewnić ochronę przeciwprzepięciową do 20 kV. W zależności od projektu jest instalowany równolegle lub szeregowo.

Na rynku dostępne są urządzenia o różnych charakterystykach - napięcie wyzwalające i prąd szczytowy.

Urządzenie zabezpieczające LED przechowuje lampy podczas impulsów napięcia. Jest on podłączony równolegle do obwodu oświetleniowego za przełącznikiem. Zapobiega również spontanicznemu miganiu żarówek LED podczas korzystania z podświetlanych przełączników.

Ciekawe:

Istotą działania takiego urządzenia jest to, że kondensator jest zainstalowany wewnątrz. Przepływa przez nią prąd podświetlenia wyłączników, a także wygładza udary.

Podobne lub podobne urządzenie firmy Granit, model BZ-300-L. Indeks „L” na końcu mówi, że jest to jednostka ochronna do lamp LED i energooszczędnych (cll).

Wewnątrz znajdują się trzy części, z których jedną zbadaliśmy powyżej:

1. Warystor.

2. Kondensator.

3. Rezystor.

Oto schemat ideowy. Możesz to powtórzyć.

Wniosek

Niemożliwe jest całkowite wyeliminowanie możliwości przepalenia lamp LED i lamp. Można jednak przedłużyć żywotność żarówek, minimalizując skutki skoków mocy. Możesz to zrobić własnymi rękami lub kupując moduł ochronny do fabrycznie produkowanych lamp LED.