Коэффициент пульсации светодиодных ламп

В связи с популяризацией светодиодных источников света у потенциальных покупателей возникают вопросы, связанные с качественными показателями изделия. К сожалению, в розничной торговле многие продавцы не могут дать полноценных ответов, руководствуясь исключительно данными с упаковки. Производителю, в свою очередь, выгодно указывать на упаковке к изделию только «маркетинговые» характеристики.

Значение такого технического параметра, как коэффициент пульсации, не принято приводить в описании. Многие китайские производители даже не нормируют его. Однако негативное влияние пульсирующего освещения доказано научно и нормативно закреплено российскими стандартами. Стоит ли делать акцент на этом физическом явлении при выборе светодиодных ламп? Какую опасность несёт повышенное мерцание для человека?

Определение и единица измерения

Коэффициент пульсации (Кп) является одной из характеристик, которая определяет качество искусственного освещения. Для расчета Кп производят замер уровня освещённости с фиксацией минимального, среднего и максимального значения. Затем данные подставляют в представленную ниже формулу.

Коэффициент пульсации светодиодных ламп – безразмерная величина. Для удобства понимания полученный результат отображают в процентном эквиваленте. По данной формуле проводят расчёты, полученные на основании измерений гармонических колебаний. Драйверы светодиодных ламп являются источником негативных сигналов гармонической формы, что упрощает проведение замеров экспериментальным методом.

При наличии в источнике излучения импульсных помех применяют более сложные расчёты. Однако к электрическим схемам блоков питания LED-ламп это не имеет отношения.

Как проверить пульсацию?

Сразу следует отметить, что, во-первых, мерцание лампы возможно только при включении её к питающей сети переменного тока. При питании от аккумулятора или батареек работают светодиодные лампы без пульсаций (Кп=0%). Во-вторых, измерить пульсацию подручными средствами (видео или фотокамерой) невозможно. С их помощью можно лишь утолить своё любопытство и убедиться в наличии мерцания.

Согласно ГОСТ Р 54945–2012, пульсация светодиодных ламп должна измеряться специальными приборами с измерительными преобразователями излучения. В документе приводится ряд приборов, рекомендуемых для проведения измерений:

Многоканальный радиометр «Аргус»;
Пульсметр-люксметр «Аргус 07» или «ТКА-ПКМ»/08;
Пульсметр-люксметр «ТКА-ПКМ»/08;
Люксметр-яркомер-пульсметр «Эколайт-01» или «Эколайт-02».

Внешне эти измерительные приборы немного крупнее пульта дистанционного управления, оснащены фотодатчиками, дисплеем и кнопками управления. Как правило, прибор можно подключить к ПЭВМ, и с помощью прикладной программы организовать визуализацию и дополнительные вычисления.

СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 и СП 52.1333.2011

В России требования к качеству освещения регламентируются нормативными документами. В частности, СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278–03 устанавливает гигиенические требования к освещению в жилых и общественных зданиях. В жилых комнатах светодиодные лампы должны обеспечивать уровень освещённости не менее 150 Лк. Коэффициент пульсации при этом не нормируется. В общественных непроизводственных зданиях санитарные нормы устанавливают значение Кп в пределах 10-20%.

В своде правил СП 52.1333.2011 большое внимание уделяется нормам искусственного освещения всех типов сооружений, селитебных зон и производственных площадок. В нормативном документе отдельно оговорены требования к светодиодным источникам света. В зависимости от степени напряженности работы в нём приведены допустимые значения коэффициента пульсаций и освещенности.

Отрицательное воздействие

Видимые пульсации светового потока частотой до 80 Гц оказывают негативное влияние на мозг, раздражают нервную систему через органы зрения. В результате человек подсознательно вынужден бороться с дискомфортом, хочет быстрее покинуть зону воздействия мерцающего света. Освещение пульсирующим светом может привести и к реальным производственным травмам. Например, если скорость вращения циркулярной пилы совпадает по частоте светового потока светодиодной лампы, человеку может показаться, что станок не подвижен. Подобные ситуации являются серьезными причинами травматизма на производстве.

Мерцание в диапазоне 80–300 Гц не воспринимается напрямую человеческим глазом. Однако зрительные рецепторы детектируют данные колебания, которые провоцируют сбои в работе головного мозга. Действуя незаметно, они постепенно сдвигают гормональный фон, способствуют снижению работоспособности, ухудшают эмоциональное самочувствие. Как показали эксперименты – длительное нахождение в зоне пульсаций светового потока способствует возникновению и обострению хронических заболеваний нервной системы.

Как убрать пульсацию в светодиодной лампе?

Во многие светодиодные лампы китайского происхождения устанавливают примитивный блок питания (БП), который назвать драйвером невозможно. Он состоит из RC-цепочки, диодного моста и фильтрующего конденсатора малой ёмкостью, не более 10 мкФ. Именно из-за отсутствия качественного сглаживающего фильтра постоянное напряжение на выходе пульсирует с частотой менее 300 Гц. Ниже представлена схема подобной лампы.

Улучшить качество выходного сигнала можно путём замены электролитического конденсатора на аналог большей ёмкости. В результате амплитуда переменной составляющей сигнала снизится в несколько раз. Однако это не всегда возможно, ввиду большого размера конденсатора необходимой емкости.

Основные требования к драйверу – обеспечение светодиодов лампы стабильным током и миниатюрные размеры, необходимые для размещения схемы внутри цоколя. Поэтому самым надёжным способом значительно снизить коэффициент пульсации, является замена некачественного блок питания на драйвер со встроенным ШИМ-регулятором.

Если по субъективным причинам не удаётся избавиться от вредного мерцания светодиодной лампы, то рекомендуется установить её в помещении с наименьшим количеством включений. Наметив очередную покупку светодиодной лампы, делайте выбор в пользу сертифицированной продукции известных брендов.

Пульсация светодиодных ламп

Сегодня наиболее популярными среди потребителей являются светодиодные лампы, которые доказали свое превосходство над другими источниками света благодаря долгому сроку службы и энергоэффективности. Но не только такими положительными характеристиками обладают светодиодные источники света. Другим достоинством является низкий коэффициент пульсации. Не так давно ученые выяснили, что пульсирование светового потока негативно сказывается как на зрении человека, так и на общем психологическом состоянии. Именно поэтому производители источников света стремятся снизить коэффициент пульсации. Стоит отметить, что избавиться от мерцания светодиодной лампы Вы можете и самостоятельно, обладая знаниями о самом явлении пульсации и способах ее устранения.

Из-за чего возникает пульсация led-ламп?

Большая часть существующих на сегодняшний день источников света характеризуется наличием мерцания. Для решения данной проблемы очень важно обладать достаточными знаниями о природе пульсаций. Главное негативное воздействие мерцаний – быстрая утомляемость человека. Не всегда пульсация света может быть замечена человеческим зрением, поскольку ее частота превышает границу частот слияния мельканий света.

От частоты пульсаций напрямую зависит самочувствие человека, которое сопровождается головными болями, вялостью, усталостью, рассеянностью и невозможностью сосредоточиться на работе.

Устаревшие лампочки накаливания создают самые сильные и частые пульсации светового потока. Следовательно, само явление мерцания зависит именно от источника света. В led-лампах используется драйвер, который контролирует подачу тока по цепи светодиодов. К сожалению, не все производители светодиодных источников света используют надежные драйверы, способные сократить пульсации до приемлемых показателей. Лампочки таких изготовителей, как правило, отличаются низкой себестоимостью.

Нередки случаи, когда изначально лампа светит без пульсаций. Но с течением времени появляется мерцание, которое в дальнейшем усиливается. Вывод, который приходит сам собой, это низкое качество изделия и недобросовестность производителей. Во избежание таких ситуаций при покупке тщательно изучайте информацию на упаковке, где должен быть обозначен коэффициент пульсаций.

Что представляет собой коэффициент пульсаций?

Коэффициент пульсаций – это показатель, выражаемый в процентах и отображающий степень колебаний при изменении светового потока. Источник света и его особенности – главная причина появления мерцаний.

Опытным путем учеными была установлена допустимая величина данного коэффициента, которая варьируется в диапазоне 5-20%. Важно помнить о том, что конкретная величина напрямую зависит от обстоятельств работы зрения человека.

В дошкольных учреждениях, где находятся маленькие дети, коэффициент не должен превышать 10%. Рабочим местам с компьютерами соответствует световой поток с мерцаниями не выше 5%. В образовательных учреждениях максимальные пульсации – 10%.

На производственных предприятиях коэффициент пульсации допустим в том случае, если люди в том или ином помещении появляются кратковременно, а не в течение всего рабочего дня, и при этом исключена вероятность возникновения стробоскопического эффекта (оптический обман зрения, причиной которого является неправильное восприятие движущихся объектов). Данный эффект опасен тем, что на производстве предметы, находящиеся в движении, могут казаться в состоянии покоя, тем самым при контакте с ними возможно получение серьезных травм.

Нормирование коэффициента пульсации произошло не так давно и сегодня характеризуются высоким контролем со стороны санитарных норм. Периодически осуществляются проверки освещения специальными органами.

Способы проверки уровня пульсации

Определение уровня пульсации может осуществляться на основе коэффициента, о котором говорилось ранее. Но данный способ уместен тогда, когда светодиодный источник света был подключен к переменному току. Коэффициент в таком случае попадает в рамки от 1 до 30%.

Коэффициент пульсации определяется на основе определенных измерений, которые осуществляются с учетом таких факторов:

при постоянном электрическом токе коэффициент равняется 0, следовательно, мерцания нет. Таким образом, все измерения происходят при переменном токе.
все измерения необходимо проводить при помощи специальных приборов. Одним из измерительных устройств является пульсометр-люксометр, который подключается к компьютеру и способен производить вычисления быстро и с высокой точностью.

Светодиодные лампы могут продолжать мерцать даже в выключенном состоянии, что заметно даже без напряжения зрения. Такие частые мигания вызывают сильный дискомфорт и «давят» на глаза человека. При этом включенные лампы также продолжают мерцать, что уже не будет так сильно ощущаться.

Сегодня еще не все производители светодиодных источников света указывают в технических данных коэффициент пульсации. Поэтому многие осуществляют проверку в домашних условиях следующими путями:

Казалось бы, как можно проверить исправность лампы канцелярским прибором? Данный процесс происходит довольно просто: испытуемый источник света подключается к сети, а карандашом перед ним нужно очень быстро водить. Если след, что остается от карандаша, как будто распадается на части, значит свойственно наличие мерцания.
Камера (также для этой цели можно использовать современный смартфон) должна быть расположена на расстоянии около 1 метра от проверяемой лампы. При мигании источника света на экране будут отображаться темные полосы.

Каким образом можно избавиться от пульсаций?

Во-первых, необходимо произвести замену старого конденсатора на новый, которому характерна наибольшая емкость. При этом подбор конденсатора также определяется габаритами и рабочим напряжением. Более того, необходимо знать где расположен на плате тот самый конденсатор, а также обладать навыками и умением установить новый. Тем не менее, такой способ не всегда позволяет до конца устранить пульсации.

Другой причиной мерцания ламп является применение диммеров, предназначенных для регулировки освещения. Но, стоит помнить, что не каждый светодиод способен функционировать вкупе со светорегулятором. Следовательно, приобретать нужно качественные устройства, не жалея на них денег. Перед приобретением обязательно изучайте характеристики устройств.

Торговая сеть "Планета Электрика" обладает широким ассортиментом светодиодных источников света от известных производителей, которые гарантируют высокое качество своей продукции.

Всё о светодиодных лампах / Мастерская

На качество света светодиодной лампы влияют пять основных параметров. Рассмотрим подробно каждый из них.

⇡#Световой поток.

Измеряется в люменах (лм, lm). Это общее количество света, которое даёт лампа. Чем больше люмен, тем ярче лампа. 60-ваттная лампа накаливания даёт приблизительно 580 лм, 40-ваттная 350 лм, 75-ваттная - 800 лм, 100-ваттная - 1250 лм. В стандартах и на многих сайтах вы увидите более высокие значения. Я привожу данные для ламп, продающихся в обычных в магазинах и работающих от бытовой 220-В сети (а не 230, полагающиеся по стандарту).

⇡#Коэффициент пульсации света.

Естественные источники света (солнце, огонь свечи) светят равномерно, однако многие электрические источники света (лампы, экраны мониторов) дают не равномерный свет, а пульсирующий, при этом частота и степень пульсации могут быть весьма разными.

При частоте 50 Гц пульсация света более 40% воспринимается визуально как стробоскопический эффект (пульсацию видно при резком переводе взгляда или повороте головы). Такую пульсацию легко распознать с помощью карандашного теста: берём обычный длинный карандаш за кончик и начинаем быстро-быстро крутить им по полукругу туда и обратно. Если отдельных контуров карандаша не видно — мерцания нет, если же видно "несколько карандашей" — свет мерцает.

Видимая пульсация света вызывает ощущения дискомфорта, усталости и даже недомогания. Кроме того, современные медицинские исследования показывают, что органы зрения и мозг способны воспринимать невидимую пульсацию света с частотой до 300 Гц. При высокой частоте мерцания свет не оказывает визуального воздействия, но способен влиять на гормональный фон, который в свою очередь воздействует на эмоции человека, его работоспособность, суточные ритмы, а также многие другие сферы жизнедеятельности.

Свет с частотой пульсации выше 300 Гц не имеет заметного влияния на организм человека, так как пульсации на таких частотах просто не воспринимаются сетчаткой глаза.

В СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» указывается, что коэффициент пульсаций освещённости рабочей поверхности рабочего места не должны превышать 10—20 % (в зависимости от степени напряжённости работы), при этом нормируются только те пульсации, частота которых ниже 300 Гц. В СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 "Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» указывается, что коэффициент пульсаций освещения при работе на ПЭВМ не должен превышать 5 %.

По ГОСТ 54945-2012 коэффициент пульсации определяется по формуле:

За секунду производится тысяча измерений яркости. Из максимального полученного значения вычитается минимальное, и результат делится на два средних значения (суммы всех значений, разделённой на их количество), получившийся результат умножается на 100.

Когда пульсации света нет, все измеренные значения одинаковы и коэффициент пульсации равен нулю.

В современных системах, где яркостью управляет ШИМ, импульс света может быть гораздо короче паузы, и тогда коэффициент пульсации может принимать значения больше 100%.

Например, когда импульс света в 10 раз короче паузы между импульсами, а яркость в импульсе составляет 100 лм, среднее значение будет 10 лм и по формуле ((100-0)/(10*2))*100 коэффициент пульсации составит 500%.

Пульсация с коэффициентом более 100 встречается в плохих светодиодных лампах и плохих мониторах. Большинство же хороших светодиодных ламп имеют коэффициент пульсации света менее 5 %.

Обычные лампы накаливания имеют коэффициент пульсации света от 8 до 32 % в зависимости от мощности (точнее, от толщины и инерционности спирали), поэтому ничего страшного в светодиодных лампах, имеющих пульсацию света до 40 % нет, а вот лампы с пульсацией более 40 % покупать и использовать не следует ни в коем случае.

Ещё один способ проверить наличие пульсации света — посмотреть на свет через камеру смартфона. Как правило, при пульсации света более 5% по экрану будут идти полосы, причём чем они контрастней, тем пульсация сильней. Недостаток этого способа в том, что полосы будут видны и при безвредной пульсации 5—40 %.

Индекс цветопередачи (Ra, CRI).

Спектр света светодиодной лампы отличается от спектра солнечного света и света обычной лампы накаливания. Хоть свет и выглядит белым, некоторых цветовых компонентов в нём больше, а некоторых меньше. Индекс цветопередачи показывает, насколько равномерен уровень разных цветовых компонентов в свете. При низком Ra хуже видны оттенки. Такой свет визуально неприятен, причём понять, что в нём не так, очень сложно. У ламп накаливания и солнца Ra=100, у хороших светодиодных ламп он больше 80, у очень хороших больше 90. Лампы с Ra ниже 80 в жилых помещениях лучше не использовать.

Индекс Ra учитывает только восемь цветов, и розового цвета, влияющего на восприятие оттенков человеческой кожи, среди них нет. Иногда можно встретить указание индекса R9 — это как раз розовый цвет. Считается, что R9 у хороших ламп должен быть больше ноля, у очень хороших — больше 50.

Недавно появились ещё две новые системы определения качества цвета в освещении. Это CQS (на основе 15 цветов) и TM30 (на основе 99 цветов). Пока ни одной серийной лампы, на упаковке которой указан какой-либо из этих новых индексов я не встречал, но при тестировании ламп на lamptest.ru я указываю все три индекса.

Цветовые индексы хорошей светодиодной лампы

Цветовая температура (измеряется в кельвинах, K).

Светодиодные лампы выпускаются с разной цветовой температурой света: 2700 К — тёплый свет, как у ламп накаливания, 3000 К — чуть более белый комфортный свет, 4000 К — белый свет, 6500 К — холодный белый свет.

Учёные утверждают, что белый и холодный белый свет повышают работоспособность, а тёплый свет способствует релаксации. Для того чтобы человек полноценно отдыхал, придя с работы и лучше засыпал, рекомендуется использовать дома тёплое освещение. На мой взгляд, для дома больше подходят лампы с цветовой температурой 2700—3000 К. К тому же у светодиодных ламп с тёплым светом спектр более ровный, а у "холодных" ламп на спектре есть резкий пик синего цвета, который, по мнению некоторых учёных, вреден для глаз.

Угол освещения.

Обычные лампы накаливания светят во все стороны, галогенные споты дают узкий пучок света. Со светодиодными лампами всё сложнее.

Многие светодиодные лампы, заменяющие обычные лампы накаливания, имеют колпак в форме полусферы такого же диаметра, как корпус. Такие лампы практически не светят назад, и, если они направлены вниз, потолок будет оставаться тёмным, что может быть некомфортно. К счастью, в последнее время появилось много ламп, прозрачный колпак которых больше корпуса, и за счёт этого лампа немного светит и назад.

Лампы с узким и широким углом освещения

Лампы на светодиодных нитях (filament) или прозрачных дисках (Crystal Ceramic MCOB) имеют такой же большой угол освещения, как обычные лампы накаливания.

Лампа накаливания, филаментная лампа и лампа Crystal Ceramic MCOB

Большинство светодиодных спотов (ламп для подвесных потолков с цоколями GU10 и GU5.3) светят рассеянным светом с углом около 100 градусов и ослепляют из-за слишком широкого угла (галогенные софиты дают узкий луч света с углом освещения около 30 градусов).

Галогенная лампа и светодиодная лампа с широким углом освещения

Только некоторые светодиодные споты имеют такой же узкий угол освещения, как у галогенных ламп. Такие лампы легко распознать по наличию линз перед светодиодами.

Светодиодные лампы с узким углом освещения

Помимо основных параметров, влияющих на качество света, важно обращать внимание и на некоторые другие параметры светодиодных ламп.

Рабочее напряжение.

Большинство светодиодных ламп рассчитаны на сетевое напряжение 230 В, лампы с цоколями GU5.3 и G4 выпускаются также на 12 вольт. Светодиодные лампы работают в широком диапазоне напряжений. Обычно производители точно указывают диапазон (например, 90-265 В), но даже те лампы, на упаковке которых написано 230, 220 или 220-240 В, могут нормально работать на сильно пониженных напряжениях, не снижая яркость.

Все 12-вольтовые лампы могут работать как на переменном, так и на постоянном напряжении. Использование источника стабилизированного постоянного напряжения позволяет полностью исключить пульсацию света даже у тех 12-вольтовых ламп, которые мерцают при питании переменным напряжением.

Потребляемая мощность.

Светодиодные лампы весьма экономичны. Обычно мощность ламп лежит в диапазоне 1,5-15 Вт. Яркость светодиодных ламп нельзя оценивать по мощности: чем современней лампа, тем ярче она светит при той же мощности. Эффективность светодиодных ламп, имеющихся в продаже, составляет от 40 до 125 лм/Вт, поэтому яркость лампы с одинаковой мощностью может различаться втрое.

Поддержка работы с выключателем, имеющим индикатор.

Многие светодиодные лампы не могут работать с выключателями, имеющими индикатор. Они вспыхивают или слабо горят, когда выключатель выключен. Это происходит из-за того, что слабый ток постоянно течёт через лампу. Выходов из этой ситуации два: или использовать лампы, корректно работающие с такими выключателями, или отключать индикатор внутри выключателя.

Поддержка диммирования.

Большинство светодиодных ламп не может работать с регуляторами яркости (диммерами), но существуют специальные диммируемые светодиодные лампы (они дороже обычных). В отличие от ламп накаливания, при снижении яркости светодиодная лампа не меняет цвет освещения (у обычной лампы он желтеет). Многие диммируемые светодиодные лампы диммируются не до нуля, а лишь до 15-20% полной яркости. Уровень минимума диммирования зависит не только от лампы, но и от модели диммера. Как правило, те диммеры, которые специально предназначены для светодиодных ламп, позволяют установить более низкую минимальную яркость.

Некоторые светодиодные лампы при работе с диммером издают гудящий звук, громкость которого также может зависеть от модели диммера.

Эквивалент мощности.

Большинство производителей указывает на упаковке ламп эквивалент мощности лампы накаливания, то есть какой лампе накаливания соответствует по яркости лампа. В Европе наметилась правильная тенденция к отказу от указания эквивалента — покупателей приучают выбирать лампы по яркости в люменах. На большинстве светодиодных ламп в европейских магазинах теперь крупно указывается световой поток и не указывается экви

Пульсации или мерцания светодиодных ламп, что это?

Рекомендуем прочитать:
Чем вредны пульсации или мерцание монитора компьютера?
Энергосберегающие лампы для дома – как выбрать самые лучшие из них
Дешевые светодиодные лампы или дорогие. На чем экономим?

Интерес к полупроводниковым осветительным приборам объясняется их преимуществами, на которые указывают специалисты. Одно из наиболее важных – минимальная пульсация светодиодных ламп, а точнее излучаемого ими светового потока. Что это за показатель и какое влияние он оказывает на человека?

ВНИМАНИЕ К ПУЛЬСАЦИИ СВЕТА

Человеческий глаз формировался под действием солнечного света, поэтому воспринимает его лучше всего. Но с развитием цивилизации возрастала потребность в дополнительном освещении, которое давало возможность вести активную жизнь после наступления темноты. Сегодня даже представить трудно, как бы мы жили без осветительных электроприборов.

Не так давно самыми распространенными источниками искусственного освещения были лампы накаливания. Они давали теплый мягкий свет, но стоимость его была высока. Создание энергосберегающих осветительных приборов открыло возможности для экономии электроэнергии и средств на ее оплату.

Но после исследования влияния на организм люминесцентного освещения ученые обнаружили: эти светильники отличаются недопустимо высоким коэффициентом пульсации света, поэтому небезопасны для здоровья. После замены электромагнитной ПРА на электронную удалось снизить этот показатель с 25 % до 15-20 %. Но и это значение оказалось неприемлемым для детских учреждений и помещений, в которых постоянно находятся люди, работает компьютерная техника, совершаются производственные операции.

КАКОЙ КОЭФФИЦИЕНТ ПУЛЬСАЦИИ ЛАМП МОЖНО СЧИТАТЬ НОРМОЙ

Действующие нормативные акты, а именно актуализированная редакция СП 52.13330.2011 "Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95" и СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 определяют следующие требования к пульсации света:

для помещений, в которых проводятся работы, требующие высокой точности – до 10 %;
для помещений с возможностью появления стробоскопического эффекта – до 10 %;
для детских учебных и дошкольных учреждений – до 10 %;
для работы с компьютерной техникой – до 5%.

Величина коэффициента пульсации ламп не ограничена лишь для складских залов и производственных цехов с периодическим пребыванием в них людей и отсутствием условий для развития стробоскопического эффекта. Последний может создавать опасность на производстве, так как при совпадении частоты мерцаний света и вращения детали она будет казаться неподвижной. А это создаст высокий риск получения серьезной производственной травмы.

Что касается воздействия пульсаций света на организм, то не все они вредны для здоровья. Начнем с того, что при частоте мерцаний выше 50 Гц человеческий глаз их не воспринимает. Но это не значит, что эти пульсации остаются «невидимыми» и для организма: неразличимые для глаз мерцания светового потока регистрируются сетчаткой и мозгом. Это может вызывать головные боли, снижение настроения, ухудшение самочувствия, затяжную бессонницу и другие негативные последствия. Доказано, что световые пульсации никак не влияют на здоровье человека лишь при частоте 300 Гц и выше.

О ПУЛЬСАЦИИ ИЛИ МЕРЦАНИИ СВЕТОДИОДНЫХ ЛАМП

Абсолютно все световые электроприборы создают мерцающее освещение, в том числе мерцают светодиодные лампы . Коэффициент пульсации лампы накаливания – 15-18 %. Но мы не ощущаем видимого дискомфорта потому, что этот эффект маскируется тепловой инерцией: как известно, лампы накаливания до 90 % электрической энергии превращают в тепло. Как уже упоминалось, высок коэффициент пульсации и у люминесцентных ламп. А вот у качественных светодиодных светильников, оснащенных хорошими драйверами, этот показатель составляет менее 4 %. То есть они допустимы для установки в любых типах помещений.

Чем объясняется низкий коэффициент пульсации светодиодных ламп? Проблему мерцания светодиодных ламп удалось решить с помощью драйвера, который подает к светодиоду постоянный электрический ток. Если производитель не экономит на этом элементе светильника, прибор будет создавать освещение с уровнем пульсации ниже допустимого.

Но не все идут по этому пути. Некоторые компании используют более простые электросхемы, не устанавливают драйвер и рекламируют свою продукцию как LED-светильники переменного тока, привлекая покупателя низкой ценой. Но такие приборы производят свет с пульсацией 40 %, а при использовании диммирования этот показатель становится еще выше.

Стоит обратить внимание, что пульсации в светодиодных лампах могут появится через некоторое время эксплуатации лампы, то есть купили лампу, а через полгода - год, у светодиодной лампы могут измениться характеристики, в том числе один из важных параметров - коэффициент пульсаций.

Покупка более дорогих светодиодных ламп – дело выгодное с любой точки зрения. Но и при покупке дорогих и качественных ламп, следует помнить, что параметры этих ламп могут отличаться от партии к партии.

В ночном клубе или на дискотеке стробоскопический эффект может быть уместен и особого вреда здоровью не причинит. Но, если вы проводите много времени или работаете в комнате с высокой пульсацией света, последствия будут.

Как проверить пульсацию или мерцание светодиодных ламп?

Вы наверное часто задавались вопросом - как проверить наличие пульсаций светодиодной лампы? Есть несколько простых, но совсем точных способов узнать, пульсирует ли ваша светодиодная лампа:

Направьте на нее камеру мобильного телефона. Если коэффициент пульсации очень высок, вы увидите заметное мерцание светодиодной лампы.
Сфотографируйте светильник с выключенной вспышкой. Плохой признак – наличие на снимке темных полос.
Направьте лампу на карандаш или линейку и подвигайте ею, имитируя работу вентилятора. Если обнаружится эффект фиксированных положений вращающихся «лопастей», значит пульсация света выше допустимой.
Запустите юлу под тестируемым источником света. Заметили стробоскопический эффект? Переустановите лампу в тамбур или холл.

Стоит отметить, что указанные выше простые способы могут обнаружить пульсации на частоте до 100 Гц, чем и пользуются недобросовестные производители светодиодных ламп и повышают частоту пульсаций выше 100 Гц.

Обнаружить пульсации и точно измерить коэффициент пульсаций поможет измерительный прибор люксметр RADEX LUPIN с возможностью измерения пульсаций (люксметр–пульсометр–яркомер).

«Правильный» свет поможет сохранить здоровье, повысить работоспособность, снизит зрительное утомление. А «продвинутая» LED-технология с правильными характеристиками даст возможность сэкономить средства, снизив затраты на оплату счетов за электроэнергию и сократив до минимума расходы на покупку новых ламп.

Пульсация света - вред здоровью, мифы и правда, коэффициент пульсации и его измерение

Одной из самых главных страшилок, которыми нас пугают специалисты по традиционному и светодиодному освещению, является так называемая пульсация света.

Данному явлению особо подвержены некачественно собранные и дешевые экземпляры светильников. Характеризуется такой параметр коэффициентом пульсации.

Давайте рассмотрим как обнаружить вредные пульсации, чем их замерить, от чего они зависят и какими нормативными документами и правилами регламентируются.

Влияние пульсаций света на организм и мозг

Если покопаться поглубже в этом вопросе, то окажется что не все пульсации одинаково вредны. Некоторые из них можно даже игнорировать и не измерять.

Впервые процесс влияния пульсаций света на организм человека был подробно изложен в журнале «Светотехника» в далеком 1963-м году. Суммируя изложенный в ней материал, можно сделать некоторые выводы.

Например, пульсации света имеющие частоту до 300Гц, действительно оказывают негативное влияние на наш организм.

При постоянном воздействии такого света, изменяется привычный суточный ритм и общий гормональный фон. При мерцании на частоте до 120Гц, наш мозг реагирует на это «мельтешение» и пытается воспринять несуществующую информацию, обрабатывая ее и загружая себя. Вполне естественно, что это напрямую сказывается на усталости.

Вот вам наглядный эксперимент и результаты ЭЭГ головного мозга. В первом случае (рисунок А) — человек сидит в затемненной комнате, а во втором (рисунок Б) — он находится в помещении с пульсирующими лампами частотой 120Гц.

Посмотрите на ненормальные пики активности и представьте как это сказывается на биоритмах и вашем общем самочувствии.

Но если данные пульсации имеют частоту выше 300Гц, то они просто никоим образом не фиксируются телом и мозгом человека.

И соответственно никакого влияния на него не оказывают.

ГОСТ, правила и нормативные значения

На основе данных заключений ученых и был разработан ГОСТ Р54945-2012 «Методы измерения коэфф. пульсации освещенности». ГОСТ действителен и используется всеми производителями на данный момент.

В нем подробно описаны методы измерения и какими приборами это следует делать.

Главный вопрос для потребителя заключается в том, какое максимальное значение коэффициента пульсаций может быть у разных источников света в тех или иных помещениях.

Эти предельные параметры регламентируются несколькими сводами правил СП.

Минимально безопасное значение, которое указано в них — это 5%. Многие другие источники и статьи в интернете говорят о цифрах в 3% или даже в 1%. Так вот, в данных сводах правил, речи о таких малых величинах даже близко не идет.

Вот сводная таблица рекомендуемых значений коэффициента пульсаций для разных помещений:

При этом запомните, что для нежилых помещений пульсации вообще никак не нормируются.

Поэтому если где-то и встретите на светильниках ЖКХ данные, что у них пульсация 10% или даже 5%, не стоит особо верить таким техническим параметрам.

Для подавляющего большинства таких светильников, замеры просто не производятся, так как не требуются по закону.

А зачем производителям лишние траты и повышение цены своего товара по сравнению с конкурентами?

Мониторы и смартфоны

Кстати, немного отвлекаясь от лампочек, стоит заметить, что почти у каждого второго монитора пульсации выше 30%, а у некоторых и под 100% можно найти.

Поэтому домашние лампочки с 10%, это еще цветочки в нашей повседневной жизни. Вы например, каждый день проводите минимум час или два, уткнувшись в экран смартфона. А они пульсируют как кислотная дискотека.

Многие после этого даже удивляются откуда «ноги растут» и кто виноват в постепенном ухудшении их здоровья.

Еще один любопытный момент, касающийся предельных цифр, заключается в следующем — для вашего мозга нет большой разницы, сидите вы под лампочкой с коэффициентом в 20% или в 100%.

В обоих случаях уровень расстройства будет схожим. Может отличаться только время воздействия эффекта.

Когда возникает стробоскопический эффект

А еще при Кп>20% возможно появление стробоскопического эффекта.

Это когда движущиеся и вращающиеся объекты (вал двигателя, лопасти вентилятора), для ваших глаз будут казаться неподвижными.

Это весьма травмоопасно. Поэтому на производствах в закрытых помещениях с искусственным освещением, стоит очень строго подходить к вопросу выбора правильных светильников.

Пульсации у традиционного освещения и методы снижения

Высокие значения Кп характерны в первую очередь для разрядных ламп с электромагнитными ПРА (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ).

Здесь они в легкую могут достигать величин выше 30%. Кстати, обычные лампочки накаливания, также имеют пульсации до 15%. Но мы этого особо не замечаем, так как эффект гасится тепловой инерцией.

Лампочка накаливания это в первую очередь неплохой обогреватель (большая часть всей энергии у нее уходит в тепло), и только затем уже источник света.

При этом чем мощнее лампочка, тем меньше ее коэффициент.

Здесь зависимость определяется инерционностью разогрева и остывания вольфрамовой нити.

Очень эффективным способом снижения коэфф. пульсаций, которым почему-то мало кто пользуется — является установка в одной точке нескольких ламп питающихся от разных фаз. Вот наглядная таблица для разных типов ламп и зависимость их пульсаций при подключении от 1-й, 2-х или 3-х фаз.

Более кардинальный метод для ламп ДРЛ, ЛБ и им подобным — это замена электромагнитной ПРА на электронную, с одновременным повышением частоты до 400Гц.

Кстати, многие до сих заблуждаются, думая что светодиоды в отношении теплопередачи и эффективности убежали далеко вперед. Это не всегда соответствует действительности. И с КПД светодиодов тоже не все так гладко.

Светодиодное освещение и мерцание

В светодиодных светильниках многое зависит от качества сборки блоков питания (драйверов). Если у них на выходе не постоянный ток, а выпрямленный с промышленной частотой, то пульсации в 30% не такая уж и редкость.

Но в общем, касательно светодиодных источников света и коэфф. пульсации ГОСТ четко говорит:

Исходя из этого, прежде чем делать какие-то замеры, убедитесь что частота пульсаций от вашего светильника не превышает 300Гц. В противном случае может и измерять ничего не потребуется.

Хотя есть здесь и исключения — например профессиональный свет для фото или видеосъемки.

Здесь даже при величине свыше 300Гц нужно обращать внимание на любые мерцания. Дело в том, что при видеосъемке и фотографировании, идет жесткая привязка частот источников света к другим наборам параметров — частоте кадров, выдержке и т.п.

Хотя и никакого влияния на человека здесь уже не будет, зато очень даже будет присутствовать влияние на качество съемки.

А еще коэффициент пульсаций резко повышают всевозможные диммеры, собранные по принципу ШИМ и работающие на частоте до 300Гц.

Поэтому будьте предельно осторожными в их применении.

Как и чем замерить коэффициент пульсаций

Если пульсации в ваших лампах есть и они действительно вредные, то качественные замеры согласно ГОСТ, производятся по технологии с использованием осциллографа.

С его помощью можно измерить любую частоту пульсации и высчитать коэффициент у любых светильников. Формула расчета следующая (более подробно читайте в ГОСТе):

В относительно рабочих, а не в стерильных лабораторных условиях, также должны применяться рекомендуемые измерительные приборы. Вот их перечень:

Одним из самых популярных приборов является ТКА-ПКМ 08.

Такой аппарат оцифровывает сигнал с фотодатчика на частоте 3000Гц. Если частота источника света выше, то полученные данные от этого прибора уже будут существенно искажены. И верить им или нет, решать только вам.

Зачастую подобные девайсы объединяют в себе сразу несколько приборов — люксметры, яркомеры, пульсметры.

Все эти аппараты очень дорогие, так как проходят соответствующую поверку с дальнейшим внесением в реестр. А это существенным образом повышает цену прибора.

Если вам нужны замеры, что называется «для себя», без последующего предоставления их результатов в госорганы, то никто не запрещает посмотреть в сторону и более дешевых аналогов.

Тем более есть экземпляры с очень хорошими отзывами.

Например аппарат Radex Lupin.

Как проверить лампочку на пульсацию — народные способы

К самым простым и распространенным бытовым способам проверки пульсаций относятся следующие методы:

мобильный телефон

Просто посмотрите на свет лампочки через экран смартфона. То что не видно вашему глазу, будет весьма заметно на камеру.

Правда имейте в виду, что некоторые аппараты имеют встроенную возможность принудительного подавления мерцания. Поэтому вы можете ничего и не увидеть, хотя эффект и будет присутствовать.

Подносить нужно максимально близко, чтобы нить накала или рассеиватель занял по максимуму все пространство экрана.

Сделайте фотоснимок лампочки без вспышки. Если на нем будут темные полосы - это признак мерцания.

карандашный метод

Поднесите на свет лампочки карандаш или линейку и начните ею мельтешить наподобие вентилятора или веера.

Если появится эффект "застывших лопастей" или вы будете видеть несколько карандашей, то пульсация больше нормы.

Чем отчетливее будут очертания, тем больше коэффициент. Такие остаточные контуры фигур из-за световых мерцаний, проявляются и в повседневной жизни.

Раскрутите детскую юлу под источником освещения. При появлении стробоскопического эффекта, меняйте лампочки.

Однако подобные народные способы выявляют пульсацию до 100Гц. А вот от 100Гц до 300Гц, они могут и подвести. Поэтому полагаться на них не стоит.

Какая частота хуже всего

Большинство дешевых китайских светодиодных лампочек, как раз таки и работают на частотах до 300Гц. Таким образом, незаметно день за днем ухудшая ваше самочувствие, и оказывая свое губительное влияние.

Человеческий глаз без посторонних девайсов, способен различать пульсации с частотой от 60 до 80Гц. Далее идет невидимое для нас, но не для нашего мозга мерцание.

Чем "хороши" видимые пульсирующие лампы? Тем что мы их замечаем, и интуитивно стараемся меньше времени проводить под их воздействием. Либо в конце концов меняем их на другие.

А вот самыми опасными будут те мерцания, которые визуально не заметны.

Из-за большой интенсивности на этих частотах, наш мозг уже не успевает обрабатывать всю информацию, однако зрительные рецепторы продолжают ее воспринимать. Причем не как визуальную составляющую.

В итоге все это воздействует на совершенно другие отделы мозга и провоцирует изменение гормонального фона, биоритмов, повышает утомляемость и ухудшает самочувствие.

У качественных производителей источников освещения, даже если и есть пульсации, то происходят они на частотах свыше 300Гц. И никакого смысла заморачиваться с поиском точных измерительных приборов и рассчитывать проценты здесь нет.

Данные лампочки все равно будут абсолютно безопасны и никак не испортят ваше настроение и здоровье.

Поэтому если некий "специалист" пугает вас завышенными цифрами, ехидно делая замечания - мол видите, даже Phillips не безгрешен, зачем тогда платить больше?

Задайте ему резонный вопрос: "А на какой частоте получены данные замеры"? Будьте грамотны в вопросах светодиодного освещения и не дайте себя обмануть.

Увидеть пульсацию / Блог компании LampTest / Хабр
Я часто пишу о пульсации плохих светодиодных ламп (а теперь ещё и о пульсации подсветки телевизоров). Напомню, пульсация света может приводить к усталости глаз и мозга, вызывать головные боли и приводить к обострению нервных заболеваний.
Для определения пульсации света многие используют камеры смартфонов — если свет пульсирует, по экрану бегут полосы, причём чем они чернее, тем пульсация больше.

Но это лишь косвенный «взгляд на пульсацию» — мы видим интерференцию между пульсацией света и работой электронного затвора камеры. На некоторых смартфонах полос может и не быть из-за программного подавления пульсаций.
Сегодня я дам вам возможность увидеть пульсацию непосредственно, как она есть.

С помощью камеры, снимающей со скоростью 1200 кадров в секунду, я зафиксировал пульсацию света обычной лампы накаливания 25 Вт (у ламп накаливания чем меньше мощность, тем больше пульсация) и плохой светодиодной лампы.
Я воспроизвожу видео со скоростью 10 кадров в секунду, поэтому получается замедление в 120 раз.
Лампа накаливания:

Нить лампы накаливания не успевает остыть, поэтому пульсация небольшая — коэффициент пульсации 23%. Это означает, что минимум яркости лишь на 23% меньше уровня максимума. Такая пульсация практически незаметна глазами и вреда от неё нет.
А вот так светит плохая светодиодная лампа.

100 раз в секунду лампа полностью гаснет, а потом загорается снова. Коэффициент пульсации 100%.
Такая пульсация раздражает. Её отлично видно боковым зрением и при быстром переводе взгляда (объекты в поле зрения «распадаются» из-за стробоскопического эффекта). Именно от такой пульсации света устают глаза и может болеть голова.
К счастью, ламп с пульсацией на рынке всё меньше и меньше. Лампы с обычными цоколями E27 сейчас почти все без пульсации, пульсирующие лампы с цоколями E14 ещё встречаются (чаще всего филаментные свечки и шарики). К сожалению, более половины светодиодных микроламп с цоколем G9 имеют пульсацию 100% (очень сложно разместить в малюсеньком корпусе хороший драйвер со сглаживающим конденсатором).
Никогда не используйте в жилых помещениях лампы с видимой пульсацией света. Проверить наличие или отсутствие пульсации можно как с помощью смартфона, так и с помощью обычного карандаша.
© 2018, Алексей Надёжин
Минимизация мерцания света в системах светодиодного освещения

Аннотация

Применение светодиодов в автономных модернизированных лампах кажется несложным, но следует делать это с осторожностью, чтобы добиться того же качества света, что и обычная лампа, которую пользователь пытается заменить. Мерцание света - это один из аспектов, который необходимо тщательно учитывать при проектировании светодиодной лампы, чтобы избежать жалоб клиентов на местах. В этом примечании к применению объясняется явление мерцания светодиодных ламп в зависимости от топологии драйверов и характеристик светодиодов, а также предлагаются решения на основе нескольких светодиодных драйверов Richtek в сочетании с определенными светодиодными цепочками.Также объясняется практический метод измерения мерцания, который можно использовать для измерения мерцания света в светодиодных лампах.

Связанные части драйвера светодиодов Richtek, упомянутые в этом примечании по применению: Топология обратного хода PFC: RT7302, топология PFC Buck: RT8487, линейная топология: RT7321 и драйвер светодиода PFC MR-16: RT8479.

1. Характеристика мерцания света в Светодиодные лампы

Для качественного внутреннего освещения требуется равномерно распределенный свет с устойчивым световым потоком и подходящей цветовой температурой.Человеческий глаз чувствителен к изменению интенсивности света на более низких частотах, и колеблющаяся интенсивность света может привести к раздражению, утомлению глаз или головным болям.

В светодиодных лампах может быть два основных вида мерцания света:

Линия переменного тока колебания света, связанные с частотой (обычно с удвоенной частотой сети (100 Гц для частоты сети 50 Гц и 120 Гц для частоты сети 60 Гц)

Случайный свет колебания интенсивности (часто из-за несовместимости лампы и компоненты периферийного освещения)

Хотя мерцание выше 75 Гц не заметно для большинства людей, ощутимость мерцания связана не только с частотой: она также связана с интенсивностью пиков и спадов светового потока (модуляция интенсивности) и продолжительностью этих изменений.Два метода количественной оценки этого эффекта показаны на рисунке 1:
.

Рис. 1. Методы количественной оценки мерцания (руководство IES 10 ^th edition)

Измерение Процент мерцания относительно просто и может использоваться для источников света, которые периодически меняются, с относительно симметричными формами волны.
В источниках света, которые имеют несимметричные формы волны или показывают периодическое мигание, индекс Flicker Index является лучшим способом количественной оценки мерцания, поскольку он может учитывать различия в форме волны (то есть рабочий цикл).

Обычные источники света не лишены мерцания: лампы накаливания имеют относительно низкое мерцание, их процентное мерцание составляет около 10 ~ 20%. Это связано с большой тепловой постоянной времени нагретой нити накала. Лампы CFL с магнитным балластом могут иметь довольно сильное мерцание: процент мерцания от 37 до 70%. Современные лампы CFL с электронным балластом имеют низкий уровень мерцания: процент мерцания составляет около 5%.

В настоящий момент не существует четкого стандарта относительно максимально допустимого мерцания в светодиодных лампах, но многие производители светодиодного освещения указывают, что процент мерцания должен быть менее 30% в диапазоне частот 100–120 Гц.
Световой поток светодиода
напрямую зависит от тока через светодиод, и по своей природе световой поток светодиода мгновенно реагирует на изменение текущего состояния светодиода. Таким образом, стабильный управляющий ток светодиодов является основным критерием для обеспечения работы светодиодных ламп без мерцания.

2. Связь между мерцанием и светодиодами Пульсация тока и напряжения светодиода

Чтобы определить взаимосвязь между мерцанием света, пульсацией тока светодиода и пульсацией выходного напряжения драйвера светодиода, необходимо изучить характеристики цепочки светодиодов.

На рисунке 2 показано соотношение между током светодиода и относительным световым потоком светодиода высокой яркости Cree XLAMP MX-6.

Рисунок 2. Экстраполяция пульсаций тока светодиода на изменение светового потока для светодиода высокой яркости Cree

На графике изображена синусоидальная пульсация тока светодиода, и полученное изменение светового потока экстраполируется. Таким образом, изменение тока светодиода немедленно влияет на светоотдачу, но видно, что кривая не совсем линейна.Соотношение между пульсацией тока светодиода и результирующим% мерцания также не является линейным, и для большинства светодиодов% мерцания света ниже, чем% изменения тока.

В большинстве автономных драйверов светодиодов параметры схемы управляют пульсацией выходного (светодиода) напряжения, а пульсация тока светодиода является результатом пульсаций выходного напряжения. Поэтому важно знать соотношение между пульсациями напряжения в цепочке светодиодов и пульсациями тока через светодиод. Это соотношение можно найти на графике вольт-амперной характеристики светодиода на рисунке 3.(Тот же Cree XLAMP MX-6 LED)

Рисунок 3. Кривая I / V светодиода с измерением динамического сопротивления

Динамическое сопротивление светодиода в определенной рабочей точке будет определять соотношение между пульсациями напряжения на светодиодах и результирующими колебаниями тока на светодиодах. Это динамическое сопротивление довольно мало, а это означает, что очень небольшая пульсация напряжения уже может привести к большой пульсации тока. Поскольку наклон кривой I / V изменяется в разных рабочих точках, динамическое сопротивление необходимо определять вокруг средней рабочей точки тока светодиода.
В большинстве светодиодных ламп используется несколько светодиодов. При последовательном размещении светодиодов динамическое сопротивление необходимо умножить на количество светодиодов. При параллельном подключении светодиодов динамическое сопротивление необходимо разделить на количество светодиодов, подключенных параллельно.

3. Базовая схема автономного светодиодного драйвера

Чтобы понять причину мерцания 100 Гц / 120 Гц в автономных светодиодных лампах, важно понимать основные операции драйвера светодиода с питанием от сети. Базовая схема показана на рисунке 4:
.

Рисунок 4.Драйвер светодиодов для базового автономного переключения

В большинстве одноступенчатых автономных светодиодных драйверов преобразователь состоит из понижающего, понижающе-повышающего или обратного преобразователя для преобразования (выпрямленного) линейного напряжения в подходящее выходное напряжение для управления цепочкой светодиодов. Основным контуром обратной связи является измерение тока светодиода, чтобы обеспечить постоянный (средний) ток цепочке светодиодов.

Для работы без мерцания ток светодиода I _LED должен быть стабильным постоянным током, а напряжение светодиода V _LED, таким образом, будет фиксированным постоянным напряжением.Поскольку линейное напряжение является синусоидальным, схема должна содержать хотя бы один буферный элемент напряжения для преобразования переменного тока в постоянное напряжение. Это может быть C1 или C2 на рисунке 4.

Приложения с низким коэффициентом мощности:

Рисунок 5. Преобразователь низкого коэффициента мощности

Выбор C1 в качестве буферного элемента (большое значение для C1, как на рисунке 5) обеспечит относительно стабильное входное напряжение постоянного тока для преобразователя, а при быстром контуре управления с обратной связью по току выходной ток I _OUT также будет стабильным.C2 потребуется только для фильтрации высокочастотного шума переключения преобразователя и может иметь относительно небольшое значение. Частота линии в токе светодиода будет небольшой, что приведет к низкому мерцанию 100 Гц / 120 Гц. Однако выбор большого значения для C1 приведет к появлению импульсных входных токов, что приведет к низкому коэффициенту мощности, а линейный ток I _IN будет иметь высокие гармонические искажения. Это решение обычно выбирается только в приложениях с драйверами светодиодов с низким энергопотреблением (<6 Вт).

Приложения с высоким коэффициентом мощности:

Рисунок 6.Преобразователь высокого коэффициента мощности

Для большинства светодиодных ламп большой мощности в настоящее время требуется хороший коэффициент мощности с низким уровнем гармоник входного тока. Это означает, что значение C1 должно быть небольшим, как показано на рисунке 6, и преобразователь должен также стараться поддерживать синусоидальный входной ток, что требует наличия контура управления с низкой полосой пропускания. Выходной ток преобразователя с высоким коэффициентом мощности может быть аппроксимирован функцией синуса ², которая представляет собой косинусоидальную форму волны с удвоенной частотой и средним током светодиода в качестве среднего значения.Элементом буфера напряжения теперь является C2, и он используется для уменьшения пульсаций напряжения на цепочке светодиодов. Очевидно, что для достижения очень малых пульсаций напряжения светодиода потребуются очень большие значения для C2. Колебания выходного напряжения вместе с характеристиками светодиода будут определять пульсации тока светодиода и последующее мерцание этих светодиодных ламп с частотой 100 Гц / 120 Гц.

Метод разработки для управления мерцанием в одноступенчатых драйверах светодиодов с высоким коэффициентом PFC следующий:

a. Определите максимальный процент мерцания (обычно около 30%).
г.Определите максимальное изменение от пика до пика тока светодиода I _{LED_PP} по кривой зависимости светового потока от прямого тока

c. Определите динамическое сопротивление R _{DYNAMIC_TOTAL} светодиода в рабочей точке по кривой I / V светодиода

г. Определите максимальную пульсацию напряжения от пика до пика V _{OUT_PP} по всей цепочке светодиодов:

e. Определите требуемую емкость выходного конденсатора:

где:
I _{OUT_PP} в 2 раза больше среднего тока светодиода (хорошее приближение для преобразователя с высоким коэффициентом мощности)
В _{OUT_PP} - допустимая пульсация выходного напряжения от пика до пика на цепочке светодиодов
f - удвоенная частота линии.

В следующих главах показано несколько примеров автономных драйверов светодиодов, рассчитанных на определенный процент мерцания. Объясняются расчеты и измерения, а также обсуждаются некоторые решения для уменьшения мерцания светодиодов.

4. Изолированный драйвер светодиода с высоким коэффициентом мощности 20 Вт с использованием RT7302

RT7302GS - это драйвер светодиодов с обратным ходом постоянного тока, использующий регулировку первичной стороны и топологию постоянного времени включения для получения высокого коэффициента мощности. Преобразователь переходит в режим граничной проводимости.

На рисунке ниже показан эталонный дизайн для приложения T8 мощностью 20 Вт. Максимальное мерцание света определено на уровне 30%.

Рисунок 7. RT7302 Плата эталонного дизайна с узким форм-фактором для приложения T8

Длинный светильник T8 для этой конструкции T8 мощностью 20 Вт, как показано на рисунке, состоит из 8 параллельных цепочек светодиодов. Каждая цепочка состоит из 16 последовательно соединенных светодиодов. Тип светодиода - серия Edison Opto PLCC 3022 0,2 Вт. Полная комбинация светодиодных цепочек имеет прямое напряжение 49 В при токе 400 мА.Таким образом, каждая светодиодная цепочка будет получать ток 50 мА.

На рисунке 8 ниже показаны графики из спецификации светодиодов, которые могут предоставить средства для получения допустимой пульсации тока и динамического сопротивления сборки гирлянды светодиодов.

Рисунок 8. Графики для светодиода низкого энергопотребления PLCC3022

Из графика зависимости яркости от тока: Для 30% мерцания света ток светодиода может изменяться на +/- 17,5 мА или 35%. Для всей сборки гирлянды (8 цепочек параллельно), максимальное значение тока светодиода может составлять 280 мАpp

Из кривой I / V: динамическое сопротивление одного светодиода около рабочей точки 50 мА равно 7.5 Ом. Динамическое сопротивление всей сборки гирлянды светодиодов составляет 7,5 * 16/8 = 15 Ом

Можно рассчитать допустимую пульсацию напряжения на всей комбинации струн:

Принципиальная схема драйвера светодиода мощностью 20 Вт показана на рисунке 9. Это конструкция с высоким коэффициентом мощности. Это означает, что выходной ток во вторичной обмотке будет иметь высокое содержание низкочастотных пульсаций, частота которых вдвое превышает частоту сети. Основным буферным элементом является выходной конденсатор EC1.

Рис. 9. Драйвер светодиода RT7302, 20 Вт, изолированный с высоким коэффициентом мощности

Для схемы с частотой сети 50 Гц значение выходного конденсатора можно оценить следующим образом:

Для EC1 был выбран конденсатор емкостью 330 мкФ.

На рисунке 10 ниже показаны измерения выходного тока преобразователя, напряжения светодиода, тока светодиода и светового выхода при входе 230 В / 50 Гц и с использованием выходного конденсатора 330 мкФ.

Рисунок 10.

Фиолетовый сигнал - это выходной ток преобразователя с удаленными высокочастотными переключениями.Амплитуда в два раза превышает средний ток светодиода и имеет частоту 100 Гц. Пульсация напряжения светодиода составляет 3,7 В (размах) из-за большего выходного конденсатора. Средний ток светодиода составляет 400 мА с пульсацией 279 мАpp, что составляет 34,8% пульсации. Динамическое сопротивление светодиодной сборки немного ниже, чем рассчитано по светодиодным графикам: 3,7 В / 279 мА = 13,6 Ом.

График осциллографа справа показывает ток светодиода и измеренную светоотдачу (измерение освещенности выполнено самодельным датчиком освещенности, см. Главу 9).Пульсация тока светодиода составляет 34,8%, измеренное мерцание - 30,4%, что очень близко к требуемому значению.

5. Неизолированный драйвер светодиода с высоким коэффициентом мощности 10 Вт с использованием RT8487

RT8487 - это контроллер драйвера светодиода с высоким коэффициентом мощности, который можно использовать в неизолированных приложениях Buck и Buck-Boost. Контроллер использует резонансное переключение в режиме граничной проводимости. В приведенном ниже примере применения показана конструкция мощностью 10 Вт с последовательным подключением шестнадцати светодиодов Cree XLAMP MX-6 для напряжения цепочки светодиодов 49 В.

Рисунок 11.RT8487 Неизолированный драйвер светодиода с высоким коэффициентом мощности 10 Вт

Драйвер рассчитан на средний выходной ток 200 мА. % Мерцания установлено на 30%. Ток и напряжение пульсации светодиода можно определить по графикам ниже.

Рисунок 12. Характеристики светодиодов для Cree XLAMP MX-6

Из графика зависимости яркости от тока: Для 30% мерцания света ток светодиода может варьироваться в пределах +/- 70 мА или 35%.
Из кривой I / V: Динамическое сопротивление одного светодиода около рабочей точки 200 мА равно 1.7 Ом. Динамическое сопротивление всей сборки гирлянды светодиодов составляет 1,7 * 16 = 27,2 Ом (обратите внимание, что динамическое сопротивление светодиода выше в диапазоне малых токов). Допустимая пульсация напряжения на всей комбинации струн может быть рассчитана:

На рисунке 13 показана схема драйвера светодиода. RT8487 используется в топологии Buck с плавающим контроллером. Схема начальной загрузки обеспечивает питание ИС, а в схеме используются только стандартные катушки индуктивности барабана.

Рисунок 13.RT8487 Конструкция с высоким коэффициентом мощности 10 Вт и плавающей топологией Buck

Для схемы с частотой сети 50 Гц требуемое значение выходного конденсатора можно оценить следующим образом:

Для EC1 был выбран выходной конденсатор 220 мкФ.

На рисунке 14 показаны выходные измерения этого преобразователя.

Рисунок 14.

Фиолетовый сигнал - это выходной ток понижающего преобразователя с удаленными высокочастотными переключениями. Амплитуда переменного тока при 424 мАч немного выше, чем удвоенный средний ток светодиода.Пульсации напряжения светодиода составляют 3.07Vpp, что немного ниже первоначально рассчитанного значения из-за большего выходного конденсатора. Средний ток светодиода составляет 200 мА с пульсацией 120 мА (пик), что составляет 30% пульсации. Динамическое сопротивление светодиодной сборки немного ниже, чем рассчитано по светодиодным графикам: 3,07 В / 120 мА = 25,6 Ом.
График осциллографа справа показывает ток светодиода и измеренную светоотдачу (измерение освещенности выполнено самодельным датчиком освещенности, см. Главу 9). Измеренное мерцание - 26.1%, что значительно ниже максимального требования.

Из ранее обсужденных примеров ясно, что одноступенчатые конструкции с высоким коэффициентом коррекции коэффициента мощности будут генерировать некоторое мерцание, связанное с частотой линии. Величина мерцания зависит от частоты сети, амплитуды переменного тока на выходе преобразователя, размера выходного конденсатора, а также от яркостно-токовых характеристик и динамического сопротивления гирлянды светодиодов. Форма выходного тока преобразователя зависит от коэффициента мощности.

Чтобы уменьшить мерцание 100/120 Гц в одноступенчатых драйверах светодиодов PFC, необходимо уменьшить пульсации тока светодиода.Для этого есть несколько возможностей:

1. Уменьшите размах амплитуды выходного тока преобразователя. Этого можно добиться только за счет уменьшения коэффициента мощности конструкции, увеличения входного конденсатора и увеличения скорости токовой обратной связи. Коэффициенты PF и THD могут не соответствовать требованиям, и это решение обычно используется только для конструкций с низким энергопотреблением.

2. Увеличение выходного конденсатора. Чтобы снизить пульсации до очень низкого уровня, необходим конденсатор очень большого размера, что увеличивает стоимость и размер.

3. Увеличение динамического сопротивления цепочки светодиодов: выбор светодиодов с более высоким R _DYNAMIC или использование светодиода в нижней части кривой ВАХ. Можно также подключить резистор последовательно со светодиодной цепочкой, но это добавит дополнительных потерь и снизит эффективность преобразователя.

4. Также можно использовать линейный пострегулятор для устранения пульсаций на выходе, тем самым минимизируя пульсации тока светодиода. Простое схемное решение показано на рисунке 15.

Рис. 15. Цепи устранения пульсаций светодиодов с использованием транзисторов NPN или PNP

Схема представляет собой эмиттерный повторитель с самосмещением. Конфигурация Дарлингтона используется для поддержания относительно высокого импеданса базового резистора, поэтому для фильтрации пульсаций 100 Гц можно использовать небольшой конденсатор. Схема может быть размещена на V _OUT с использованием транзисторов NPN или на GND с использованием транзисторов PNP.

Добавление этой схемы снизит пульсации тока светодиода до очень низких значений, близких к 0%.Недостатком схемы устранения пульсаций тока светодиода является дополнительное рассеивание на Q2, которое снижает эффективность драйвера светодиода. Рассеивание в Q2 можно оценить по (V _OUTPP/2 + 1,2 В) * I _LED.

На Рисунке 16 показана схема устранения пульсации светодиода, протестированная с драйвером светодиода мощностью 10 Вт. Стабилитрон ZD2 добавлен для ускорения зарядки конденсатора фильтра во время запуска.

Рис. 16. Схема устранения пульсаций, примененная к конструкции 10 Вт

После реализации схемы устранения пульсаций ток светодиода полностью ровный и не мерцает.Для драйвера светодиода мощностью 10 Вт рассеиваемая мощность во втором квартале составляет около 0,63 Вт. КПД драйвера упал с 89% до 84,5%. Из-за относительно высокого рассеяния решение для удаления пульсаций подходит только для конструкций с низким энергопотреблением.

Работа без мерцания в драйверах светодиодов высокой мощности:

Для высокомощных драйверов светодиодов, требующих работы без мерцания, необходима двухступенчатая конструкция: это может быть изолированный каскад обратной связи PFC с отдельным понижающим каскадом на вторичной стороне или неизолированный PFC Boost + Buck, см. Примеры на рисунке 17.

Рис. 17. Изолированный обратный ход PFC с CC Buck

Неизолированный PFC Boost с высоким напряжением CC Buck

7. Уменьшение мерцания света в линейных автономных драйверах светодиодов

Благодаря доступности недорогих высоковольтных светодиодов, линейные автономные светодиодные драйверы становятся все более популярными. Линейные драйверы светодиодов Richtek RT7321 и RT7322 для средних мощностей используют четыре высоковольтных цепочки светодиодов, которые динамически подключаются параллельно или последовательно, тем самым увеличивая использование светодиодов в течение всего сетевого цикла.См. Рисунок 18.

Рисунок 18. Линейный драйвер светодиодов RT7321 (230 В) / RT7322 (110 В) с последовательным / параллельным переключением цепочки светодиодов

Поскольку в схеме нет элемента буфера напряжения, очевидно, что ток светодиода не может быть непрерывным в течение всего сетевого цикла: при переходе через нуль синусоидальной волны ток светодиода на определенное время упадет до нуля. Это приведет к мерцанию, но изменение светового потока не будет синусоидальным. Обычное количественное определение% мерцания не подходит для этого типа светодиодного драйвера.Пример поможет прояснить это.

На рисунке 19 показана конструкция линейного драйвера светодиода мощностью 7 Вт с использованием высоковольтных светодиодов RT7321CCGSP и Philips Lumiled.

Рисунок 19. RT7321CCGSP 7W, конструкция

RT7321CGGSP обеспечивает 20 мА в параллельном режиме и 40 мА в последовательном режиме. В каждой цепочке светодиодов используются три последовательно включенных светодиода на 24 В и параллельно две цепочки, чтобы не выходить за пределы номинального тока светодиодов. Каждая цепочка будет иметь прямое напряжение примерно 72 В, что является подходящим значением для приложения RT7321 230 В.Для защиты от электромагнитных помех схеме требуется небольшой X-конденсатор и последовательный резистор. Все компоненты могут быть установлены на плате светодиодов. Измерения на рисунке 20 показывают совокупный общий ток светодиода и светоотдачу этой конструкции мощностью 7 Вт.

Рис. 20. Комбинированный ток светодиода и световой поток модели RT7321 7 Вт

Видно, что эта конструкция создает большую пульсацию светодиода, которая стремится к нулю, когда выпрямленное входное напряжение падает ниже напряжения цепочки светодиодов. Вычисление процента мерцания всегда дает 100% мерцание.Но поскольку форма волны не синусоида, вместо нее можно использовать индекс мерцания.
Можно измерить области выше и ниже среднего значения. Было обнаружено, что индекс мерцания этого сигнала составляет около 0,28, что все еще является относительно большим значением.

Можно уменьшить мерцание этой конструкции, добавив небольшую буферную схему. Но поскольку эта конструкция линейного драйвера предназначена для обеспечения разумного коэффициента мощности, простое добавление большого входного конденсатора не является подходящим решением.Можно добавить схему заполнения впадин с использованием небольших пленочных конденсаторов, которые обеспечивают достаточную буферизацию, чтобы поддерживать светодиоды LED1 и LED3 активными во время прохождения синусоидальной волны через нуль, и поддерживать коэффициент мощности на приемлемом уровне. На рисунке 21 показано схемное решение.

Рисунок 21.

Поскольку буферные конденсаторы с заполнением впадин не воспринимают полное выпрямленное линейное напряжение, можно использовать типы 250 В. Диоды и пленочные конденсаторы достаточно малы, чтобы поместиться на плате светодиода.Коэффициент мощности по-прежнему приемлем - 0,87.

Измеренный суммарный общий ток светодиода и светоотдача этого решения показаны на рисунке 22.

Рис. 22. Комбинированный ток светодиода и световой поток решения со схемой заполнения впадин

Теперь можно увидеть, что ток и световой поток светодиода остаются постоянными во время перехода синусоидальной волны через нуль. Индекс мерцания для формы выходного светового сигнала теперь составляет около 0,2. Конечно, он не так хорош, как активные решения в режиме переключения, но для многих приложений, требующих очень малого форм-фактора, он будет привлекательной альтернативой драйверам светодиодов в режиме переключения.

В некоторых применениях светодиодных ламп может возникать случайное мерцание. Это случайное мерцание проявляется как прерывистое изменение света с частотой, не обязательно связанной с частотой линии. Такое мерцание часто случается, когда светодиодные лампы используются в сочетании с существующими периферийными устройствами освещения, такими как диммеры или электронные трансформаторы.
Большинство существующего осветительного оборудования было разработано для традиционных ламп накаливания или галогенных ламп, которые работают как резистивные нагрузки с относительно высоким энергопотреблением.Большинство светодиодных ламп не ведут себя как резистивная нагрузка и из-за более высокого КПД потребляют гораздо меньше энергии. Когда они подключены к оборудованию, цепи могут работать со сбоями или работать с перебоями. Это вызывает мерцание лампы. Чтобы найти решение для этого, необходимо понять основные функции схемы периферийного оборудования и внести некоторые изменения в схему светодиодной лампы, чтобы сделать ее пригодной для использования в сочетании с оборудованием.

В качестве примера рассматривается приложение MR-16.На рисунке 23 ниже показано типичное применение лампы MR-16 и его электрический эквивалент.

Рисунок 23.

Схема электронного трансформатора представляет собой автоколебательный резонансный полумостовой преобразователь. Силовые транзисторы приводятся в действие небольшим трансформатором, который последовательно соединен с выходным трансформатором, чтобы получить пропорциональный нагрузке базовый ток возбуждения. Эти схемы очень хорошо работают с резистивными нагрузками, которые обеспечивают стабильный определенный ток нагрузки. Из-за того, что привод зависит от нагрузки транзистора, для запуска схемы требуется минимальный ток нагрузки.Этим условиям удовлетворяют галогенные лампы мощностью от 20 Вт до 60 Вт.

При подключении светодиодных ламп к электронным трансформаторам могут возникнуть всевозможные проблемы несовместимости:

1. Входной выпрямительный каскад светодиодной лампы совсем не похож на резистивную нагрузку; он больше похож на конденсатор.

2. Низкое энергопотребление светодиодной лампы недостаточно для обеспечения стабильного пуска схемы электронного трансформатора.

3. Емкостная нагрузка может вызвать сильные всплески тока, которые могут вызвать срабатывание защиты электронного трансформатора от перегрузки по току, и могут привести к повторяющимся циклам отключения / повторного запуска.

На рисунке 24 ниже показана типичная недорогая светодиодная лампа MR-16, состоящая из выпрямительного каскада и понижающего светодиодного драйвера, подключенного к электронному трансформатору. График осциллографа справа показывает соответствующие формы сигналов.

Рисунок 24.

Теоретически выходное напряжение 12 В _{переменного тока} электронного трансформатора должно быть достаточным для зарядки V _CAP до 16 ~ 17 В _{постоянного тока}, а драйвер светодиода Buck должен иметь достаточное входное напряжение для обеспечения постоянного тока для четыре светодиода.Но на самом деле видно, что электронный трансформатор активен только на короткое время. Емкостная нагрузка светодиодной лампы не может обеспечить стабильную работу электронного трансформатора, а буферный конденсатор лишь изредка заряжается сильноточными импульсами. Из-за такого прерывистого поведения входное напряжение понижающего преобразователя иногда падает ниже прямого напряжения цепочки светодиодов, и ток светодиода имеет провал. Это приводит к случайному низкочастотному мерцанию, которое очень хорошо видно.Примечание. Некоторые электронные трансформаторы более чувствительны к емкостным нагрузкам, чем другие. Светодиодная лампа может лучше работать с простыми электронными трансформаторами без средств защиты. Но в целом многие недорогие светодиодные лампы демонстрируют проблемы совместимости при подключении к различным электронным трансформаторам.

Чтобы решить эту проблему несовместимости, необходимо изменить конструкцию светодиодной лампы, чтобы она больше походила на галогенную лампу: входной ток должен быть стабильным и соответствовать минимальному рабочему току электронного трансформатора.

Компания Richtek разработала специальные драйверы светодиодов MR-16 для достижения оптимальной совместимости с электронными трансформаторами. Эти драйверы светодиодов используют двухступенчатую топологию проектирования: см. Рисунок 25:
.

Рисунок 25. Двухступенчатая топология драйвера светодиода MR-16

Первая ступень - это повышающий преобразователь с контролем входного тока и выходного напряжения. Вторая ступень - понижающий преобразователь постоянного тока. Ступень Boost будет контролировать уровень входного тока, чтобы удовлетворить требования к минимальной нагрузке электронного трансформатора, и обеспечивать функцию PFC, поддерживая электронный трансформатор активным в течение полного сетевого цикла.Входное сопротивление будет напоминать резистивную нагрузку. Понижающий каскад питается от выходного напряжения Boost, где C1 - буферный элемент. Это повышающее напряжение является стабильным и достаточно высоким для последовательного перехода к светодиодным цепочкам до 5 светодиодов высокой яркости.

На рисунке 26 показано типичное приложение MR-16 мощностью 5 Вт, использующее RT8479C, который представляет собой полностью интегрированный двухступенчатый драйвер светодиода MR-16. Светодиоды, используемые в этой конструкции, представляют собой четыре последовательно соединенных светодиода Philips Lumiled Luxeon Rebel.

Рисунок 26.

RT8479C содержит два интегрированных силовых полевых МОП-транзистора: один для Boost (LX1) и один для Buck (LX2). Boost работает как регулятор пикового тока с фиксированным временем отключения, который обеспечивает определенный минимальный входной пиковый ток и естественную модуляцию тока PFC. Напряжение на шине регулируется Boost и включает защиту от перенапряжения. Buck представляет собой топологию быстрой гистерезисной постоянной пульсации тока и регулирует ток светодиода до стабильного уровня без мерцания с помощью резистора считывания на стороне высокого напряжения. ACTL может использоваться для управления током светодиода с помощью внешнего сигнала диммирования или позволяет регулировать ток через резистор NTC.

Рисунок 27. RT8479 Двухступенчатые входные и выходные сигналы MR-16

На рис. 27 показаны формы входных и выходных сигналов драйвера светодиода RT8479 при подключении к электронному трансформатору. Электронный трансформатор активен в течение большей части периода линейного напряжения. (Только во время прохождения синусоидальной волны через ноль схема имеет небольшое время бездействия из-за запуска, запускаемого DIAC). Увеличенные кривые справа показывают объединенный цикл переключения трансформатора и переключение ступеней повышения напряжения: регулятор входного тока повышения поддерживает пиковый входной ток на определенном уровне, достаточном для поддержания активности цепи трансформатора.Boost также регулирует напряжение шины V _CAP до уровня 25 В, что дает достаточный запас для понижающего каскада, чтобы управлять четырьмя светодиодами стабильным током без пульсаций. Еще одно преимущество этого режима работы заключается в том, что входной коэффициент мощности довольно высок, около 0,97, а отсутствие сильных всплесков тока повышает надежность всего приложения.

Хотя измерение изменения тока светодиода даст некоторую индикацию мерцания светодиода, лучше измерить фактическое изменение света в цепочке светодиодов.Поскольку для расчета процента мерцания необходимо измерить только относительное отклонение освещенности , можно использовать простой фотодатчик со встроенным усилителем. Форму выходного сигнала можно показать на осциллографе.

Схема на Рисунке 28 показывает простой преобразователь света в напряжение с использованием микросхемы TSL257.

Рисунок 28. Инструмент для измерения мерцания света

TSL257 - это простая ИС преобразователя света в напряжение с хорошей линейностью. Его можно запитать от одной литий-ионной батареи, что делает его портативным измерительным инструментом.Выходное напряжение прямо пропорционально интенсивности света (облучению) и может быть подключено к осциллографу, тем самым отображая колебания света в виде волны на экране осциллографа. Полоса пропускания 2 кГц достаточна для измерения мерцания света. TSL257 не дорогой, его можно купить в Farnell или Digikey.

На следующих рисунках показано, как построить такой инструмент.

Необходимые компоненты: коаксиальный провод, литий-ионный аккумулятор, микросхема TSL257, переключатель, электролитический конденсатор 22 мкФ / 25 В и черный пластиковый ящик с 3-миллиметровым отверстием в верхней части.TSL257 помещается датчиком к отверстию.

Затем датчик фиксируется непрозрачным эпоксидным клеем. Наконец, подключены другие компоненты.

Из-за высокой светочувствительности TSL257, свет, падающий на датчик, необходимо значительно ослабить, чтобы сделать его пригодным для измерения прямого света от светодиодных цепочек.Над отверстием можно положить несколько слоев бумаги формата A4, чтобы добиться достаточного ослабления света. В качестве тестового инструмента использовалось 8 слоев бумаги.

Рисунок 29. Практическое измерение мерцания света

Чтобы избежать влияния окружающего света, освещение в помещении следует выключить. Инструмент должен быть расположен над светодиодной лампой, чтобы получить показание светоотдачи с максимальным уровнем около 3 В. Когда происходит отсечение формы волны, расстояние до источника света следует увеличить или добавить несколько слоев бумаги для большего ослабления света.Измерьте пиковое значение и среднее значение выходного сигнала датчика. Примените некоторое усреднение для уменьшения шума. Для синусоидальных сигналов% мерцания можно рассчитать по формуле:

Минимизация мерцания в светодиодных лампах начинается с хорошего понимания топологии драйвера и характеристик светодиодов. В одноступенчатых драйверах светодиодов с высоким коэффициентом мощности мерцание света можно количественно измерить, измерить и уменьшить путем выбора подходящих компонентов или добавления схем уменьшения пульсаций светодиодов. Чаще всего случайное мерцание вызвано проблемами совместимости светодиодных ламп и периферийного осветительного оборудования.Для решения этих проблем с мерцанием требуется тщательный анализ этих систем. Richtek предлагает несколько мощных решений для автономных светодиодных драйверов, которые демонстрируют хорошую совместимость с системами и удовлетворяют требованиям современного рынка светодиодных драйверов к мерцанию света.
.
Введение в объективы: объяснение светодиодной оптики

Когда мы думаем о светодиодной оптике, мы склонны думать о прозрачной пластиковой линзе, которая помещается поверх самого светодиода для фокусировки или распространения света. Если это ваш мыслительный процесс, вы зашли слишком далеко. Давайте сделаем шаг назад и посмотрим на сам светодиод. Видите этот небольшой защитный купол над диодом? Фактически это называется первичной оптикой, которая служит для защиты и формирования выходного сигнала небольшого диода. Свет от основной оптики светодиодов по-прежнему слишком широкий для большинства приложений, ему не хватает интенсивности на расстоянии.Вот почему в большинстве светодиодных светильников используется вторичная оптика (линзы, отражатели, оптика TIR и т. Д.) Для сбора всего этого света и увеличения его интенсивности по направлению к цели.
Создание линз и отражателей для светодиодов (твердотельное освещение) сильно отличается от простого масштабирования их по сравнению с другими источниками света. Это может показаться логичным способом их создания, поскольку светодиоды имеют гораздо меньшие форм-факторы, чем другие источники света, но они также различаются по тому, как они излучают свет. Как видно по лампам накаливания, они светятся на 360 градусов, но светодиоды имеют направленное освещение, освещающее только 180 градусов.Это связано с конструкцией светодиода, как вы можете видеть слева, светоизлучающий диод состоит из одного или нескольких кристаллов, установленных на теплопроводящем материале, при этом первичная оптика закрывает кристалл. Следовательно, светодиоды могут излучать под максимальным углом 180 градусов, поскольку подложка находится на задней стороне кристалла.

Первичная оптика

Типичное пространственное распределение - это то, что производители используют для описания света, исходящего от основной оптики светодиода. В основном это означает форму или распространение света от центра диода.Как мы уже говорили ранее, светодиоды обращены в одном направлении, поэтому представьте линию, идущую прямо от центра. Пространственное распределение измеряется в градусах от этой центральной точки.

Возьмем, к примеру, Cree XP-G2, который рассчитан на 115 градусов, что означает, что луч будет расширяться на 57,5 градусов в обе стороны. Тот факт, что он рассчитан на это, не означает, что вы получаете полный световой поток светодиода во всем спектре. Чем ближе вы к центру, тем сильнее будет свет, как и другие точки источников света.Взгляните на график «Типичного пространственного распределения» XP-G2, такой график будет в таблицах данных излучателей, которые можно найти на всех страницах светодиодных продуктов на сайте.

Вдоль центральной оси светодиод излучает 100% своей относительной силы света и будет терять яркость по мере удаления от центра. Скажем, мы используем Cool White Cree XP-G2 при 350 мА, мы знаем из технических данных, что при таком токе привода светодиод будет выдавать 139 люмен, это номинальная мощность, на центральной оси.При 30 градусах от центра световой поток светодиода падает до 125 люмен. Спускаясь вниз по кривой распределения при 40 градусах, выходная мощность достигает всего 111 люмен. Он продолжает падать до тех пор, пока при 57,5 градусах вы не получите только половину светового потока при 70. Очевидно, что когда вы теряете столько светового потока по всему спектру, то для усиления этого света и использования дополнительной линзы требуется дополнительная линза или оптика яркость и эффективность светодиодов на полную мощность.

Светодиоды нужно сфокусировать

Светодиоды высокой мощности постоянно совершенствуются и становятся умными вариантами для широкого спектра приложений.Как мы заявляли выше, для многих из этих приложений, таких как внутреннее точечное / направленное освещение, уличное освещение, архитектурное освещение и точечное освещение, излучатель и первичная оптика сами по себе не могут обеспечить достаточную интенсивность для целевой поверхности. Мы углубились в вывод эмиттеров выше, но другой способ описать это - то, что эмиттеры испускают ламбертовское распределение света. В основном это означает, что яркость для наблюдателя одинакова, независимо от положения наблюдателя. Если вы когда-нибудь видели, как загорался голый излучатель, вы можете это сразу увидеть.Даже если вы находитесь далеко в стороне, вы все равно можете увидеть, что источник света очень яркий, и, вероятно, вам даже будет мешать смотреть на него. Проблема в том, что этот свет просто выбрасывается наружу, и ничто не использует лучи.

Вторичная оптика используется для объединения световых лучей в управляемый луч, который передает эту полную интенсивность в нужную вам область. Коллимированные световые лучи распространяются параллельно, хотя невозможно сделать свет идеально параллельным из-за дифракции и конечного физического размера голого излучателя.Важно отметить, что чем меньше размер источника света (излучателя), тем эффективнее будет процесс.

При описании того, как некоторая вторичная оптика или линза может коллимировать луч, мы часто смотрим на угол обзора или полуширину на полувысоте (FWHM). FWHM - это угловая ширина луча, когда интенсивность на краю равна половине интенсивности в центре луча. Это удобный способ классификации оптики, но он не принимает во внимание различия между определенными оптическими платформами (диоды разных размеров).Приятно знать, что оптика с одинаковыми углами обзора может довольно сильно отличаться по интенсивности и качеству луча в зависимости от оптической конструкции излучателей. На страницах оптики на нашем сайте мы стараемся перечислить все разные углы и FWHM для каждого светодиода, который мы несем.

Вторичная оптика предназначена не только для коллимирования света, но иногда она используется для улучшения однородности цвета и распределения света в целевой области. Выбор подходящей оптики или линзы зависит от области применения.Отражатели и оптика TIR используются во многих различных приложениях, и оба имеют свои преимущества и недостатки.

Отражатели
Рефлекторы
проще в установке и гораздо дешевле в производстве, чем оптика TIR. Насколько хорошо они собирают и собирают свет, зависит от их формы. Иногда их также используют с другой отделкой, чтобы добавить текстуру свету или рассеять его. Часто физические размеры источников света ограничивают оптические возможности. В случае массивов или эмиттеров со встроенной микросхемой (COB) они излучают настолько большую площадь, что единственное реальное решение - окружить их отражателем.

Отражатели используются в большинстве ламп накаливания, но у светодиодов есть один ключевой недостаток: большая часть световых лучей, исходящих из центра излучателя, выходит из системы, даже не касаясь отражателя. Это означает, что даже с узкой отражающей системой значительная часть света уходит далеко от цели. Это приводит к потере светового потока или создает нежелательные блики.

Вот почему стало обычным, особенно с усовершенствованием излучателей с высокой световой плотностью, заключать их в линзу TIR, чтобы направлять почти весь свет к цели.

TIR Optics

Оптика или линзы с полным внутренним отражением (TIR) обычно отливаются под давлением из полимеров и используют преломляющую линзу внутри отражателя. Обычно они имеют форму конуса и могут иметь очень высокую эффективность при отражении и контроле распространения света светодиодов. Обычно они работают так, что линза направляет свет из центра излучателя на отражатель, который затем отправляет его коллимированным и контролируемым лучом, узким, широким, независимо от вашего выбора.

Есть дополнительная поверхность над сборкой, которая дает больше возможностей для модификации света. Эти виды обработки поверхности (рябь, матирование, полировка и т. Д.) Рассеивают свет, расширяют луч или формируют распределение.
Оптика
TIR действительно хорошо работает со светодиодами, поскольку они используют характеристики излучателя. Другие формы света излучают тепло наружу, тогда как светодиоды отводят тепло от своего основания, что позволяет этой оптике TIR плотно прилегать и полностью окружать куполообразный верх. Это дает гораздо больший контроль, поскольку они освещают и контролируют буквально прямо от источника света.
Оптика
TIR широко используется в наружном освещении, а также сделала большой шаг вперед в области внутреннего освещения. Они идеально подходят для управления узким лучом, но не работают, когда акцент делается на рассеянный свет и слабую ослепленность.

имеет значение

Отношение размера светодиода к размеру оптики определяет угол луча. Если вам нужен узкий луч, исходящий от вашего светодиода, то для этого потребуется излучатель меньшего размера или большая оптика. Излучатели меньшего размера ограничивают выход, в то время как оптика большего размера действительно расширяет пределы литья под давлением.Важно действительно знать, что вы ищете (больше света, даже рассеивание света и т. Д.) При соединении светодиодов и оптики вместе для вашего приложения.

Подбираем

Установить оптику на светодиоды на самом деле довольно просто, особенно если вы знакомы с источниками питания светодиодов. У нас есть широкий ассортимент оптики TIR от Carclo, которая хорошо сочетается с нашими предложениями Cree и Luxeon LED. В нашем разделе оптики просто выберите светодиод, который вы хотите использовать, и появится список оптики и держателей оптики, совместимых с тем, что вы хотите использовать.

Тройная оптика будет хорошо работать с нашими светодиодными звездами, так как у них есть опускающиеся ножки, которые подходят прямо к целям на наших правых платах. С одноразовой оптикой TIR вам понадобится держатель для линз, именно здесь вам важно перейти на страницу оптики и посмотреть, какие держатели подходят к каким светодиодам.

Если вы хотите построить свой собственный свет, лучше всего протестировать несколько различных вариантов и посмотреть, какой из них обеспечивает нужный вам свет. Следите за новостями в нашем следующем сегменте светодиодной оптики, где мы вместе протестируем светодиоды и оптику, чтобы увидеть, какие лучи они излучают на разных расстояниях.
.
Как выбрать источник питания для светодиодов

Собираете ли вы свой собственный светодиодный светильник, ремонтируете и модернизируете существующие светильники или покупаете новые светодиодные светильники, вам нужно будет найти правильный источник питания для ваших светодиодов. Вам понадобится либо драйвер светодиода постоянного тока, либо источник питания постоянного напряжения (или их комбинация), чтобы светодиоды работали должным образом. При выборе источника питания для светодиодного освещения следует учитывать множество различных факторов. В этом посте мы рассмотрим все эти факторы и поможем вам выбрать правильный источник питания для ваших светодиодов!

ПЕРВЫЙ… Убедитесь, что у вас есть контроль над током ваших светодиодов

Большинству светодиодов требуется устройство ограничения тока (будь то драйвер или резисторы) для предотвращения перегрузки светодиодов.Этот драйвер постоянного тока или резистор, ограничивающий ток, используется для регулирования тока светодиодов, обеспечивая их безопасную работу и продлевая срок их службы. Электрические характеристики светодиодов меняются по мере нагрева; если ток не регулируется, светодиоды со временем будут потреблять слишком много тока. Из-за этого перегрузки по току яркость светодиода будет колебаться, что приведет к сильному внутреннему нагреву, что в конечном итоге приведет к выходу светодиода из строя. Если вы создаете свой собственный светодиодный светильник или работаете с любым из наших компонентных светодиодов типа «звезда», вам понадобится устройство постоянного тока в вашей системе.Большинство готовых светодиодных продуктов или светодиодных лент (которые вы бы купили прямо в магазине) уже имеют встроенные драйверы или резисторы для регулирования тока. Если вы не уверены, нужен ли вам источник постоянного тока, прочтите этот полезный пост, чтобы узнать. Если у вас нет устройства ограничения тока, поиск драйвера - ваш первый шаг; но если в вашем светодиодном продукте уже есть ток под контролем, вы можете следить за этим постом, чтобы найти источник питания постоянного напряжения.

Источник питания постоянного напряжения может использоваться для питания светодиодных ламп с резисторами или драйверами постоянного тока, уже установленными в системе.Эти типы продуктов обычно требуют постоянного напряжения постоянного тока. Если вы питаетесь от батареи или у вас постоянное напряжение постоянного тока, достаточное для освещения, считайте, что вам повезло. В девяти случаях из десяти это не так, и вам понадобится источник питания, чтобы преобразовать вашу энергию в безопасное постоянное напряжение для ваших фонарей. Например, гибкие светодиодные ленты имеют встроенные токоограничивающие резисторы (как вы можете видеть, встроенные в основание гибкой платы). Если вы захотите установить его в машине, вам не понадобится никакой блок питания.Автомобильные аккумуляторы выдают 12 В постоянного тока плюс-минус. Электропитания 12 В от аккумулятора будет вполне достаточно для вашего освещения. Но для того, чтобы использовать эти полосы в домах, необходим преобразователь переменного тока в постоянный, который будет принимать стандартное бытовое напряжение 120 В переменного тока и преобразовывать его в 12 В постоянного тока.

Как правильно выбрать блок питания?

Итак, вам нужен какой-то источник питания постоянного напряжения, который может преобразовать домашнее напряжение переменного тока в безопасное напряжение постоянного тока. При выборе источника питания, отвечающего вашим потребностям, есть множество факторов.Во-первых, мы должны заблокировать питание, которое нам требуется от источника питания.

Мощность

Для начала выясните, сколько ватт будет потреблять ваш свет. Если вы планируете использовать более одного источника питания от одного источника питания, вы должны просуммировать мощности, чтобы найти общие использованные ватты. Убедитесь, что у вас достаточно большой блок питания, обеспечив себе 20% -ную амортизацию по сравнению с общей мощностью, которую вы рассчитываете для своих светодиодов. Это легко сделать, умножив общую мощность на 1,2 и затем найдя источник питания, рассчитанный на эту мощность.

Скажем, у нас есть 4 ряда светодиодных лент мощностью около 12 Вт каждая. Простое их умножение покажет, что мощность нашей системы должна быть около 48 Вт. Теперь мы можем добавить рекомендованную подушку на 20% с 48 x 1,2 = 57,6 Вт. Для этого проекта будет достаточно блока питания мощностью 60 Вт (или больше).

Напряжение / ток

При создании светодиодного светильника или замене неисправного источника питания важно сначала убедиться, что выходное напряжение совместимо с напряжением светодиодов.Светодиодные продукты со встроенными регуляторами тока обычно хорошо определяют, какое входное напряжение следует использовать. Например, с нашими гибкими светодиодными лентами можно использовать источник питания 12 В, поскольку это то, что им требуется.

Еще одно распространенное применение - использование высокомощных светодиодов с драйверами постоянного тока, для которых требуется вход постоянного напряжения. Допустим, у нас есть шесть светодиодов Cree, работающих от драйвера Mean Well LDD-H. Каждый светодиод работает примерно на 3,1 вольт. С шестью из них общее напряжение в этой последовательной цепи будет 18.6 В постоянного тока. Как правило, низковольтные драйверы, такие как Mean Well LDD-H, работают лучше, если у вас есть небольшая подушка для требуемого напряжения. Для этой установки я бы использовал источник питания с выходным напряжением не менее 24 В постоянного тока. Обратите внимание, что вы всегда должны убедиться, что используемый драйвер низкого напряжения (в данном случае Mean Well LDD-H) рассчитан на напряжение, которое вы хотите ввести. Mean Well LDD-H может потреблять 9-56 В постоянного тока, поэтому мы все настроены на эту ситуацию. Узнайте больше о расчете напряжения в различных цепях здесь.

Кроме того, убедитесь, что выбранный вами источник питания может справиться с имеющейся у вас входной мощностью.Напряжение в сети будет меняться в зависимости от того, в какой точке мира вы находитесь. Убедитесь, что вы знаете, какой у вас источник переменного тока: низшего (90–120 В переменного тока) или высокого напряжения (200–240 В переменного тока). Многие источники питания, такие как продукты Mean Well, рассчитаны на полный диапазон, но всегда полезно знать входное напряжение переменного тока и убедиться, что используемый источник питания подходит для этого.

Блок питания для светодиодов с регулируемой яркостью

Если ваши светодиоды регулируются, и вы хотите отрегулировать их яркость, убедитесь, что вы выбрали источник питания с возможностью регулировки яркости.В спецификациях источника питания должно быть указано, является ли источник питания регулируемым или нет, и какой тип управления диммером он использует. Я кратко рассмотрю два типа управления:

ШИМ-регулировка яркости: Также известна как регулировка яркости с широтно-импульсной модуляцией, может использоваться на всех источниках питания. Даже блоки питания на нашем сайте, для которых прямо в спецификациях не указано «регулируемый», можно регулировать яркость с помощью настенных или удаленных диммеров с ШИМ. Это связано с тем, что диммеры с ШИМ идут в соответствии с полосами света, затемняя на стороне 12 В постоянного тока цепи.ШИМ-диммеры на самом деле пульсируют светом на высоких частотах, чтобы изменить восприятие света невооруженным глазом. Чем выше частота, тем ярче они будут.

TRIAC Dimming: Этот тип затемнения позволяет регулировать яркость светодиодов с помощью стандартных регуляторов яркости. Вы должны убедиться, что источник питания подходит для диммирования переменным током (TRIAC), проверив спецификации. Наши текущие продукты, которые предлагают такие элементы управления диммированием, - это блоки питания с регулируемой яркостью Magnitude. Эти источники питания работают, изменяя мощность на стороне переменного тока цепи через диммер TRIAC.Изменение мощности, создаваемое диммером на стороне входа переменного тока, будет изменять напряжение на выходе постоянного тока и управлять яркостью светодиодов. Диммеры TRIAC можно найти в обычных магазинах бытовой техники. Самыми популярными / узнаваемыми брендами будут Lutron и Leviton.

Температура и погода

Важным фактором, который нельзя упускать из виду при выборе источника питания, является область и среда, в которой он будет использоваться. Источники питания работают наиболее эффективно, если они используются в пределах своих температурных параметров.Спецификации блока питания должны включать безопасный диапазон рабочих температур. Лучше всего работать в этом режиме и убедитесь, что блок питания не стоит там, где он может накапливаться и превышать максимальную рабочую температуру. Как правило, размещать блок питания в крошечном корпусе без системы вентиляции - плохая идея. Это позволит со временем накапливать даже минимальное количество тепла, производимого источником, и в конечном итоге привести к свариванию источника энергии. Поэтому убедитесь, что в помещении не слишком жарко или холодно и что жара не может накапливаться до опасного уровня.

Каждый блок питания светодиодов также имеет степень защиты от проникновения (IP). Степень защиты IP состоит из двухзначного кода, который указывает размер твердых частиц и давление жидкости, которому может выдержать источник питания. Первое число относится к размеру твердых частиц, которые может выдержать устройство, тогда как второе число относится к количеству жидкости, которое может выдержать устройство. По мере увеличения каждого числа увеличивается и уровень защиты. По мере увеличения первого числа продукт становится защищенным все меньшими и меньшими объектами (вплоть до частиц пыли), что делает его менее восприимчивым ко всему, что может попасть внутрь и повредить его.По мере увеличения второго числа продукт переходит от защиты только от небольшого дождя к защите при полном погружении. Взгляните на полезную таблицу ниже и убедитесь, что у вас есть блок питания с классом защиты IP, который защитит ваш источник от окружающей среды, в которой он будет находиться.

КПД

Эффективность источника питания говорит о том, сколько энергии фактически затрачивается на включение светодиода. Чем выше процент КПД блока питания, тем больше энергии вы в итоге экономите.Для светодиодных приложений рекомендуется выбрать источник питания с КПД 80% или выше. Ознакомьтесь с источниками питания Mean Well и Phihong для наиболее эффективного выбора, так как они имеют рейтинг эффективности, который находится в пределах 90 процентилей.

Размер

При выборе источника питания для вашего светодиодного проекта важно знать, где он должен поместиться или быть установлен. Если вы хотите поместить его внутрь продукта, который вы делаете, он должен быть достаточно маленьким, чтобы поместиться в отведенном для этого месте.Если он находится вне приложения, он должен иметь возможность монтироваться поблизости. Существуют различные блоки питания различных размеров и форм, соответствующие вашим потребностям.

Класс II или Класс 2 ??

Легко спутать эти два рейтинга, поэтому давайте убедимся, что мы в этом разбираемся сейчас, когда мы приближаемся к концу понимания источников питания светодиодов. Источник питания класса 2 соответствует ограниченным уровням мощности, определенным Национальным электрическим кодексом (NEC), и соответствует требованиям стандарта UL 1310.Источники питания класса 2 ограничены 60 В постоянного тока и 100 Вт. Поскольку их мощность ограничена, блоки питания класса 2 не могут питать столько светодиодов, сколько другие, за пределами номинала. Именно здесь вы должны определить, хотите ли вы работать на большей длине от одного источника питания или придерживаться безопасности источника питания класса 2, который защищен от огня и поражения электрическим током.

Класс II фактически относится только к входным и выходным проводам с двойной изоляцией. Драйверы класса II популярны, так как не требуют заземления.

Найдите источник питания, наиболее подходящий для вас

Надеюсь, этот пост помог вам найти правильный источник питания для ваших светодиодных фонарей. Есть много вариантов на выбор, так что не торопитесь и выберите тот, который лучше всего подходит для вашей ситуации и соответствует требованиям безопасности в окружающей среде, чтобы он прослужил долгое время. Если вы ищете место для начала, я настоятельно рекомендую блоки питания Mean Well, это уважаемый бренд с множеством светодиодных драйверов и расходных материалов с фантастическими гарантиями.

По техническим вопросам или если вам нужна дополнительная помощь, звоните нам по телефону (802) 728-6031 или по электронной почте [email protected]. Наша команда техподдержки работает с 8:00 до 17:00. EST с понедельника по пятницу.
.
Сага о светодиодных лампах. Деталь 2

грелка 137 таблица>
Ну и видно, что эти тестовые светодиодные лампы (по крайней мере те, что были у меня) действительно превосходят все, что сейчас можно вкрутить в штатный патрон Е27 (кроме, пожалуй, какой-то экзотики ). С лампочкой все понятно - и поэтому я догадался, что результат будет не слишком впечатляющим. Интересно сравнить светодиодные лампы и КЛЛ по-прежнему популярны.
Сразу видно, что за первые десять минут КЛЛ меняют яркость почти в пять раз.На практике это означает, что по домашнему сценарию «зашли в комнату (кладовку) на две минуты, чтобы что-то найти» им подходят хуже всего - к тому времени рабочий режим у них, скорее всего, уже отключен. Это помимо газоразрядных ламп и поэтому не переносит частых включений, правда, положу в шкаф, они могут быть реже, но, тем не менее, непродолжительными. Светодиодная лампа наоборот, несколько ниже яркости, так как при нагреве - падение напряжения и соответственно мощность (постоянный ток) для светодиода меньше греется.Тем не менее, разница в яркости не носит такого ошеломляющего характера, как в случае с КЛЛ (что косвенно указывает на относительно хорошее рассеивание тепла, особенно в этих лампах). Кстати, видно, что и после нагрева разница все же в пользу светодиодов, хотя ее размер такой, что можно считать создаваемое освещение и те, и другие примерно равны. Однако речь идет о примерно равной освещенности, создаваемой двадцативаттной двенадцативаттной КЛЛ и двенадцативаттной светодиодной лампой - экономия энергии увеличивается почти вдвое.О лампах накаливания даже говорить не приходится - при многократно большей потребляемой мощности генерируемой засветки они теряют и КЛЛ, и светодиоды. К тому же, как я уже упоминал выше, в мои девяностопятативаттные лампы люстру прикрутить вообще невозможно, поэтому реально с лампой накаливания я бы не достал даже сотни таких люстр. Конечно, это ограничение связано с нагревом.

Лампы накаливания, очевидно, уже вне конкуренции, поэтому давайте сравним КЛЛ и светодиодные лампы по нагреву.

Эти снимки были сделаны после десятиминутной разминки.Видно, что КЛЛ нагреваются до ста градусов и более, тогда как максимальная температура светодиодной лампы составляет всего около шестидесяти. То есть возможность обжечься на КЛЛ в принципе есть (белок начинает сворачиваться при восьмидесяти градусах Цельсия), тогда как на светодиодной лампе это невозможно в принципе. Мелочь, но приятно.

Еще замеры h5> Итак, мы разобрались, что с точки зрения тех характеристик, которые приходят в голову в первую очередь, светодиоды однозначно лучше. Пора поговорить о более мелких вещах, таких как коэффициент мощности и коэффициент пульсации.Об этих хактеристиках как-то вспоминают все редкие и, конечно, их (пока?) Никогда не писали на упаковках, а зря.

Коэффициент пульсации - очень важный показатель. Несмотря на то, что изменение яркости с частотой более 16 - 20 Гц наш мозг сознательно не обрабатывает, их влияние довольно заметно. Значительная рябь общего освещения может привести к переутомлению, мигрени, депрессии и другим неприятным явлениям со стороны психики. Этот показатель нормирован в СНиП 23-05-95.Таблиц много, но в целом из них можно сделать так, чтобы коэффициент пульсации общего освещения не превышал 20%. Оговаривается, что разговор обо всем этом имеет смысл до частоты около 300 Гц, так как дальнейшие изменения света не успевают отреагировать на саму сетчатку, а значит, в этом случае в мозг просто не поступает раздражающий сигнал.

Коэффициент мощности для конечного пользователя в принципе не имеет значения. Этот параметр указывает отношение мощности, потребляемой устройством, к полной мощности с учетом реактивной части, не производящей полезной работы, а в частности нагревательного провода.Также распространенное название «cos phi» - все потому, что величина может быть введена как косинус угла в условном выражении. Макс, идеальный коэффициент мощности - 1. Бытовой счетчик включает только активную мощность, это написано на упаковке; У потребителя в этом плане проблем нет. Однако, если мы говорим о глобальном масштабе (например, миллионный город, полностью освещенный светодиодами), низкий коэффициент мощности может создать большие проблемы с энергией. Так что его оценка - оценка лампочки в смысле LED будущего.

Мощность и коэффициент мощности, взял головку muRata ACM20-2-AC1-RC. Коэффициент пульсаций измеряется осциллографом Uni-Trend UTD2052CL, который подключается по следующей схеме:

Кому интересно, это классический частотно-компенсированный преобразователь «ток-напряжение» на операционном усилителе в комплекте с искусственной средней точкой. Сытый, чтобы не мешал аккумулятор. Диод BPW21R - фотометрический прибор класса с характеристикой, скомпенсированной по чувствительности человеческого глаза.Документация гарантирует линейность тока в зависимости от освещения в фотоэлектрическом режиме, так что схема выдает напряжение, прямо пропорциональное освещению фотодиода, и вполне подходит для измерения пульсаций. Он определил, кстати, как отношение пульсации к удвоенному среднему значению. И осциллограф, и среднее значение стандартны для автоматических измерений любого современного цифрового осциллографа, так что это не проблема - достаточно просто удвоить и разделить. Сравнение результатов измерений импровизированной конструкции со значениями прибором «ТСА-Импульс» (Госреестр) показало несоответствие измеренных значений пульсаций max в процентах.

Итак, результаты замеров для ламп, которые были у меня под рукой:

с цоколем Е27:

.Объяснение коэффициента мощности
| Светодиодные фонари - 1000Bulbs.com Blog

Номинальный коэффициент мощности - это отношение реальной мощности (ватт), используемой нагрузкой, к полной мощности (напряжение x потребляемый ток) в цепи: Коэффициент мощности = ватт / (вольт x ампер) ) . Значение коэффициента мощности рассчитывается путем деления активной мощности и кажущейся величины. Представьте себе разносторонний треугольник (показанный на рисунке 1), в котором нет равных сторон и равных углов. Нижняя часть треугольника представляет реальную мощность, в то время как гипотенуза треугольника представляет полную мощность, а третья линия, которая соединяет реальную мощность и полную мощность, представляет собой потерянную энергию из-за плохой схемы.

Как это влияет на меня?

LUX Review дал отличный пример различий между номинальными значениями коэффициента мощности двух 20-ваттных светодиодных прожекторов. Первый светодиодный прожектор имеет коэффициент мощности 0,95, а второй - 0,55. Светодиод с коэффициентом мощности 0,95 потребляет приблизительно 0,092 А, а светодиод с коэффициентом мощности 0,55 потребляет 0,16 А. Следовательно, если бы у нас была электрическая схема, предназначенная для автоматического выключателя на 6 А, 65 светодиодных светильников с 0.Можно было установить коэффициент мощности 95, а не 37 светодиодных светильников с коэффициентом мощности 0,55. В то время как для большинства жилых помещений не требуется 65 светодиодных светильников, если вы не относитесь к Рождеству серьезно, этот пример должен повторить, что светодиоды с низким коэффициентом мощности очень неэффективны для более крупных коммерческих приложений.

Интересно, что большинство электрических компаний выставляют счета по мощности (реальной мощности). Это означает, что два светодиода с одинаковой мощностью, но с разными коэффициентами мощности, будут выставляться практически одинаково для жилых помещений.Хотя в коммерческих условиях, в зависимости от общего коэффициента мощности здания и структуры тарифов на коммунальные услуги, владельцу здания, возможно, придется платить штраф за коэффициент мощности, пока проблема не будет исправлена. Хотя низкий коэффициент мощности может показаться безвредным, он в значительной степени учитывается на электростанции. Избыточное потребление энергии, превышающее необходимое, отрицательно влияет на окружающую среду, тратя больше энергии, чем необходимо, и, в свою очередь, приводит к выбросу избыточных парниковых газов. Чтобы бороться с этим, Energy Star требует, чтобы светодиодные лампы мощностью более 5 Вт имели минимальный коэффициент мощности 0.7. Хотя коэффициент мощности 1,0 был бы идеальным, в большинстве случаев это невозможно.
.
Пульсации напряжения в выпрямителях - инструментальные средства

Пульсация напряжения Как вы видели, конденсатор быстро заряжается в начале цикла и медленно разряжается через RL после положительного пика входного напряжения (когда диод имеет обратное смещение). Изменение напряжения конденсатора из-за зарядки и разрядки называется напряжением пульсации. Обычно пульсация нежелательна; таким образом, чем меньше пульсация, тем лучше действие фильтрации, как показано на рисунке ниже.

Рис. Пульсации напряжения полуволны (синяя линия).

Для данной входной частоты выходная частота двухполупериодного выпрямителя в два раза больше, чем полуволнового выпрямителя, как показано на рисунке 1. Это упрощает фильтрацию двухполупериодного выпрямителя из-за более короткого времени между пиками. При фильтрации двухполупериодное выпрямленное напряжение имеет меньшую пульсацию, чем полуволновое напряжение при тех же значениях сопротивления нагрузки и конденсатора.Конденсатор разряжается меньше во время более короткого интервала между двухполупериодными импульсами, как показано на рисунке 2.

Рис. 1: Период двухполупериодного выпрямленного напряжения вдвое меньше периода полуволнового выпрямленного напряжения. Выходная частота двухполупериодного выпрямителя в два раза выше, чем у однополупериодного выпрямителя.

Рис. 2: Сравнение пульсаций напряжения для полуволнового и двухполупериодного выпрямленных напряжений с одним и тем же фильтрующим конденсатором и нагрузкой, полученных из одного и того же синусоидального входного напряжения.

Коэффициент пульсации

Коэффициент пульсации (r) указывает на эффективность фильтра и определяется как
.

, где Vr (pp) - это напряжение пульсаций от пика до пика, а VDC - это постоянное (среднее) значение выходного напряжения фильтра, как показано на рисунке ниже. Чем ниже коэффициент пульсации, тем лучше фильтр. Коэффициент пульсаций можно снизить, увеличив емкость конденсатора фильтра или увеличив сопротивление нагрузки.

Для двухполупериодного выпрямителя с конденсаторным входным фильтром приближения для полного размаха пульсаций напряжения, Vr (pp), и значения постоянного напряжения выходного напряжения фильтра, VDC, приведены в следующих уравнениях.Переменная Vp (rect) - это нефильтрованное пиковое выпрямленное напряжение. Обратите внимание, что при увеличении RL или C напряжение пульсации уменьшается, а напряжение постоянного тока увеличивается.

.
Смотрите также

Что делать если батарея течет

Установить канализацию в частном доме

Чем выровнять участок с уклоном

Как избавиться от мышей в квартире навсегда

Какую стиральную машину

Арболит что это такое

Как правильно обжать витую пару

Пена монтажная с малым коэффициентом расширения

Когда сеять газон

Мытье натяжных потолков в домашних условиях

Датчик света это что

Почему у нас!

Индивидуальный подход:
Мы находим индивидуальный подход к каждому Клиенту.

Типовые и индивидуальные проекты:
Строим дома и бани по типовым и индивидуальным проектам.

Экологически чистый материал:
Мы используем экологически чистый материал.

Сборка и доставка:
Сборка и доставка входят в стоимость.

Наши бригады:
Бригады только из Русских специалистов, с большим опытом работы.

Ценовая политика:
Гибкая ценовая политика, акции и скидки.

География строительства:
Большая география строительства с обхватом северо-западной и центральной части РФ.

Этапы работы

Выбор проекта:
Вы выбираете проект из нашего каталога или предлагаете собственный (можно от руки или с другого сайта) высылаете нам [email protected].

Связываетесь с нами:
Удобным для Вас способом связываетесь с менеджером по тел. +7-960-206-03-36.

Заключаем договор:
После согласования деталей и утверждения проекта, заключаем договор (Вносите 10% предоплаты).

Завоз материала:
При завозе материала и заезде бригады, Оплачиваете 70%.

Сборка объекта:
Наши специалисты осуществляют сборку объекта на Вашем участке.

Окончание работ:
По окончанию сборки объекта Вы подписываете акт "Приемки сдачи работ" и оплачиваете оставшиеся 20%.

P.S.:
Получаете гарантию на строение 12 месяцев.

Отзывы

Здравствуйте, заказали дом № 17 в компании «Русские традиции”, потому что посоветовали друзья построившиеся весной, мой муж контролировал весь процесс от разгрузки материала, до вбивания гвоздей и так далее. По факту, он принимал участие в строительстве (так как позволяло время, он находился в отпуске), очень сдружился с ребятами которые строили нам дом. Огромное спасибо.
Румянцева Наталья

Здравствуйте строители компании “Русские традиции”, мы с семьей хотим выразить огромную благодарность за строительство и отделку замечательной бани построенной по проекту 5, нравится — обалденно!!! Вы лучшие!!! Самый замечательный отзыв, советуем всем друзьям, родственникам и соседям!!! Спасибо!!! .
Ларионова Ольга

Спасибо ребятам большое, строителям и строительной компании, вели долгие переговоры в связи с тем что вносили свои изменения в дом из бруса 6х6, все было сделано без претензий с нашей стороны и делали все по нашим требованиям и желаниям, а главное все было сделано в сроки. Очень все понравилось, советую уже своим знакомым обращаться в эту строительную компанию “Русские традиции”.
Семенов Роман

Здравствуйте! Вашу компанию нам посоветовали друзья, которые строились раньше, честно говоря изначально мы планировали строить дом из бревна, но почитав статьи на сайте изменили свое мнение в пользу профилированного бруса. Строили дом по проекту 18 с небольшими изменениями, очень понравилось, дом получился большим и светлым. Будем советовать всем знакомым! Ребята, вы лучшие.
Черменин Константин

Давно хотели построить баню, но или не хватало денег или времени, наткнулись на ваш сайт, увидели скидку. Позвонили, собрали необходимую сумму и наша баня из бруса 6х6 готова. Очень нравится наша баня. Так-же заказали бытовку, из которой нам построили летнюю кухню. Еще раз спасибо.
Александрова Татьяна

Свяжитесь с нами

Новгородская обл., г. Пестово, ул. Красных зорь, д.35, офис 1.

Телефон: +7 (960) 206-03-36

E-mail: [email protected]

Рубрики

Новости и статьи


Рис. 17. Изолированный обратный ход PFC с CC Buck	Неизолированный PFC Boost с высоким напряжением CC Buck