Недавно мне в руки попали еще две светодиодные лампы. Одна из них оказалась довольно посредственной, а вот вторая мало того, что показала отличные параметры, так еще и, как выяснилось, таила в себе очень интересное схемотехническое решение. Впрочем, обо всем по порядку.
Эти две лампы — «Экономка LED» (Eco_LED10WA60E2730) и OSRAM (LED PARATHOM CLASSIC A 60). Обе с цоколем E27, обе на 10 Вт.
Начнем, как обычно, с основных замеров — фактической мощности, коэффициента мощности, коэффициента пульсаций. Как вы думаете, какая из этих ламп удивила меня качеством, а какая показала посредственный результат?
Посредственным оказался, как ни странно, OSRAM. Измеренный коэффициент пульсаций составил 45%; как по мне, этого нельзя искупить ни полным соответствием фактической мощности заявленной (ровно 10 Вт), ни высоким коэффициентом мощности (0.95).
Измеренная мощность «Экономки» оказалась немного ниже, 9 Вт, коэффициент мощности – 0.78, а вот коэффициент пульсаций до крайности порадовал – менее 2%! Надо сказать, что для таких малых пульсаций коэффициент мощности в 0.78 выглядит, может быть, и не фантастически, но, как минимум, очень круто, тем более в массовом продукте. Попробуем ради интереса разобрать ее и выяснить, как создателям удалось добиться таких параметров.
Сразу бросается в глаза мощный радиатор, в качестве которого выступает почти весь корпус лампы. Рассеиватель пластиковый, крепится чем-то вроде герметика и достаточно легко отделяется если, например, поддеть его отверткой. Отделяется без разрушения, что, в общем, приятно.
Всю эффективность имеющегося теплоотвода я оценил, когда стал пытаться отпаять провода от светодиодной матрицы. Пятидесяти ватт моего CT-96 для этого хватило еле- еле; при попытке оторвать жало от места пайки припой застывал моментально. Похоже, за теплоотвод тут можно быть спокойным...
Драйвер ничем не залит (только обернут изолирующим листом), и все операции, проделанные к данному моменту, вполне обратимы. Так что лампу можно считать условно ремонтопригодной. Условно – потому, что свободно драйвер не вытаскивается из-за ограниченной длины подводящих проводов. Тем не менее, даже после того, как я вынул его с отрывом оных, лампа вполне подлежит восстановлению, окончательно необратимых разрушений нет.
Матрица состоит из двадцати одного светодиода, все соединены последовательно. Сразу скажу, что флюс на ней – мой. Изначально и матрица, и драйвер отмыты идеально, качество пайки хорошее.
Тем не менее, давайте выясним, как же инженеры добились в этой лампе столь выдающихся параметров. Для этого рассмотрим балласт попристальнее.
Драйвер выполнен по понижающей топологии. Маркировка с микросхемы стерта, но, забегая вперед, включение очень напоминает MP4050. Обращают на себя внимание два электролитических конденсатора, стоящие парой. Как выяснилось, именно в этом узле заключается интересная изюминка лампы.
Я срисовал схему (нумерация деталей не совпадает с нумерацией на плате). Часть с микросхемой достаточно стандартна (как я уже отмечал, она смахивает на включение MP4050), да и не представляет особого интереса, поскольку маркировка чипа затерта. В любом случае, решений для импульсных понижающих стабилизаторов сейчас полно на любой вкус. Интереснее изучить часть, отвечающую за фильтрацию сетевого напряжения с сохранением высокого коэффициента мощности. За него, во-первых, отвечает дроссель L1 и конденсаторы С1 и С4. К слову, C1 отвечает еще и за то, чтобы лампа не мигала, будучи включена последовательно с выключателем, имеющим подсветку. Но главная изюминка — включение C2, C3, VD1, VD2 и VD3. Чтобы до конца разобраться, как оно работает, мне даже пришлось обратиться за помощью на форум.
Известно, что одной из основных причин низкого коэффициента мощности в схемах с выпрямлением является наличие фильтрующего конденсатора, все время работы устройства поддерживающего примерно постоянное напряжение на себе самом и на нагрузке (для чего он, собственно, и ставится). Очевидно, дозарядка конденсатора может происходить только тогда, когда входное напряжение превышает напряжение на нем; при этом, чем больше будет емкость оного (соответственно — чем качественнее он может поддерживать неизменным напряжение на себе и нагрузке), тем меньше будет время, в течение которого выполняется это условие и тем короче будет импульс заряжающего тока.
Короткие импульсы обладают широким спектром, а обилие побочных гармоник тока потребления как раз и означает низкий коэффициент мощности. То есть, в случае ламп фактически имеется противоречие между высоким коэффициентом мощности и низкими пульсациями светового потока (которые, разумеется, зависят от пульсаций напряжения, питающего преобразователь). Именно поэтому в начале статьи я так удивился коэффициенту мощности более 0.75 при пульсациях менее 2%.
Однако в в схеме с активным регулированием тока светодиодов импульсным драйвером конденсатор действительно нужен лишь тогда, когда напряжение сети падает ниже суммарного падения напряжения на цепочке светодиодов (на деле немного выше, но в данный момент для нас это несущественно). В остальное время драйвер способен компенсировать изменение входного напряжения, динамически управляя силовым каскадом. Учитывая это можно прийти к мысли, что было бы хорошо отключать входной фильтрующий конденсатор от схемы на то время, пока последняя способна функционировать без него — это увеличило бы время питания непосредственно от сети и в результате повысило бы коэффициент мощности.
Именно эту задачу решают диоды VD1, VD2 и VD3. Поскольку C2 и C3 соединены последовательно, в процессе работы каждый из них заряжается до половины напряжения питания через VD2. Однако начать питать схему они не смогут до тех пор, пока входное напряжение не упадет ниже половины начального значения, поскольку до этого моментаVD1 и VD3 будут заперты, а через VD2 они, исходя из полярности приложенного напряжения, могут только заряжаться. Таким образом, влияние входной фильтрующей емкости будет проявляться только малую часть периода, что, как подтверждают замеры, очень положительно сказывается на коэффициенте мощности. Решение невероятно остроумное, эффективное и дешевое. Браво, разработчики «Экономки»!
Правда, не обошлось и без ложки дегтя. Несколько огорчает то, что разрядные резисторы присутствуют не у всех конденсаторов (причем отсутствуют они как раз у высоковольтных; для относительно низковольтного C7 разрядный резистор поставлен).
После такого чуда исследовать посредственную лампу от OSRAM не особо хотелось. Судя по параметрам (большой коэффициент пульсаций и большой коэффициент мощности, явно второе за счет первого), велика вероятность, что там стоит обычный обратноходовый преобразователь. Похвалить ее разработчиков можно разве только за достаточно удобную конструкцию, также условно ремонтопригодную. Балласт хотя и залит компаундом, но последний мягкий (по консистенции напоминает нугу в известном шоколадном батончике; нет, на вкус я его не пробовал), так что вытащить электронику при необходимости вполне можно (но я этого делать не стал).
Матрица у OSRAM состоит из нескольких светодиодных цепочек (что дает более низкое падение напряжения на ней и косвенно подтверждает версию о обратноходовом преобразователе). Похвально то, что выравнивающие резисторы, способствующие равномерному распределению тока между цепочками, присутствуют.
Балласт я не исследовал. Думаю, при столь типовых характеристиках я не найду там ничего нового и интересного.
И еще раз — браво, создатели «Экономки»! Это практически идеальная светодиодная лампа. В ее пользу говорят низкий коэффициент пульсаций, высокий коэффициент мощности и хороший теплоотвод. Конечно, она не свободна от недостатков, определяемых форм-фактором светодиодной лампы, противоестесственно заключенной в геометрию лампы накаливания (например, лишний нагрев балласта), но остальное в ней прекрасно, если не считать отсутствия некоторых разрядных резисторов и, традиционно, применения электролитических конденсаторов неизвестного науке бренда. Правда, при начальном коэффициенте пульсаций в 2% деградировать до недопустимых значений она будет в любом случае долго (определяется качеством конденсаторов), а отсутствие разрядных резисторов можно оправдать тем, что вероятность схватиться за цоколь лампы таким удачным образом и в такой удачный момент, чтобы получить удар током, достаточно мала. Тем не менее, это надо иметь в виду. В целом же лампа оставляет приятное впечатление.
На этом я завершаю свой обзор и желаю всем светлого светодиодного будущего.
Елисей ЧУМАКОВ
