Увы, бортовая сеть автомобилей B-класса редко подготовлена должным образом для светодиодного освещения. Изложенное ниже является еще одной возможной вариацией решения проблемы сгорающих светодиодных ламп.
Наверняка каждый автовладелец Hyundai Solaris если и не из личного опыта, то со слов других знаком с проблемой постоянно перегорающих светодиодных ламп. К сожалению, штатно нашему автомобилю не полагаются диодные лампы, а значит и бортовая сеть на них не рассчитана. Я лично столкнулся с этой проблемой после установки диодной подсветки заднего номера .
Суть проблемы
На рынке автоэлектрики уже довольно давно изобилуют светодиодные лампы самых разных мощностей под разные цоколи и цели, ассортимент постоянно расширяется, но, увы, это не сильно влияет на качество самих ламп и их адаптацию под автомобили с повышенным напряжением бортовой сети.
Выгоревшие и выгорающие светодиоды в лампе с цоколем T10 (габариты, задний ход, подсветка номера)
Основных причин, по которым светодиодные лампы сначала начинают мерцать, а потом и вовсе сгорают, три:
1.
Некачественная пропайка контактов, что приводит к перегреву и выгоранию. Решить эту проблему можно самому подручными средствами (хотя зачастую перепаивание контактов оказывается лишь временной мерой) или просто искать более качественную продукцию от европейских производителей. Всё чаще на рынке встречаются светодиодные лампы с микроконтроллерами, стабилизирующими напряжение. Такие, например, я ставил себе в задний ход .
2.
Повышенная температура окружающей среды. Высокая температура может быть вызвана особенностью расположение ламп в осветительном приборе и непосредственной близостью к источнику большого тепла, такого как, например, галогеновая лампа головного света или двигатель. Например, в нелинзованной фаре Hyundai Solaris габаритная лампа близко соседствует с бигалогеновой лампой головного света. При этом температура внутри фары вблизи лампы достигает 90 градусов, что губительно для диодов. Решением такой проблемы может стать только использование термостойких сравнительно дорогих COB-диодов или же термоизоляция от лампы головного света, что крайне сложно реализовать.
3.
Повышенное напряжение бортовой сети. Как известно, чем свежее (новее) аккумулятор, тем выше на нём напряжение. На моём годовалом аккумуляторе напряжение 12,75 В, а при запущенном двигателе благодаря генератору оно возрастает аж до 14,55 В. На всех диодных лампах, подходящих нам, вполне четко указано рабочее напряжение 12 В. Увы, зачастую, это не просто рабочее напряжение, а максимально допустимое напряжение. Особенно для китайских и тайваньских ламп, производители которых в буквальном смысле выжимают все соки из несчастных светодиодов, работающих при 12 В на пределе своих возможностей. Ну, а как уже вы догадались, напряжение более 12 В приводит к избыточному току, который убивает светодиоды. Так, за месяц можно успеть поменять несколько ламп и снова обнаружить, что очередной светодиод начал мерцать. Как же быть? Решение именно этой проблемы я хочу осветить подробнее.
Решение
Проблема ясна, теперь о решении. Банально доставив нагрузку в бортовую сеть, тем самым понизив напряжение, мы получим сомнительный эффект, т.к. у светодиодов очень малый диапазон рабочего напряжения (амплитуда составляет в среднем 3-4 В). Таким образом, подобрать нагрузку так, чтобы лампы нормально светили как при запущенном двигателе, так и при заглушенном практически невозможно. В лучшем случае получится крайне тусклый свет при заглушенном и умеренно яркий при включенном, что неприемлемо, а значит нам нужна стабилизация. И в этом случае нам поможет микросхема со стабилизатором напряжения. Эту идею мне подкинул wattawaara , а так же помог с реализацией, за что ему огромное спасибо.
Подопытные COB-светодиодные лампы (2 Вт, 200 Люменов)
Для тестирования микросхемы я использовал COB-светодиодные лампы (2 Вт, 200 Люменов), заказанные на DealExtreme .
Микросхема со стабилизатором напряжения
В микросхеме использовался проверенный годами отечественный стабилизатор КР142ЕН8Б, позволяющий стабилизировать напряжение до 12 В при входящем напряжении до 35 В. Обратите внимание, что для этого стабилизатора максимальный ток нагрузки не должен превышать 1.5 А. Кстати, при нагрузке более 1 А стабилизатор начинает существенно греться, а значит на минусовую петлю нужно вешать пассивный радиатор.
Принципиальная схема
Распиновка
В моём случае распиновка следующая:
1 (желтый) – входящий «+»;
2 (черный) – входящий «–»;
3 (черный) – выходящий «–»;
4 (красный) – выходящий «+».
Для удобства установки/демонтажа использовался обыкновенный компьютерный разъем питания. Микросхема ставится последовательно в цепь перед конечным потребителем. Продублировал минус сознательно, чтобы при необходимости легко демонтировать всю плату, заменив её заглушкой.
Стабилизация напряжения
Как видно на фото выше, нужный эффект достигнут – напряжение стабилизированно с 14,1 В до рабочих 11,89 В, что обеспечивает светодиодам продолжительный срок жизни и достаточный уровень яркости. Кстати, потребление этих COB-диодных ламп в сумме не превышает 100 мА при напряжении ~12 В. На этом всё, спасибо за внимание!
P.S. Обновление от 02.02.2015
После комментария Дмитрия я всерьез обеспокоился вопросом нестабильности и стал тщательно проверять выходное напряжение. После нескольких часов тестирования могу с уверенностью сказать, что напряжение постоянное, не плавает. Более того, внимательно ознакомившись со спецификацией КР142ЕН8Б (подробнее и ) не нашёл ни единого упоминания о нижнем пороге входного напряжения, меньше которого наблюдается нестабильная работа, есть только ограничение по входному напряжению не более 35 В. Единственный нюанс: при входном напряжении <=15 В и >=12 В выходное получается менее 12 В (от 11,55 В до 11,95 В). Сводная таблица результатов тестирования ниже.
Зависимость выходного напряжения от входного. Нагрузка минимальная и обусловлена только сопротивлением мультиметра
P.P.S. Обновление от 12.04.2015
Как оказалось, нет смысла заниматься самостоятельным изобретением плат стабилизации напряжения, всё уже давно сделано качественно и дёшево в Китае. Для стабилизации напряжения бортовой сети продается
Модуль LM2596 CL2122 (DC-DC конвертер 1.23 В-30 В)
Как видно по фотографиям качество изготовления вполне приемлемое, достойная заводская пайка, а цена в два раза ниже (на момент покупки ~60 р/шт), чем собирать самому плату из компонентов, купленных в розничном магазине радиодеталей. По точности стабилизации нареканий нет.
Сводная таблица результатов тестирования ниже.
Зависимость выходного напряжения от входного.
Тест проводился следующим образом: подавалось входное напряжение 15 В, регулятор выходного напряжения выставлен так, чтобы выходное напряжение было точно 12 В. Далее с шагом 0,2 В входное напряжение постепенно понижалось до 12 В. Нагрузка была минимальная и обусловлена только сопротивлением мультиметра.
Как видно из сводной таблицы стабилизация заводского модуля куда плавнее и точнее самодельного, а значит рекомендован к внедрению в проводку автомобиля.
Удачи в освещении! Сделаем этот мир чуточку ярче! ;-)
Цена вопроса: 100 ₽
Пять лет назад светодиодные лампы были технической диковинкой, сегодня светодиодные лампы продаются в каждом магазине товаров для дома, через пять лет подавляющее большинство квартир скорее всего будут освещаться светодиодными лампами.
В этой статье я постараюсь ответить на вопросы, которые чаще всего возникают у тех, кто впервые сталкивается со светодиодными лампами.
Современные светодиодные лампы потребляют в 8-10 раз меньше энергии, чем лампы накаливания при том же световом потоке, а значит при освещении светодиодными лампами за освещение можно будет платить в 8-10 раз меньше.
Я сделал расчёт стоимости освещения двухкомнатной квартиры обычными и светодиодными лампами.
Светодиодные лампы не придётся менять каждые полгода. Производители обещают 25-50 тысяч часов работы. Это более 11-22 лет при ежедневном использовании по 6 часов.
Комплект светодиодных ламп для этой усреднённой квартиры обойдётся в 4380 рублей (7 ламп E27 6Вт по 280 руб, 11 свечек 4Вт по 220 руб) и окупятся они менее, чем за год.
Хорошие светодиодные лампы дают такой же комфортный свет, как лампы накаливания и вы не сможете отличить их свет от света ламп накаливания.
60-ваттная лампа накаливания при понижении напряжения в сети до 207 В начинает светить, как 40-ваттная, а если напряжение упадёт до 180 вольт (что часто бывает в сельской местности) 60-ваттная лампа «превращается» в 25-ваттную. Светодиодная лампа при любых напряжениях светит с одинаковой яркостью и не боится скачков напряжения.
В отличие от ламп накаливания, светодиодные лампы имеют небольшой нагрев. Лампы не греют помещение, когда в нём и так жарко. Ребёнок не обожжётся о лампочку в настольной лампе.
А ещё светодиодные лампочки дают свободу и комфорт. Больше не надо беспокоиться об экономии электричества: когда лампочка потребляет 6 Вт, а не 60, её можно просто не выключать. Раньше я всегда выключал свет в коридоре, теперь он горит всегда, когда я дома. Так удобней.
И ещё один, последний аргумент в пользу покупки светодиодных ламп. Не относитесь к ним, как к расходному материалу. Вы покупаете их надолго. Относитесь к ним так же, как к люстре или светильнику, в которые вы их установите, ведь скорее всего когда-нибудь вы замените их вместе, потому, что светодиодные лампы так и не перегорят.
Cветодиодная лампа не содержит опасных веществ, а в колбе любой КЛЛ содержится ртуть;
cветодиодная лампа потребляет меньше энергии при том же световом потоке;
cветодиодная лампа мгновенно зажигается на полную яркость, а КЛЛ плавно набирает яркость от 20% до 100% за минуту при комнатной температуре и гораздо медленнее при низких температурах;
У КЛЛ плохой спектр, состоящий из пиков нескольких цветов. Спектр светодиодной лампы гораздо ближе к естественному освещению и свету лампы накаливания.
Работа с выключателем, имеющим индикатор. Большое количество светодиодные ламп 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. Выхода из этой ситуации два: или использовать лампы, корректно работающие с такими выключателями или отключать индикатор внутри выключателя.
Диммирование. Большинство светодиодных ламп не может работать с регуляторами яркости (диммерами), но существуют специальные диммируемые светодиодные лампы (как правило они гораздо 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.
Есть три важных параметра, влияющих на качество света, которое даёт лампа:
Пульсация света. Многие некачественные лампы имеют высокий уровень пульсации (мерцания) света. Такой свет визуально некомфортен и человек от него быстро устаёт. При переводе взгляда с одного предмета на другой виден стробоскопический эффект (видно как бы несколько предметов вместо одного). Человеческий глаз воспринимает пульсацию более 40%. Есть два способа проверить наличие пульсации света - карандашный тест (берём обычный длинный карандаш за кончик и начинаем быстро-быстро двигать им по полукругу туда и обратно. Если отдельных контуров карандаша не видно, - мерцания нет, если же видно «несколько карандашей» - свет мерцает) и проверка с помощью камеры смартфона (если посмотреть на свет через камеру смартфона, как правило при мерцании света по экрану будут идти полосы, причём чем они ярче, тем мерцание сильней). Лампы с видимой пульсацией нельзя использовать в жилых помещениях.
Индекс цветопередачи (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. CRI показывает, насколько равномерен уровень разных цветовых компонентов в свете. При низком CRI света хуже видны оттенки. Такой свет визуально неприятен, причём понять, что в нём не так, очень сложно. У ламп накаливания и солнца CRI=100, у обычных светодиодных ламп он больше 80, у очень хороших больше 90. Лампы с CRI ниже 80 в жилых помещениях лучше не использовать.
Угол освещения. Светодиодные лампы типа «груша» бывают двух видов. У первых защитный колпак имеет форму полусферы, имеющей такой же диаметр, как и корпус. Такие лампы совсем не светят назад и если в люстре они светят вниз, потолок будет оставаться тёмным, что может быть визуально некрасиво. У второго вида ламп прозрачный колпак имеет диаметр больше корпуса и лампа немного светит и назад. Лампы на светодиодных нитях или прозрачных дисках имеют такой же большой угол освещения, как обычные лампы накаливания.
Галогенные софиты дают узкий луч света с углом освещения около 30 градусов, а большинство светодиодных софитов светят рассеянным светом с углом около 100 градусов. Такие лампочки в подвесном потолке «слепят» из-за слишком широкого угла. Только некоторые светодиодные софиты имеют линзы и такой же узкий угол освещения, как у галогенных ламп.
И ещё три проблемы, с которыми можно часто столкнуться у светодиодных ламп:
Несоответствие светового потока и эквивалента заявленным значениям. К сожалению, часто на упаковке светодиодных ламп пишут завышенные значения светового потока и эквивалента. Можно встретить лампы, на которых указан световой поток 600 Лм и то, что лампа заменяет 60-ваттную ламу накаливания, а по факту она светит только, как 40-ваттная лампа.
Несоответствие цветовой температуры заявленной. Очень часто встречаются лампы, цветовая температура света которых отличается от того, что обещает производитель. Вместо 2700К можно встретить 3100К, а вместо 6000К даже 7200K.
Преждевременный выход ламп из строя. Производители указывают срок службы светодиодных ламп от 15000 до 50000 часов, по факту же лампы иногда ломаются через несколько месяцев работы.
Мне известны только четыре бренда, которые не завышают световой поток и эквивалент на упаковке. Это Ikea, Osram, Philips и Diall, поэтому при покупке ламп всех остальных брендов лучше берите лампы «с запасом». Если Вам нужно заменить 40-ваттную лампочку, лучше берите ту, на которой написано «эквивалент лампы накаливания 60 Вт».
Если при покупке есть возможность включить лампу, убедитесь, что она не мерцает с помощью карандашного теста или смартфона. Лампы с недопустимой пульсацией попадаются даже у таких брендов, как Osram.
Если мерцание обнаружилось уже дома, смело возвращайте лампу - по российским законам, светодиодные лампы можно возвращать в магазин в течение 14 дней со дня покупки.
Обращайте внимание на сроки гарантии (гарантия на лампы бывает от года до пяти лет) и сохраняйте чеки. Лампы должны обменивать в местах их приобретения.
О том, что собой представляют светодиодные лампы разных моделей, какой они дают реальный световой поток, какие лампы накаливания они способны полноценно заменить, какие у них CRI, цветовая температура и уровень пульсации, могут ли они корректно работать с выключателями, имеющими индикатор, я пишу в блоге своего проекта
В статье рассказывается об особенностях питания светодиодных ламп и модулей. Рассмотрены проблемы и особенности устройств питания и управления такими лампами.
Светодиодное освещение стремительно вторгается в наш быт, пытаясь вытеснить уже ставшие привычными энергоэкономичные люминесцентные лампы. Пока это выходит не очень удачно. Малые мощности, узкая направленность света, высокая яркость и слепящее действие светодиодов не позволяют создать комфортное освещение в квартирах. Но это все «детские болезни» новых источников, которые в ближайшее время будут преодолены. А вот проблема питания светодиодных ламп заслуживает более пристального внимания.
Вспомним, что . Прямое преобразование электрического тока в свет обусловлено рекомбинацией зарядов в зоне полупроводникового перехода. Если бы эффективность преобразования зарядов в световое излучение было близко к 100%, то это сняло бы ряд серьезных технических и технологических проблем, с которыми сталкиваются изготовители сегодня.
Конечно, по сравнению с эффективностью ламп накаливания, не достигающей 3%, и люминесцентных ламп, у которых КПД едва достигает 9%, светодиоды со своими 22% являются неоспоримыми лидерами среди источников света. Тем не менее, 8 из каждых 10 Вт электрической мощности, подведенные к излучающему кристаллу, превращаются в тепло. А отвести его удается с трудом, т.к. кремний является плохим теплоотводящим материалом.
Коротко говоря, светодиоды не переносят высоких температур, а те отвечают приборам тем же: выводят светодиоды из строя, ускоряя диффузионные процессы в полупроводниках. В идеале, при криогенных температурах, время службы светодиода не ограничено. А вот при 100 градусах он, в лучшем случае, составляет 50000 часов.
Поэтому прошли те «золотые» времена, когда маломощный светодиодный индикатор можно было включить через ограничивающий резистор и забыть о его существовании. С ростом эффективности и мощности светодиодов приходится балансировать на зыбкой границе предельно высоких токов и температур.
Первые светодиодные лампы (СЛ) имели простую конструкцию блока питания: токоограничивающий конденсатор, выпрямитель, а дальше последовательная цепочка из излучающих диодов. При этом они имели значительные пульсации светового потока вследствие малой инерционности светодиодов. Применение такие лампы нашли для освещения подсобных помещений, лестничных клеток, табличек с номерами домов.
Но для освещения жилых помещений они оказались совершенно непригодны. В первую очередь, через неудовлетворительные характеристики пульсирующего светового потока. Появление мощных светодиодов и светодиодных модулей мощностью до 50 и, даже, 100Вт вызвало необходимость разработки специализированных блоков питания для их нормальной работы .
Применение линейных стабилизаторов тока для питания светодиодных ламп оказалось приемлемым только для токов до 1А. Несмотря на широкую номенклатуру и прецизионные выходные параметры, микросхемы имели большие тепловые потери, требовали применения радиаторов и в мощных светодиодных лампах не нашли применения. Сегодня отдельные светодиоды и модули имеют встроенные интегральные стабилизаторы, но применяются такие модули в основном при питании от аккумуляторных батарей.
Выход был найден на пути применения импульсных устройств питания светодиодных ламп . По сути, это полупроводниковые пускорегулирующие аппараты компактных люминесцентных ламп, оптимизированные для питания светодиодных ламп. Достоинством импульсных устройств является возможность работы от сетевого (220В) напряжения, высокий КПД, простота управления током стабилизации.
К недостаткам можно отнести высокую цену, броски тока по входу и пульсации выходного тока, снижающие срок работы светодиодов. При некотором усложнении этих устройств, получивших название «LED-драйверы» , сетевые помехи эффективно подавляются. Подобные драйверы выпускаются в интегральном исполнении многими фирмами.
Примером может служить микросхемы серии «LM» понижающих и повышающих драйверов с широтно-импульсной модуляцией компании National Semiconductor. К сожалению, входное напряжение микросхем составляет не более 100В, что затрудняет непосредственное их включение в сеть 220В. Поэтому для светодиодных ламп на сетевое напряжение пока используются драйверы, выполненные на дискретных элементах.
Широкий перечень драйверов для наружной и внутренней установки предлагает компания из Тайваня Mean Well Enterprises. Ее AC/DC преобразователи перекрывают диапазон мощностей от 20 до 300 Вт. Входное напряжение может меняться от 90 до 264В, имеется защита от перенапряжений, коротких замыканий, коррекция коэффициента мощности по входу.
Еще более сложное устройство имеют драйвера с возможностью управления яркостью светодиодных ламп или управления цветом в случае применения в качестве нагрузки светодиодных модулей с трехцветными (RGB) светодиодами .
Для управления цветом применяются специализированные контроллеры с 4 или 6 выходами, памятью программ или входами управления от внешних устройств. Такие контроллеры позволяют получить полные цветовые гаммы, но дополнительно усложняют аппаратуру питания таких ламп.
Управления яркостью светодиодных ламп в случае применения импульсных устройств с широким диапазоном входных напряжений создает немалые трудности. в этом случае не работают. Приходится регулировать параметры выходных каскадов драйверов, что далеко не просто и опять усложняет питание таких источников света.
В итоге получается парадоксальная ситуация: для питания и управления всего одним полупроводниковым переходом, излучающего свет, приходится применять сложные и дорогие устройства, содержащие тысячи или даже десятки тысяч полупроводниковых структур. Учитывая многообразие типов и применений светодиодов, уже сегодня подобрать устройство питания для и ламп с нужными свойствами и параметрами представляет серьезную трудность.
Дальнейшее развитие источников питания и управления видится в создании гибких, универсальных, программируемых драйверов, содержащих достаточно мощный центральный процессор. Внешняя «обвязка» чипов позволит применять их как непосредственно для питания ламп от сети, так и взаимодействовать с внешними управляющими устройствами. Необходимая элементная база существует уже сегодня. Остановка только за удачной конструкцией.
23 декабря 1924 года представители крупнейших компаний по производству осветительных приборов встретились в Женеве (Швейцария) и договорились о создании Phoebus - вероятно, первого в истории промышленного картеля мирового масштаба. Компании обсудили проблему качества продукции. Проблема была в том, что качество ламп накаливания слишком сильно увеличилась, а продолжительность их службы угрожала бизнесу.
Другими словами, лампы служили настолько долго, что начал снижаться объем продаж. В результате договора стандартный срок службы ламп накаливания уменьшили до 1000 часов. Этот договор считается одним из первых примеров запланированного устаревания в промышленном масштабе, а срок службы примерно в 1000 часов сохранился до сих пор.
Примечательно, что с началом продаж новых моделей ламп производители объясняли: уменьшение времени работы связано с тем, что необходимо установить стандарты качества по уровню освещенности и энергоэффективности. Но историки, которые изучают архивные документы Phoebus, говорят, что в новых моделях была только одна значительная техническая инновация: более короткий срок службы нити накаливания. Лампочки просто раньше перегорали.
Сегодня перед производителями светодиодных ламп встает та же проблема. У обычной лампы LED срок службы составляет 25 000 часов, согласно стандарту, после этого они теряют более 30% своей яркости. При условии непрерывной работы это 1041 день, то есть чуть меньше трех лет. В типичном американском домохозяйстве лампочка освещения работает не круглосуточно, а в среднем 1,6 часа в сутки. Таким образом, ресурса светодиодной лампы хватит примерно на 43 года, а ведь на рынке есть и LED-лампы со сроком службы 50 000 часов. На какой устойчивый бизнес можно рассчитывать, продавая такую продукцию?
В наши дни запланированное устаревание продукции стало нормальным технологическим приемом не только для лампочек, но и для бытовой электроники, смартфонов, компьютеров, автомобилей и других товаров. Более того, запланированное устаревание и культ потребления считается стимулом для экономики и поддерживается в национальном масштабе. Во времена Великой депрессии в США некоторые экономисты называли запланированное устаревание продукции «новым богом» для бизнеса.
Примерно с тех пор тезис о необходимости поддерживать «повторное потребление» через запланированное устаревание стал практически непреложной экономической аксиомой. Он лег в основу всей потребительской экономики современности, без которой сложно представить современное общество. Сейчас люди годами работают по 10 часов в сутки без отпусков, чтобы иметь возможность купить новые товары взамен старых, которые запланированно устарели.
Лампочка на пожарной станции в Ливерморе (Калифорния) производства Shelby Electric светит практически непрерывно с 1901 года, уже более 1 миллиона часов. В 2015 года она внесена в Книгу рекордов Гиннесса как лампочка с наиболее длительным сроком службы.
До картельного сговора 1924 года лампы накаливания работали дольше, чем многие современные изделия. Лампочка на пожарной станции № 6 в Ливерморе - выдающийся пример надежности изделий того времени. С номинальной мощностью 60 Вт эта выдутая вручную лампа сейчас работает примерно на 4 Вт, но все так же круглосуточно обеспечивает ночное освещение для пожарных машин на станции. Хотя сейчас она выполняет скорее декоративную функцию, но раньше лампа висела ниже, а при звуках пожарной тревоги перед выездом каждый пожарный считал своим долгом хлопнуть ее на удачу.
По мере того, как домохозяйства все чаще закупают светодиодные лампы вместо обычных лам накаливания, крупные корпорации сейчас подходят к той же опасной черте, к которой приблизились их предшественники более 90 лет назад: объем продаж угрожает начать снижаться. Сейчас лампы LED занимают примерно 7% мирового рынка. По прогнозам аналитиков, к 2022 году их доля увеличится до 50%. В первом квартале 2016 года, по данным Национально ассоциации производителей электрооборудования США, продажи светодиодных ламп в США выросли на 375% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года, и их доля на американском рынке впервые в истории превысила 25%.
Сказать, что у производителей начинается паника, будет преуменьшением.
Есть некоторые намеки, что фирмы пытаются применить старый прием Phoebus по ограничению срока службы, выпуская более дешевые изделия. Например, компания Philips продает по 5 долларов LED-лампочки со сроком службы 10 000 часов. Китайские производители вообще не слишком задумываются о долговечности, выпуская массу дешевых низкокачественных изделий, которые продаются чуть ли не на вес.
Но в наше время невозможно устроить такой же картельный сговор, как в 1924 году, слишком много производителей вовлечены в этот бизнес, а ресурс светодиодной лампы 25 000 часов стал практически стандартом. Поэтому производителям приходится придумывать что-то другое.
Один из логичных приемов - сделать обычные светодиодные лампы частью другого, большего продукта, для которого возможно сохранить запланированное устаревание. Производители рассчитывают на то, что обычные лампочки прошлого станут частью «умных» систем интеллектуального домашнего освещения.
Светодиодные лампочки Philips Hue
Например, компания Philips производит линейку «умных» светодиодных лампочек и контроллеров Hue. Такие лампочки интеллектуально изменяют яркость и температуру света (16 млн цветов), а также объединяются в сеть. Они работают на стандартном сетевом протоколе Zigbee, так что сторонние Zigbee-лампочки тоже имеют возможность подключаться к единой сети.
Полгода назад компания Philips показала пример еще одного нестандартного приема, который дает представление о том, какими способами производители лампочек намерены бороться за свое место под солнцем. В декабре 2015 года она выпустила обновление программной прошивки фирменного сетевого моста, который начал блокировать доступ к Hue API для любой «не одобренной» лампочки. Одобренными считаются те, которые получили сертификат «Друзья Hue» (Friends of Hue). Остальным придется отключиться от фирменной сети фонового освещения Philips и работать автономно. В числе отвергнутых - лампочки Cree, GE, Osram и другие.
Таким образом, производители лампочек начали использовать для своей пользы законодательстве о защите интеллектуальной собственности, а конкретно - пресловутый закон DMCA. Возможно, производители рассчитывают, что в «интернете вещей» законы вроде DMCA позволят им реализовать нечто вроде современного цифрового «запланированного устаревания», когда старые лампы не будут совместимы с более современной электроникой/софтом/интерфейсами.
Хотя физически они могли бы работать еще долгие годы, но де-факто потребителей будут подталкивать к покупкам новых моделей, как сейчас вынуждены поступать, например, покупатели смартфонов из-за постоянной модернизации экосистемы, постоянного выпуска новых версий ОС и программного обеспечения, которое не совместимо со старыми версиями ОС. Проведенные исследования в Европе показали, что потребители меняют смартфоны, в среднем, каждые 2,7 года. Это идеальный пример для подражания со стороны производителей осветительных приборов. Лампочки тоже должны стать частью быстро эволюционирующей и устаревающий аппаратно-программной экосистемы «интернета вещей».
В любом случае, очевидно одно: компания не способна выжить в условиях, если она выпускает продукцию со сроком службы 43 года. Конкуренция со стороны тех же китайских производителей просто вынуждает западные корпорации придумывать, как трансформировать бизнес и сделать новый «продукт» на основе обычных лампочек. У них просто нет другого выхода, кроме как продвигать интеллектуальные системы освещения и концепции типа «интернет вещей», «умный дом» и прочие.
Похоже на то, что производители смирились с неизбежным. Месяц назад компания Philips выделила бизнес осветительных приборов в отдельную компанию Philips Lighting, которую готовит к IPO. Немецкая Osram - еще один из крупнейших производителей ламп освещения - тоже выделил свой двухмиллиардный бизнес по производству ламп в независимую компанию Ledvance, которая сейчас выставлена на продажу. А еще в октябре прошлого года то же самое сделала американская General Electric, третья участница картельного сговора 1924 года, основав дочернюю компанию G.E. Lighting, которую легко будет продать.
Светодиодные лампы - пожалуй, первый массовый товар 21 века, который бросает вызов сложившейся концепции запланированного устаревания. Посмотрим, что из этого выйдет. Экономисты говорят, что переход общества на качественные товары с длительным сроком службы потребует радикальных, системных изменений потребительской экономики, которые, вероятно, вызовут замедление экономического роста в краткосрочной перспективе.
«Это может быть неприемлемо для правительств, которые используют экономический рост как основной индикатор производительности», - писал в своей книге Longer Lasting Products профессор Тим Купер (Tim Cooper), руководитель исследовательской группы по вопросам устойчивого потребления в Ноттингемском университете.
Но он считает, что рано или поздно человечество будет вынуждено отказаться от потребительства в нынешнем виде и перейти на использование продуктов с длительным сроком службы, ремонтируемых, с заменяемыми деталями. Это неизбежно придется сделать просто по той причине, что экологические и материальные ресурсы нашей планеты ограничены и не могут обеспечить бесконечный рост потребления.
Подписывайтесь на Квибл в Viber и Telegram , чтобы быть в курсе самых интересных событий.
Светодиодное освещение стремительно вторгается в наш быт, пытаясь вытеснить уже ставшие привычными энергоэкономичные люминесцентные лампы. Пока это выходит не очень удачно. Малые мощности, узкая направленность света, высокая яркость и слепящее действие светодиодов не позволяют создать комфортное освещение в квартирах. Но это все «детские болезни» новых источников, которые в ближайшее время будут преодолены. А вот проблема питания светодиодных ламп заслуживает более пристального внимания.
Вспомним, что светодиод – это прибор с токовым принципом генерации света. Прямое преобразование электрического тока в свет обусловлено рекомбинацией зарядов в зоне полупроводникового перехода. Если бы эффективность преобразования зарядов в световое излучение было близко к 100%, то это сняло бы ряд серьезных технических и технологических проблем, с которыми сталкиваются изготовители мощных светодиодных ламп сегодня.
Конечно, по сравнению с эффективностью ламп накаливания, не достигающей 3%, и люминесцентных ламп, у которых КПД едва достигает 9%, светодиоды со своими 22% являются неоспоримыми лидерами среди источников света. Тем не менее, 8 из каждых 10 Вт электрической мощности, подведенные к излучающему кристаллу, превращаются в тепло. А отвести его удается с трудом, т.к. кремний является плохим теплоотводящим материалом.
Коротко говоря, светодиоды не переносят высоких температур, а те отвечают приборам тем же: выводят светодиоды из строя, ускоряя диффузионные процессы в полупроводниках. В идеале, при криогенных температурах, время службы светодиода не ограничено. А вот при 100 градусах он, в лучшем случае, составляет 50000 часов.
Поэтому прошли те «золотые» времена, когда маломощный светодиодный индикатор можно было включить через ограничивающий резистор и забыть о его существовании. С ростом эффективности и мощности светодиодов приходится балансировать на зыбкой границе предельно высоких токов и температур.
Первые светодиодные лампы (СЛ) имели простую конструкцию блока питания: токоограничивающий конденсатор, выпрямитель, а дальше последовательная цепочка из излучающих диодов. При этом они имели значительные пульсации светового потока вследствие малой инерционности светодиодов. Применение такие лампы нашли для освещения подсобных помещений, лестничных клеток, табличек с номерами домов.
Но для освещения жилых помещений они оказались совершенно непригодны. В первую очередь, через неудовлетворительные характеристики пульсирующего светового потока. Появление мощных светодиодов и светодиодных модулей мощностью до 50 и, даже, 100Вт вызвало необходимость разработки специализированных блоков питания для их нормальной работы.
Применение линейных стабилизаторов тока для питания светодиодных ламп оказалось приемлемым только для токов до 1А. Несмотря на широкую номенклатуру и прецизионные выходные параметры, микросхемы имели большие тепловые потери, требовали применения радиаторов и в мощных светодиодных лампах не нашли применения. Сегодня отдельные светодиоды и модули имеют встроенные интегральные стабилизаторы, но применяются такие модули в основном при питании от аккумуляторных батарей.
Выход был найден на пути применения импульсных устройств питания светодиодных ламп. По сути, это полупроводниковые пускорегулирующие аппараты компактных люминесцентных ламп, оптимизированные для питания светодиодных ламп. Достоинством импульсных устройств является возможность работы от сетевого (220В) напряжения, высокий КПД, простота управления током стабилизации.
К недостаткам можно отнести высокую цену, броски тока по входу и пульсации выходного тока, снижающие срок работы светодиодов. При некотором усложнении этих устройств, получивших название «LED-драйверы», сетевые помехи эффективно подавляются. Подобные драйверы выпускаются в интегральном исполнении многими фирмами.
Примером может служить микросхемы серии «LM» понижающих и повышающих драйверов с широтно-импульсной модуляцией компании National Semiconductor. К сожалению, входное напряжение микросхем составляет не более 100В, что затрудняет непосредственное их включение в сеть 220В. Поэтому для светодиодных ламп на сетевое напряжение пока используются драйверы, выполненные на дискретных элементах.
Широкий перечень драйверов для наружной и внутренней установки предлагает компания из Тайваня Mean Well Enterprises. Ее AC/DC преобразователи перекрывают диапазон мощностей от 20 до 300 Вт. Входное напряжение может меняться от 90 до 264В, имеется защита от перенапряжений, коротких замыканий, коррекция коэффициента мощности по входу.
Еще более сложное устройство имеют драйвера с возможностью управления яркостью светодиодных ламп или управления цветом в случае применения в качестве нагрузки светодиодных модулей с трехцветными (RGB) светодиодами.
Для управления цветом применяются специализированные контроллеры с 4 или 6 выходами, памятью программ или входами управления от внешних устройств. Такие контроллеры позволяют получить полные цветовые гаммы, но дополнительно усложняют аппаратуру питания таких ламп.
Управления яркостью светодиодных ламп в случае применения импульсных устройств с широким диапазоном входных напряжений создает немалые трудности. Традиционные схемы диммеров в этом случае не работают. Приходится регулировать параметры выходных каскадов драйверов, что далеко не просто и опять усложняет питание таких источников света.
В итоге получается парадоксальная ситуация: для питания и управления всего одним полупроводниковым переходом, излучающего свет, приходится применять сложные и дорогие устройства, содержащие тысячи или даже десятки тысяч полупроводниковых структур. Учитывая многообразие типов и применений светодиодов, уже сегодня подобрать устройство питания для светодиодных лент и ламп с нужными свойствами и параметрами представляет серьезную трудность.
Дальнейшее развитие источников питания и управления видится в создании гибких, универсальных, программируемых драйверов, содержащих достаточно мощный центральный процессор. Внешняя «обвязка» чипов позволит применять их как непосредственно для питания ламп от сети, так и взаимодействовать с внешними управляющими устройствами. Необходимая элементная база существует уже сегодня. Остановка только за удачной конструкцией.
