Как работают точечные светильники и светодиодные лампы в натяжных или подвесных потолках

Точечные светильники

Ассортимент современных светодиодных ламп постоянно расширяется. Они создаются с различными эффектами освещения, техническими характеристиками.

Некоторые производители, стараясь удешевить продукцию, нарушают разработанную технологию, изменяют качество источников света в ущерб долговечности.

Отдельные покупатели не обладают достаточными знаниями в области их эксплуатации, грубо нарушают спланированный производителем режим работы, когда даже самые брендовые модели известных компаний не дорабатывают ресурс даже обыкновенных люминесцентных ламп.

В статье собраны советы домашнему мастеру по учету характеристик точечных светильников при создании интерьера комнаты, а также сделан акцент на учете их технических возможностей, заложенных производителем. Текстовый материал по ходу изложения подкрепляется фотографиями, схемами и видеороликом.

Надеюсь, что эта статья сэкономит ваши нервы и деньги при создании дизайна комнаты, оформлении освещения натяжных или подвесных потолков за счет обеспечения правильных условий для эксплуатации светодиодных светильников.

Условия работы точечных светильников со светодиодами

Эксплуатационные режимы оказывают очень сильное влияние на ресурс и долговечность светодиодного источника света. Особое внимание необходимо обращать на:

  • окружающую температуру;
  • стабильность питающего напряжения;
  • ток, протекающий через полупроводниковый p-n переход.

Окружающая температура

Существует ошибочное мнение, что светодиодный источник при работе не выделяет тепло. Департаментом энергетики США были проведены и опубликованы исследования, касающиеся распределения электрической энергии световых приборов белого цвета. Они представлены нижеприведенной диаграммой.

Доли распределения электроэнергии в источниках света

Она свидетельствует, что у светодиодов разной конструкции на выделение световых волн видимого спектра идет порядка 15-25% затраченной электрической энергии, а остальная часть — 75-85% расходуется на выделение тепла.

Его энергия:

  • снижает продолжительность рабочего ресурса;
  • ухудшает световой поток, качество освещения.

Все испытания оптических характеристик светодиода производители обязаны делать при стандартной температуре p-n перехода +25 градусов Цельсия. У реальных конструкций она может находиться в пределах 60?90ОС, а иногда и выше.

Это может значительно снижать световой поток. Например, исследования работы светодиода при температуре +45ОС со сроком службы 50 тысяч часов выявили графики его уменьшения на уровне 70% от исходного состояния при различных температурах полупроводникового перехода.

Зависимость светового потока светодиода от температуры

Отвод тепла

Каждый точечный светодиодный светильник оборудуется схемой отвода тепла для поддержания оптимальной температуры p–n перехода. В ней учитываются условия эксплуатации и размещение источника света, например, освещение рабочего места сверху вниз.

Схема отвода тепла в светодиоде

Выделяемое в корпусе светодиода тепло расходуется на внутренний теплоотвод и передается на печатную плату, а с нее снимается внешним радиатором, от которого рассеивается в окружающую атмосферу.

Конструкция устройства отвода тепла оказывает существенное влияние на температуру полупроводникового перехода. Излучатель обычно припаян к электронной плате, выполненной печатным монтажом, и состоит из:

  • кристалла;
  • оптики;
  • теплоотвода.

Между печатной платой и радиатором может быть нанесен слой термопасты. У мощных светодиодов используется плата с хорошо проводящей тепло алюминиевой подложкой.

О токе возбуждения

На качество работы светодиода оказывает стабильность тока, проходящего через полупроводниковый переход. Его небольшое снижение ниже установленной нормы ведет к ухудшению светового потока, а превышение — резкому возрастанию температуры, нарушению сбалансированных процессов теплообмена, сокращению ресурса работы.

Поэтому для питания электроэнергией светодиода используют специальные блоки питания.

Что такое световой драйвер

Так называют специальное электронное устройство, предназначенное для питания светодиодов стабилизированным током.

Дело в том, что ток через полупроводниковый переход возрастает быстрее, чем подведенное к нему напряжение.

Зависимость прямого падения-напряжения от тока

Даже незначительное увеличение разности потенциалов на светодиоде может привести к его выгоранию. Поэтому при подключении прибора к сети контролируют потребляемую мощность, управляют ее величиной. Эта функция возложена на световой драйвер.

Он защищает полупроводниковый переход от рабочих колебаний сети, перенапряжений и даже их скачков.

Способы питания светодиодных приборов

Может быть три типа электроснабжения:

  1. низковольтная сеть;
  2. встроенный источник;
  3. интегрированное питание.
Первый способ

Используется специальный трансформатор или другой источник, преобразующий напряжение бытовой сети в низковольтное питание постоянного тока.

Низковольтная сеть питания светодиодных светильников

При работе такая система теряет мощность на:

  • преобразовании напряжения;
  • фильтрации тока и передаче его по проводам;
  • стабилизации процессов.

Она имеет самый низкий КПД.

Встроенный в светильник источник питания

Используется принцип низковольтного питания, когда импульсные электронные источники монтируются непосредственно внутри светильника. За счет этого их подключают напрямую к бытовой сети.

Светодиодная лампа Кукуруза

Дополнительное оборудование увеличивает габариты источника света, но снижает затраты на установку. Тепловой режим может потребовать специальных мер охлаждения.

Интегрированное питание

Этот более новый метод электроснабжения светодиодов основан на внедрении в светильник силовой цепи, объединяющей функции преобразования напряжения со стабилизацией тока.

Потери энергии в источниках питания За счет этого снижаются потери мощности.

Почему сгорают светодиоды

Серьезные научные исследования заявляют о том, что ресурс работы светодиодных ламп составляет от 30 тысяч часов и более. Этот период взят за основу расчета, обеспечивающего экономию денег покупателя и получение прибыли производителем.

На самом же деле после покупки потребитель часто получает разочарование: светодиодная лампа не выработала заявленный срок, перегорела, а заменить ее по гарантии — проблемно.

Основными причинами преждевременного перегорания светодиодов являются:

  1. плохое качество изготовления и монтажа осветительных приборов у конкретного производителя;
  2. технические нарушения электропроводки квартиры;
  3. отклонение эксплуатационных режимов от нормированных параметров.

Отношение производителя к своей продукции

Брендовые модели

Они отличаются:

  1. интегрированным твердотельным светодиодным драйвером, устойчивым к перенапряжениям в бытовой сети и хорошо обеспечивающем стабилизацию тока через полупроводниковый переход;
  2. прочным пластиковым корпусом, стойким к перегреву;
  3. сбалансированной системой отвода тепла, выделяемого при работе светодиодов;
  4. качественным монтажом деталей, выполненным промышленными роботами в автоматическом режиме.

Они проходят серийную проверку качества в заводских условиях, отвечают требованиям надежности. За все это потребителю приходится платить деньги.

Продукция «No Name»

Здесь можно встретить различные маркетинговые приемы, завлекающие покупателя приобрести дешевую светодиодную лампу. Часто они сопровождаются нарушением технологии, ведущей к снижению ресурса.

Упрощенное питание

Индивидуальная низковольтная сеть электроснабжения светильников в отдельных случаях может характеризовать низкое качество светодиодной продукции.

LED Driver

Но часто встречаются другие нарушения:

  • получение низкого напряжения за счет использования простого токоограничивающего резистора, который не способен регулировать токи и бороться с перенапряжениями;
  • включение в блоки питания электролитических конденсаторов, имеющих склонность к закипанию электролита и взрыву при повышенном нагреве.
Завышенный световой поток

Покупатели в магазине любят проверять свечение ламп «на глаз», оценивая ее работу по яркости свечения и дизайну корпуса. Это обстоятельство умело используют недобросовестные производители. Они могут:

  • изготовить красивый светильник;
  • повысить его световой поток за счет увеличения тока возбуждения полупроводникового перехода.

Такой подход обеспечивает хорошие продажи, но значительно снижает ресурс работы.

Не стойкий к температуре пластик или слабый корпус

Оба этих приема снижают конечную стоимость продукции, но не обеспечивают ее длительную работу.

«Холодный» монтаж

Технология холодной пайки применяется для цепей, работающих с запасом прочности. При превышении нагрузки такой контакт способен к разрушению.

Плохой теплоотвод

Это наиболее распространенная причина повреждения светодиода. Для отвода с него тепла может использоваться термопаста.

Термопаста у светодиодных светильников

Она отличается качеством, рабочим ресурсом, способом нанесения. Если слой высох или на производстве нанесен только частично, то хорошего теплоотвода просто не будет, а светодиод — перегорит.

Надежность электропроводки

Низкое качество питания, подаваемого на светодиодную лампу, может значительно сохранить ее ресурс. Этот вопрос способна осложнить старая проводка с плохими контактами или слишком частые отключения и включения света.

Искрения в схеме

Изношенная изоляция электрических проводов является причиной возникновения не только токов утечек, но и перегрузок или токов коротких замыканий. Такие режимы отрицательно сказываются на работе полупроводниковых элементов.

Частично решить вопрос можно за счет использования УЗО, отключающего токи утечек и дуговой защиты типа УЗМ-51, работающей при появлении микро дуги.

Диаграмма работы устройства многофункциональной защиты

Они помогут выявить проблемные места, своевременно устранить неисправность.

Частые коммутации

Светодиодное освещение создается для продолжительной работы. Оно не предназначено для частого отключения и включения. При коммутациях любых цепей всегда возникают переходные процессы, которые протекают кратковременно, но создают не расчетные броски токов или напряжения.

Некачественный световой драйвер может не справиться с частыми переключениями, чем вызовет перегорание полупроводникового перехода.

Даже красивая светодиодная люстра с пультом дистанционного управления, создающая эксклюзивные световые эффекты, может преждевременно выйти из строя при слишком частых переключениях: праздничная обстановка не создается ежедневно, она отличается от обычного рабочего состояния.

Световые эффекты светодиодной люстры

Эксплуатационные режимы

Часто владелец квартиры сам создает условия, ухудшающие работу светодиодных ламп.

Как возникает перегрев корпуса

В наших жилищах еще очень широко используется радиаторы отопления. Они довольно специфично, например, по сравнению с теплым полом, обогревают комнаты.

Теплый пол и радиаторы отопления

Воздух нагревается от батареи и поднимается вверх, концентрируясь под потолком. При охлаждении он движется вниз. Если посередине высоты комнаты температура составляет порядка 20ОС, то вверху — уже 26.

Теперь представим, что в квартире поддерживается режим около 25 градусов. Тогда под потолком будет за 30. А ведь там расположены натяжные или подвесные конструкции, содержащие точечные светильники и светодиодные лампы, выделяющие дополнительное тепло.

Это значит, что условия теплоотвода с полупроводникового слоя уже затруднены владельцем квартиры. Ему требуется продумывать систему вентиляции или искать другие пути для дополнительного охлаждения корпуса.

О способах ремонта светодиодных светильников

Этим вопросом обычно интересуются радиолюбители, которые умеют держать паяльник в руках и любят повозиться с электронными деталями. Твердотельные элементы, входящие в конструкцию, позволяют выполнять элементарный ремонт даже в домашних условиях.

Обычно светодиодная лампа состоит из одной последовательной цепочки собранных полупроводниковых p-n переходов или нескольких аналогичных. Они подключаются к световому драйверу, работающему как обычный блок питания.

Конструкция светодиодной лампы

В этой цепочке может выгореть один или несколько p-n переходов.

Перегоревшие светодиоды в светильнике

При ремонте достаточно их заменить аналогичными: работоспособность светильника будет восстановлена. Разумной мерой у дешевых светильников является небольшое ограничение тока возбуждения за счет включения в схему емкостного сопротивления.

Довольно часто можно встретить советы о шунтировании перегоревшего светодиода дополнительной перемычкой. Такая мера восстановит работу светильника, но стоит учесть, что ток через всю последовательную цепочку будет увеличен за счет исключения из схемы сопротивления поврежденного p-n перехода. Это нарушит оптимальный тепловой режим и величину светового потока, сократит ресурс.

Если поломался световой драйвер, то для его ремонта потребуются более квалифицированные действия. Однако, светодиодные лампы покупают не единичными экземплярами, а у радиолюбителей скапливаются различные детали от них, включая и исправные элементы питания. К ним можно подключить цепочки из исправных светодиодов.

Рекомендую также посмотреть видеоролик владельца TVAIIStory’s «Ремонт светодиодной лампы».









Напоминаю, что сейчас вам удобно задать вопросы в комментариях и поделиться этим материалом с друзьями в соц сетях.

Ссылка на основную публикацию