Короткая жизнь и эффектная смерть бюджетной светодиодной лампы

в 14:41, , рубрики: diy или сделай сам, LED, led-лампы, деградация, надежность, Научно-популярное, пластификаторы, светодиодные лампы, срок службы, Электроника для начинающих

Формальный обзор этих ламп был опубликован на другом ресурсе и я не планировал к ним возвращаться. Однако вчера вечером в моей комнате раздался негромкий хлопок и квартира погрузилась в темноту. Выбило автомат защиты. После восстановления освещения выяснилось, что так эффектно скончалась эта лампа.
Поэтому я решил формальный обзор удалить, а материал переработать, дополнить и опубликовать здесь.

Изначально лампы привлекли мое внимание тем, что в них используются светодиоды типа 7020SMD (88 шт.). Лампа имеет световой поток 700 лм, что соответствует лампе накаливания мощностью 60 Вт. Т.е. я использую их как замену таких ламп в светильниках. В частности, упоминаемый в другом материале кухонный светильник
image
как раз в настоящее время содержит 4 таких лампы. Они до сих пор работают, прежде всего, я полагаю, благодаря тому, что светильник на кухне почти всегда включается на короткий (не более 30 мин.) промежуток времени.

Характеристики исходных СДЛ Buybay Foxanon 7Вт 700 лм

Выглядит лампа так (фото из онлайнового магазина)
image
Я заказывал лампы с цоколями Е27 и Е14 (теплого и холодного свечения).

Фото горящих светодиодов
image
Любопытно несимметричное расположение светодиода под пленкой люминофора.

Напомню, методы оценки описаны в книге.
В таблице ниже приведены сведения для лампы холодного света с цоколем Е27
image

Переходные характеристики
image
Снижение электрической мощности на 8% выглядит приемлемым. А вот падение освещенности (т.е., фактически, светового потока) на 21% — это слишком много. Это косвенно указывает на слишком высокую температуру СД, т.е. неудовлетворительно организованное охлаждение. По сравнению с более поздними разработками данная лампа имеет отверстия в верхней части прозрачного колпака. Более новые лампы имеют длинные прорези практически на всю длину колпака.

Я делал два заказа. Первый раз это были только лампы с цоколем Е27. Их характеристики (в т.ч. освещенность по люксметру) были практически идентичны. Однако, когда затем я заказал лампы Е27 и Е14 — получил лампы совсем другого качества. Это выражалось:

  • в сильном разбросе значений освещенности
  • в разбросе значений электрической мощности — от 5.6 до 7.3 Вт
  • в разбросе значений Км: почти все лампы имеют ~0.5, но одна лампа показала 0.77.

Затем, драйвер в лампах с цоколем Е14 отличались от таковых в цоколе Е27
Е27 (фото с сайта продавца)
image
Е14 (сфотографировано мною)
image
Что характерно, при разборке лампы оторвался припаянный сетевой провод.
Т.е. качество сборки ламп невысокое и варьирует от партии к партии.

Осмотр места происшествия
Лампа с цоколем Е14 работала в настенном бра в горизонтальном положении в цилиндрическом светорассеивателе (торцы открыты). Использовалась с начала января текущего года по 7 марта, порядка 5 часов в сутки. Т.е. всего порядка 60х5=300 часов. Напомню, производитель обещал 100 000 часов, т.е. лампа отработала 0.3% заявленного ресурса.

Рассмотрим отдельные части сгоревшей СДЛ
Драйвер
image
оборотная сторона
image
Я плохо разбираюсь в электротехнике, но — похоже — поврежден трансформатор и выгорели детали на печатной плате. Причем сгорели соверешенно конкретно, судя по количеству копоти на пластике цоколя. При этом один из сетевых проводов оторван (на первом снимке слева белого цвета).

Массив светодиодов
Прежде всего бросается в глаза изменившийся внешний вид СД
image
Они стали чуть темнее, люминофор прозрачнее, а сами кристаллы СД выделяются темными точками. Это указывает на воздействие высокой температуры.
Вот сравнение исходного и проработавшего 300 часов СД
image
(они выглядят более светлыми по сравнению с предыдущей картинкой, т.к. подсвечены холодными светодиодами USB-микроскопа, а баланс белого не корректировался). Очевидно, что кристалл СД работал при очень высокой температуре.

Защитный пластиковый колпак
Для начала фото нового (справа) колпака в сравнении с поработавшим
image
Обращает внимание обилие копоти. Более интересно наличие линейных (игольчатых) кристаллов в нижней и верхней части. Вот нижняя часть более крупно
image
Внизу цилиндрическая полоска темного цвета — это место, где алюминиевая горизонтальная часть блока светодиодов ближе всего примыкает к пластику. Игольчатые кристаллы находятся чуть выше. Это картина, типичная для химического процесса возгонки. Так, к примеру, можно очищать нафталин — помещать его в нагретую баню, его молекулы будут переходить в газообразное состояние, а затем конденсироваться в холодной части аппарата для возгонки (обычно охлаждается проточной водой) в виде кристаллов. Т.е. в месте максимального примыкания горячей алюминиевой детали температура была настолько высокой, что либо полимер деградировал на фрагменты, либо (более вероятно) из него выделялись отдельные компоненты. Которые затем и конденсировались в виде игл неподалеку, где температура уже ниже. (Замечу, что возможно и выделение веществ из текстолита или иных компонентов драйвера.)
Блок СД содержит две подобных горизонтальных круглых металлических детали. И действительно, в верхней части колпака наблюдается аналогичная картина
image
Игольчатые кристаллы видны в нижней части кадра. Любопытно, что в верхнем правом углу видны капли жидкости. Наиболее вероятно, что это пластификатор (цитата из Вики: «Пластификаторы — это вещества, которые вводят в состав полимерных материалов для придания (или повышения) эластичности и (или) пластичности при переработке и эксплуатации. Пластификаторы облегчают диспергирование ингредиентов, снижают температуру технологической обработки композиций, улучшают морозостойкость полимеров, но иногда ухудшают их теплостойкость. Некоторые пластификаторы могут повышать огне-, свето- и термостойкость полимеров.»). Наиболее широко известным (но безымянным для подавляющего большинства людей) в быту пластификатором является сложный эфир дибутилфталат. Поскольку это средство от комаров. Это я к тому, что такие жидкости имеют очень высокую температуру кипения, низкую летучесть и практически безвредны для человека (если только не принимать их внутрь).
Появление кристаллов и капель может быть обусловлено двумя причинами (скорее всего, их сочетанием): низкое качество пластика защитного колпака и слишком высокая рабочая темпетура СДЛ. Капли собрались в верхней части колпака потому, что там самая холодная область.

Что можно сказать в заключение?
Из плюсов можно упомянуть достаточно высокую эффективность порядка 100 лм/Вт и невысокую цену (порядка 140 руб за штуку).

Минусов намного больше.
• разброс в качестве ламп
• сильный разброс в значении светового потока от экземпляра к экземпляру
• низкое значение индекса цветопередачи для ламп холодного свечения
• слишком большой спад освещенности при прогреве лампы до рабочей температуры
• неоптимальная конструкция защитного колпака, что затрудняет охлаждение
• реальная рабочая температура СДЛ слишком высока, что приводит к деградации всех ее частей: драйвера, кристаллов СД, люминофора и даже защитного колпака
• плохой драйвер, что выражается в
— низком коэффициенте использования мощности
— в лампах без уведомления могут использоваться драйверы разных типов
— выход из строя сопровождается выделением большого количества сажи, при этом драйвер ремонту не подлежит

Покупать такие лампы для использования без доработки нет смысла. Доработка — как минимум — должна включать ревизию драйвера и улучшение вентиляции (дополнительные отверстия или прорези в пластике цоколя и защитного колпака).

Автор: Elpi

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля