Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2

в 9:35, , рубрики: diy или сделай сам, lamp, lamp led, LED, взгляд изнутри, внутренности, гаджеты, Железо, лампы, микрофотография, оптическая микроскопия, разборка, светодиоды, электрическая схема, Электроника для начинающих, Энергия и элементы питания

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 1
Привет, мои маленькие любители гик-харкора!

В первой части обзора светодиодных ламп мы остановились на спектральных характеристиках, настоящие две части – ибо материала накопилось предостаточно – будут посвящены внутреннему убранству ламп и некоторым их интересным конструкционным особенностям.

Вступительное слово

Конечный потребитель видит лишь внешность лампочки и оценивает свойства того или иного осветительного прибора, исходя из описания на упаковке и, собственно, самих свойств лампы, которые проверяются либо опытным путём, либо благодаря обзорам и сравнениям. Однако, он редко задумывается над тем, а что же всё-таки спрятано у LED-лампы под капотом цоколем.

Внутреннее устройство таких «высоко технологичных» ламп зачастую позволяет понять, на чём сэкономил производитель в угоду конкуренции и низкой отпускной цене, от чего пришлось отказаться, какие компоненты были использованы и как скоро они выйдут из строя. Ведь LED-лампочка редко выдерживает заявленные 50 000 часов в режиме «включено», ранво как вследствие износа компонент драйвера (ёмкостей, например), так и перегорания миниатюрных светодиодов.

Давайте попробуем вместе пройтись по внутреннему миру уже знакомой нам чёртовой дюжины ламп, и выявить победителя не только по одёжке спектральным характеристикам, но и по «технологиям и инженерии».

Пациенты на трепанацию

Несмотря на то, что на тестирование было представлено 13 ламп, не имеет большого смысла разбирать одни и те же лампы, которые отличаются лишь разной цветовой температурой, поэтому сократим объём работы на тройку ламп, оставив лишь 10 из них:
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 2
Из каждой пары ламп Gauss рассмотри только одну из них

Данная статья будет разбита на две части, чтобы не утомлять читателя длинным чтивом. Но начнём мы с самого простого (ламп в корпусе E14 и GU5.3), чтобы во второй части прийти к относительно сложным лампам в цоколе E27 с «навороченным» драйвером.

Светодиодные лампы в цоколе E14: каста аутсайдеров или сплошное разочарование

В первой части обзора мы увидели, что лампы в данном исполнении обладают не самыми лучшими характеристиками при прочих равных условиях. В частности, это обусловлено небольшим объёмом цоколя для размещения драйвера. При этом зачастую сам производитель не особо заморачивается над тем, как драйвер разместить, отдавая предпочтение простым решениям, но обо всё по порядку.

Начнём с лампы Ecola. Светорассеиватель оказался пластиковым, однако он никаким образом кроме небольших защёлок не закреплён на лампе, хотя вполне его можно было бы и на герметик посадить. Светодиодная сборка просто-напросто приклеена к теплорассеивателю на толстый скотч. «WTF?!» – раздаётся логичный вопрос из зала. Дада, сборка даже не прикручена, а просто зафиксирована поворотным держателем! Признаться честно – очень странное решение по всем пунктам.

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 3

Установленный драйвер самый простой из всех возможных – ёмкостной. Вы можете такой собрать в домашних условиях: диодный мост и пара RC-контуров. Не удивительно, что лампа имеет запредельный коэффициент пульсации, от которого в любом случае будут уставать глаза, хотя для размещения нормального драйвера места более чем достаточно, но об этом чуть ниже. Отчасти положительный момент: конденсаторы CBB, то есть защищённые, если можно так выразиться, от нагрева, но не все и расположенные в холодной части лампы. Первый резистор в том числе выполняет функцию «плавкого предохранителя», защищая от КЗ в лампе и избыточного потребления мощности.

Кстати, если Вы знаете, в чём основное отличие CBB конденсатора от обычного, плюсы и минусы их монтажа и эксплуатации – милости просим в комментарии поделиться своим знанием.

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 4
CBB — это большая коричневая бандура на плате драйвера. «Comp» обозначает марку используемого диодного моста

Расположение диодов последовательное. Всего на алюминиевой подложке расположено 12 сборок светодиодов по 3 в каждом. На фотографии ниже даже видны соединяющие отдельные сборки диодов медные контакты.

Последовательное или параллельное подключение: что лучше?
Ещё со времён первой статьи о лампах шёл спор о том, какое подключение светодиодов внутри лампы лучше: последовательное или последовательно-параллельное?! Однозначного ответа дать сложно: с одной стороны последовательное подключение опасно тем, что из-за выхода из строя одно единственного небольшого диода, откажет вся лампа целиком; с другой стороны, непонятно, насколько хватит ресурса второго светодиода в последовательно-параллельном подключении, если выйдет из строя диод первый и, таким образом, изменит токи и напряжения в сборке.

Светодиоды довольно маленькие для таких больших SMD-корпусов, всего 132 на 83 микрон. Для сравнения средняя толщина волоса человека составляет 80-100 микрон. C чем может быть связано размещение таких маленьких диодов в таких больших корпусах? Возможно, с попыткой создать равномерное освещение при жёстких рамках по рассеиваемой мощности или банальном использовании одних и те же светодиодов для ламп разной мощности?!

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 5

Конечно, я не забыл о моих маленьких любителях гик-порно, поэтому особо удачные варианты фотографий, полученных с помощью оптического микроскопа, будут идти отдельным пунктом после каждой лампы.

High-resolution geek porn
Светодиодные чипы при 50-кратном увеличении:
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 6

И 100 кратном увеличении:
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 7

Далее мы рассмотрим лампу компании Lexman. Проблемы и недостатки аналогичны лампе от Ecola: рассеивающая колба закреплена только лишь на защёлках, то есть ни о какой герметичности и речи быть не может. Тонкий слой сухого герметика, который никак не удерживает светорассеиватель, в расчёт принимать не будем. Нейтраль механически закреплена цоколем лампы и никак не припаяна к нему, сборка светодиодов крепится так же с помощью поворотного кольца, но оно хотя бы посажено на пару капель герметика, и, конечно же, простейший драйвер без претензий на подавление мерцания.

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 8

Интересно, что на плате два конденсатора поставлены параллельно. Странно, разве сложно было найти один на 4 с небольшим микроФ и таким образом уменьшить драйвер?!

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 9

В 16 боксах, соединённых последовательно, находится по 2 светодиода размером 269 на 94 микрона. Стоит, однако, отметить, что компания Lexman использует оригинальные светодиоды с оригинальным расположением контактов и микроструктурой, которые не похожи ни на один и рассмотренных образцов.

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 10

High-resolution geek porn
Вариации картинки при изменении фокусного расстояния:
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 11

И наконец, лампа от «любимой» многими фирмы Wolta. Несмотря на то, что светорассеиватель вроде как, и приклеен к корпусу лампы, но и он снимается относительно легко и просто. Внутри сборка светодиодов закреплена на аналогичный ранее рассмотренному поворотный механизм – не любят ребята сажать на шурупчики, видимо. Но вот распределение термопасты под этой сборкой далеко от идеального: есть места, которые просто не имеют термоконтакта с корпусом, а значит являются первыми кандидатами на перегорание при длительном использовании.

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 12

Драйвер аналогичен рассмотренным ранее образцам, то есть ёмкостной. Хотя существенное отличие заключается в дополнительном конденсаторе С1 на входе, который, по всей видимости, служит для дополнительной стабилизации входящего напряжения.

Комментарий от Alexeyslav:

Это обычный блокировочный конденсатор. Защищает сеть/лампу от ВЧ импульсов и заодно играет роль гасящего конденсатора для токов утечки(а надо ли?).

Проблема емкостных балластов в том что они рассчитаны на работу в сети с определенной частотой, для импульсов и ВЧ помех сопротивление конденсатора минимально и соответственно светодиоды испытывают токовый шок(который ограничен только сопротивлением резистора-предохранителя) в условии грязной сети поскольку высшие гармоники напряжения проходят через гасящий конденсатор беспрепятственно, особенно в моменты включения когда выключатель «искрит» (еще один фактор долголетия таких ламп — качественный выключатель).

Вообще, для таких случаев лучше было бы использовать в качестве гасящего элемента индуктивность, но это технологически сложнее

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 13

Светодиоды расположены на гибком текстолитовом диске – интересное решение, позволяющее уменьшить вес лампы и, как мне кажется, улучшить теплообмен. Всего установлено 26 SMD боксов, в каждом из которых спрятано по 2 светодиода. При этом физические размеры светодиодов всего-навсего 123 на 60 микрон – именно поэтому пришлось установить их так много в одну лампу.

«Отличительной» особенностью оказался тот факт, что гель с люминофором настолько тонкий, что под ним видны сами диоды и соединяющие их контакты. Конечно, я понимаю, что заявлено было 4000К, но такой тонкий слой люминофора не может соответствовать даже 4000 и мы закономерно имеем 4300К вместо 4000К.

Ещё немножко дёгтя. Возможно, это лишь искажение изображения, но поверхность самих светодиодов имеет неровности (указано стрелочками), которые могут соответствовать дефектам, полученным при росте слоёв, что безусловно негативно влияет на светотехнические характеристики светодиодов.

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 14

Светодиодные лампы в цоколе GU5.3: и всё-таки сделать качественную лампу можно!

Итак, следующая группа – лампы в цоколе GU5.3. Постараемся быстренько пройтись по ним в алфавитном порядке. Стоит сразу же оговориться, что ВСЕ протестированные лампы имеют неизолированную/негерметизированную сборку светодиодов (на защёлках), а, следовательно, их применение в помещениях с высокой влажностью может быть небезопасно!

Первой под нож отправляется лампа от компании ASD. Лампа компании ASD разбирается легко – всего пара винтиков, на которых и крепится сборка LED, и готово. На этот раз ввод надёжно припаян, а не зафиксирован механически. Термопаста аккуратно тонким слоем нанесена на алюминиевый теплоотводящий кожух, так что проблем с перегревом быть не должно.

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 15

Драйвер, как и у всех ламп в цоколе E14, представляет собой диодный мост и пару конденсаторов. 14 SMD диодных блока соединены последовательно и образуют круг. Интересно, что потенциально на алюминиевой подложке может быть размещён второй круг светодиодов (параллельно первому), медные посадочные места отчётливо просматриваются на ней.

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 16

Размер самого LED всего-навсего 251 на 83 микрона, при этом диод, запакованный и залитый люминофором, имеет размеры ~ 3 на 1 мм. Мне почему-то кажется, что люминофор в данном случае используется не самым оптимальным способом: края практически не участвую в поглощении синего света.

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 17

High-resolution geek porn
Просто светодиодная красота:
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 18

Далее рассмотрим лампу от компании Gauss. Схожая конструкция и схема разборки: крышка на защёлках и пара болтиков. Входные контакты хорошо припаяны, и плату драйвера достать проблематично. Правда, вот распределение термопасты по алюминиевому корпусу, откровенно говоря, подкачало… Не с этим ли связаны проблемы при тестировании спектральных характеристик?!

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 19

Основное достоинство лампы – низкий коэффициент пульсаций, который достигается благодаря отличному драйверу. Конечно, в драйвере используется лишь индуктивность, а не полноценный дроссель, как в обратноходовом выпрямителе, однако этого достаточно, чтобы получать относительно стабильный световой поток.

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 20
Маркировка чипа IC следующая: EP2832 // 13729A // APD45. Нужна помощь знатоков!

14 боксов с двумя диодами в каждом подключены последовательно, при этом в каждом отдельном SMD-компоненте находится по два диода размерами 213 на 73 микрона, которые чем-то напоминают диоды от ASD, не правда ли?! По крайней мере, технология изготовления самих диодов идентична.

К тому же, тут всплыл другой существенный недостаток данной лампы – слишком тонкий слой люминофора, покрывающий синие диоды…

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 21

High-resolution geek porn
Редко, когда удаётся получить настолько ровно лежащий чип (не забывайте, все LED модули меньше человеческого волоса!):
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 22

И ещё немножко поиграемся с фокусом:
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 23

И наконец-то, мы добрались до последней на сегодня светодиодной лампы от компании Pulsar. Поганое качество ламп от данного производителя, проявленное на этапе тестировании спектральных характеристик, обнаружилось и при разборе лампы.

Светорассеиватель приклеен на две-три капельки клея, поэтому может создаться ложно впечатление о герметичности лампы, хотя это не так. Далее – отвратное качество пайки, скорее всего, ручной. А в довершении всего оказалось, что светодиодный модуль посажен на два мизерных пятна термопасты в центре, при этом алюминиевый теплоотводящий корпус зачем-то покрыт довольно толстым слоем краски, что не способствует отводу и эффективному рассеиванию тепла. Стоит ли удивляться, что в предыдущем тесте лампа умудрилась прожечь лабораторный держатель из пробки.

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 24

Драйвер выполнен из «настолько качественных» материалов, что даже небольшой изгиб в попытках рассмотреть маркировку конденсатор стал для него фатальным. Опять же не понятно, почему вместо двух 0.33 и 0.5 микроФ конденсаторов не поставить один на 0.83 мкрФ?! С чем-то подобным мы уже сталкивались при рассмотрении лампы Lexman.

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 25

А вот сами светодиоды выполнены по интересной технологии. Вместо того чтобы помещать два или три диода в один SMD-бокс, была использована одна монокристальная сборка из 6 диодов. Конечно, каждый из них в размерах совсем крохотен (125 на 84 микрона), но вместе они составляют один светоизлучающий квадрат со стороной 252 микрона.

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 26

High-resolution geek porn
Оригинальное решение DoC (Diodes on Crystal) по аналогии с SoC:
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 27

И ещё немножко поиграемся с фокусом:
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 28

Сухой остаток

Осталось подвести предварительные итоги:

  • Сапфировая подложка светодиодов ламп Ecola выполнены по старой технологии, которая встречалась ранее как у китайских светодиодных ламп, так и у ламп отечественного производства
  • Светодиоды в лампах Lexman изготовлены по интересной и уникальной в своём роде технологии
  • А вот LED ламп Gauss, Pulsar и ASD схожи по морфологии подложки, даже размеры, равно как и геометрия чипов ASD и Gauss не так сильно различаются
  • Большинство ламп имеют примитивный ёмкостной драйвер, что существенно снижает их потребительскую ценность (помним про коэффициент пульсации светового потока в 12-15 %), хотя фирме Gauss удалось всё же в корпусе GU5.3 разместить достойный драйвер, которой эффективно подавляет такие пульсации

Геометрические характеристики и связанные с ними удельные характеристики ламп запишем в таблицу, что затем сравнить с лампами E27:

Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 - 29

To be continued…

NB: Автор статьи не является профессиональным инженером-электриком, поэтому если вы заметили ошибку или оплошность при составлении эквивалентной электрической схемы, то пиши, пожалуйста, в ЛС.

PS: На закуску, без каких-либо намёков на рекламу хочется предложить интересный веб-сайт китайского производителя различных драйверов и преобразователей. Пока готовилась статья, компания сменила имя с iWatt на Dialog Semiconductors и, соответственно, обновила сайт, на котором можно найти уйму полезной информации, как например, электрические схемы и полные раскройки PCB плат для производства, а также всеми необходимыми параметрами и номенклатурой компонентов. Например, как сделать димируемый драйвер – инструкция по применению. Пользуйтесь на здоровье, если хотите поэкспериментировать!

Автор: Tiberius

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля