Как заменить люминесцентную лампу на светодиодную?

LED лампы по многим параметрам соответствуют люминесцентным: размеры и внешний вид, яркость свечения, одинаковый цоколь. Отличаются светодиоды от ламп дневного света длительным сроком службы, источником света и отсутствием надобности в специальной утилизации. Благодаря такой схожести появилась возможность сэкономить — заменить в вышедших из строя или устаревших светильниках только источник света, оставив прежний каркас.

Замена люминесцентных ламп на светодиодные не требует особых навыков — при наличии алгоритма действий с переделкой самостоятельно справится и домашний мастер.

Преимущества переделки

Минимальное значение продолжительности работы LED лампы, заявленное производителями, — 30 000 часов. Многое зависит от светоэлементов и электронного балласта. Но выгода переделки люминесцентного прибора освещения очевидна по ряду причин.

Рассмотрим, что лучше — LED светильники или лампы дневного света:

1. Главное отличие люминесцентных ламп от светодиодных — энергозатратность. Люминесцентные приборы затрачивают на 60% больше электричества.
2. Светодиодные осветительные приборы более долговечны в работе. Среднее значение продолжительности службы — 40-45 тысяч часов.
3. Светодиоды не нуждаются в обслуживании и ревизировании, достаточно убирать пыль и иногда менять трубки.
4. LED трубки не мигают, их целесообразно устанавливать в детских учреждениях.
5. Трубки не содержат ядовитых веществ, не требуют утилизации после окончания срока службы.
6. Светодиодные аналоги люминесцентных ламп работают и при перепадах напряжения в сети.
7. Следующее преимущество светодиодов — наличие моделей, рассчитанных на работу от напряжения питания от 85 В до 265 В. Для лампы дневного света требуется беспрерывное питание в 220 В или близко к этому.
8. LED аналоги практически не имеют недостатков, исключение — высокая стоимость премиум моделей.

Схема запуска

Когда подключение лампочки произведено, необходимо убедиться в ее правильности и в исправности пускорегулирующих аппаратов. Для проведения тестов нужно иметь мультиметр, при помощи которого можно проверить катодные тела накала.

Разрешенный уровень сопротивления не превышает 10 Ом. Если мультиметр указал сопротивление как бесконечное, то не нужно торопиться выбрасывать лампу. Это устройство еще сохраняет работоспособность, но применять его необходимо в системе холодного запуска. Теперь можно пробовать запустить светильник.

Внимание! В обычных условиях провода стартера разомкнуты, а его конденсатор не позволяет постоянному току проходить. Проще говоря, мультиметр должен показывать достаточно высокое сопротивление, которое может быть больше 100 Ом.

В заключении нужно отметить, что схема люминесцентной лампы достаточно тяжелая, которая не под силу обычному человеку. Но существует множество вариантов, благодаря которым работа значительно упрощается. Важно помнить о том, что детей нельзя допускать к этому виду деятельности. При монтаже светильника нужно обесточить все помещение.

Переделка светильника с электронным ПРА

Если модель осветителя более современная — электронный ПРА дроссель и нет стартера — придется приложить усилия и изменить схему подключения светодиодных трубок. Составляющие светильника до замены:

• дроссель;
• провода;
• колодки-патроны, расположенные по обоим бокам корпуса.

От дросселя избавляемся в первую очередь, т.к. без этого элемента конструкция станет легче. Откручиваете крепление и отсоединяете провода питания. Воспользуйтесь для этого отверткой с узким наконечником или пассатижами.

У светодиодов есть особенность — 2 контакта на цоколе в виде штырьков соединены между собой жестко. А у люминесцентных трубок контакты соединяются нитью накала, которая при раскалении зажигает пары ртути.

В осветительных приборах с электронным ПРА не используется нить накала, и между контактами пробивается импульс напряжения.

Между контактами с жестким соединением не так просто подать 220 В.

Чтобы убедиться в правильной подаче напряжения, вооружитесь мультиметром. Настройте прибор на режим измерения сопротивления, дотроньтесь измерительными щупами до двух контактов и сделайте замеры. Табло мультиметра должно показать нулевое значение или близкое к нему.

У ЛЭД светильников между выводящим контактами находится нить накала, у которой есть свое сопротивление. После подачи напряжения через нее нить накаляется и приводит лампу в работу. Дальнейшее подключение светодиодной лампы рекомендуется делать 2 методами:

• без демонтажа патронов;
• с демонтажем и установкой перемычек между контактами.

Конструкция лампы дневного света

Для того чтобы разобраться, как функционирует люминесцентная лампа, необходимо хотя бы поверхностно изучить ее конструкцию. В состав лампы входит тончайшая цилиндрическая колба из стекла, которая обладает разным диаметром и формой.

Разновидности ламп:

• прямые;
• кольцевые;
• U-образные;
• компактные (с цоколем Е14 и Е27).

Несмотря на то, что все они различаются по своему облику, в них всех есть внутри люминесцентное покрытие, электроды и заполнено это все инертным газом, в котором присутствует ртуть в парообразном состоянии. Электроды внешне похожи на маленькие спирали, которые приобретают высокую температуру на несколько секунд и поджигают газ. С помощью данного газа люминофор (которым обработана колба лампы), начинает светиться. Поскольку спирали для розжига обладают небольшими габаритами, то обычное напряжение, из квартирной электросети для них непригодно. Для этого используют специализированные изделия – дроссели, которые позволяют регулировать силу тока до нужного значения, с помощью индуктивного сопротивления. Кроме этого, чтобы спираль загоралась лишь на миг и не перегорела раньше срока, применяют еще один прибор – стартер, который позволяет после поджигания газа в колбе лампы, выключить накал электродов.

Без демонтажа

Отказаться от демонтажа патрона — более простой способ: нет необходимости разбираться в схеме, мастерить перемычки, лезть в середину патрона и возиться с контактами. До демонтажа нужно купить несколько зажимов Wago. Уберите провода, ведущие к патрону, на расстояние 1-2 см. Заводите их в зажим Wago.

Аналогичные действия проделайте с другой стороны осветительного прибора. Остается подать в клеммник с одной стороны фазу, с другой — ноль. Если не удалось приобрести зажимы, скрутите провода под колпачок СИЗ.

Причины выхода из строя

Достаточно часто потребители, столкнувшиеся с проблемой прекращения работы или ухудшением параметров свечения люминесцентных ламп, задаются вопросом поиска причин неисправности.

Наиболее частыми причинами выхода люминесцентных ламп со строя являются:

• перегорание нити накала – характеризуется полным отсутствием свечения;
• нарушение целостности контактов – также не дает лампе загореться;
• разгерметизация колбы с последующим выходом инертного газа – характеризуется вспышками оранжевого цвета;
• перегорание стартера, пробой его конденсатора – мерцание, неспособность долго запуститься, черное пятно возле контактов;
• обрыв обмотки дросселя или пробой на корпус – не включается или дает попеременное включение/выключение в процессе работы люминесцентной лампы;
• замыкание в патроне люминесцентной лампы или его контактах – характеризуется миганием, но без последующего пуска.

С демонтажем патронов и установкой перемычек

Этот способ скурпулезней, но не нуждается в покупке дополнительных деталей. Алгоритм действий:

1. Снимаем осторожно крышки с боков светильника.
2. Демонтируемых патроны с изолированными контактами, расположенными внутри. Внутри патрона находятся также пружинки, которые необходимы для лучшего крепления лампы.
3. К патрону ведут 2 питающих провода, которые крепятся в специальных контактах без винтов защелкиванием. Прокручивайте их по и против часовой стрелки. После этого усилием достаем один из проводов.
4. Т.к. контакты изолированы, при демонтаже какого-то из проводов ток будет проходить только через одно гнездо. На работоспособность светильника это не повлияет, но лучше поставить перемычку и тем самым усовершенствовать прибор.
5. Благодаря перемычке не нужно пытаться ловить контакт путем поворота светодиодной трубки в стороны.
6. Сделать приспособление рекомендуется из лишних питающих проводов основного осветительного прибора, которые останутся после работы по замене ламп.
7. Следующий шаг — проверка наличия цепи между изолированными разъемами после установки перемычки. Аналогичные действия совершаем на другой стороне лампы.
8. Проследите за оставшейся частью провода питания. Он должен быть нулевым, а не фазным. Остальное убираете пассатижами.

Как работают люминесцентные лампы?

На контакты нашей конструкции подается электрический ток 220 вольт, который идет через дроссель на стартовую нить лампы. Затем ток поступает на стартер, который включается и доставляет напряжение на следующую нить, подсоединенную к сетевому контакту.

Довольно часто на входных контактах ставят «емкость», которая выполняет функции сетевого фильтра. Благодаря ей часть большой мощности, поставляемой дросселем, гасится, и лампа «съедает» меньше энергии.

↑ Другие решения драйверов Direct – AC — Drive [6]

используют специально разработанные микросхемы стабилизаторов тока типа CCR (Constant Current Regulator), например, NSIxxx компании On Semiconductor; CL220, CCSL-1/2/3/4 фирмы Supertex Inc. и др.
Для эффективной работы стабилизатора тока в большом диапазоне изменения сетевого напряжения без снижения КПД используется, как правило, энергия накопительного коммутируемого конденсатора. На рис. 5 показан простейший вариант бестрансформаторного драйвера светодиодов с применением стабилизатора тока NSI45020AT1G (On Semiconductor) и накопительного конденсатора.

Рис. 5. Схема драйвера светодиодов с использованием микросхемы стабилизатора тока

Для коммутации конденсатора С2 применяется устройство управления на ключах VT1, VT2. При открывании ключа на транзисторе VT2 происходит зарядка накопительного конденсатора С2 от сети переменного тока через выпрямительный мост VD1. При закрывании этого ключа происходит разрядка конденсатора через R5, EL1 – EL22 и DA1.

Микросхема DA1 представляет собой малогабаритный (в корпусе SOD-123) двухвыводной стабилизатор тока (20 мА), не требующий дополнительных внешних элементов.

Напряжение, при котором открывается ключ VT1, определяется параметрами стабилитрона VD2 (43 В). В этом случае падение напряжения на стабилизаторе тока DA1 изменяется в заданном диапазоне и его всегда можно контролировать.

Таким образом, потребляемый от сети ток носит импульсный характер и протекает только в процессе зарядки конденсатора С2, при этом мгновенное значение амплитуды сетевого напряжения не превышает 43 В.

При явных преимуществах, таких как простота, надежность, низкая стоимость существенным недостатком драйверов, аналогичных приведенному на рис. 5, является невысокий коэффициент мощности, менее 0,9.

Уменьшить потери и увеличить коэффициент мощности до 0,9 и выше позволяет следующий подход. В идеальном случае по мере нарастания сетевого напряжения на величину падения напряжения на одном светодиоде (примерно 3,1 В для белых светодиодов), следует постепенно увеличивать число подключенных к сети светодиодов, а при снижении сетевого напряжения – отключать их. Для реализации этой идеи потребуется примерно 220•sqrt (2)/3,1=100 светодиодов и довольно сложное устройство управления.

При практическом внедрении данного подхода цепочку светодиодов разбивают на 3 – 6 секций и используют два варианта структурной схемы подключения светодиодов.

В первом используется несколько стабилизаторов и измерителей тока, протекающего через секции светодиодов. Такая структура реализована в микросхемах ACT801, CL8800/1, DR3062 и многих других.

Во втором варианте применен только один стабилизатор тока, а для коммутации секций светодиодов применяются полупроводниковые ключи, переключаемые специальным устройством управления. Подобный принцип построения бестрансформаторного драйвера реализован фирмой Texas Instruments в микросхеме TPS92411, представляющей собой по сути «плавающий» ключ с устройством управления.

На сайте компаний – производителей микросхем драйверов размещены Data Sheet упомянутых микросхем. Также выкладываются программы для расчета номинальных значений параметров компонентов.

Например, компания Supertex Inc. предлагает программу в табличном процессоре Excel для драйвера с использованием микросхемы CL8800, на web – сайте компании Texas Instruments можно найти программу (Excel) для драйвера светодиодов с использованием микросхемы TPS92411.

Самый существенный недостаток

, присущий всем упомянутым бестрансформаторным драйверам светодиодов –
пульсации тока через светодиоды с удвоенной частотой сети, и вследствие этого, повышенный коэффициент пульсаций освещенности
.
Сфера применения – недорогие светильники для жилищно-коммунального хозяйства, системы интерьерной и архитектурной подсветки и др.

Содержание / Contents

• 1 Вечный светодиодный светильник. Это реально?
• 2 Принципиальная схема улучшенного светодиодного светильника
• 3 Детали и печатная плата драйвера светильника
• 4 Детали и материалы:
• 5 Печатная плата драйвера светодиодов
• 6 Выбор числа светодиодов светильника
• 7 Другие решения драйверов Direct – AC — Drive [6]
• 8 Трансформаторные драйверы светодиодов
• 9 Итоги
• 10 Благодарности
• 11 Файлы
• 12 Список использованных источников