Освещение на светодиодных матрицах с использованием балластного конденсатора

Собрался делать освещение на дача. По прикидкам получалась необходимая мощность для ламп накаливания примерно 300 — 400 Вт. Решил делать на светодиодах это и экономия и приобщение к новым технологиям. Было заказано 4 шт. светодиодных матриц на 20 Вт «теплого» цвета, с расчетом использовать на мощность в 1,5 — 2 раза меньше (на случай если есть «китайская погрешность» на заявленную мощность).
Данные матриц от продавца:
Входное напряжение: 30-34Vdc
Мощность: 20 Вт
Световой поток: 1600LM
Продолжительность времени:> 50,000 часов
Размер: 4.7*4.7 см
Трек отслеживался только по Китаю, доставка около месяца. Пришли в такой упаковке.

.
Прежде чем переходить к схеме несколько слов о параметрах матриц, что я определил опытным путем.

С увеличением тока разница незаметна.


Заявленные 20 Вт матрица достигает при примерно 36 В, что несколько выше заявленных же 34 В. Параметры у всех матриц мало отличаются. Ток довольно сильно зависит от температуры. Так с 20 градусов при фиксированном напряжении с начальным током 400 мА до 60 гр. ток меняется на 90 мА.

Измерения проводились фотодиодом ФД-24К. Результат, естественно, в относительных единицах. Получается, что увеличение тока в два раза не дает увеличение интенсивности в два раза, а немного меньше.

Перейдем теперь к схеме. Подобные схемы тут обсуждалась и не раз. Для примера приведу одну ссылку >>>, найти другие думаю не составит труда. Чем же меня привлекла такая схема, это простотой реализации, надежностью и отсутствием помех. Кроме того все основные компоненты были у меня под рукой… много лет.
Четыре матрицы планирую включать последовательно.

Да, детали довольно древние, но вполне рабочие. К выбору конденсаторов С1 и С2 надо подойти внимательно, важно не только рабочее напряжение, но и тангенс угла диэлектрических потерь, т. к. реактивная мощность в схеме может достигать 150 Вт. Наверно можно использовать пусковые конденсаторы для асинхронных двигателей. Я использовал конденсаторы типа МБГО и нагрева не обнаружил.

Известные недостатки таких схем:
1. Гальваническая связь с электросетью.
2. Отсутствие стабилизации тока
3. Опасность выхода из строя электролита C3 если в цепи светодиодов произойдет обрыв.
4. Большие габариты по сравнению с импульсным ИП.
Разберем эти пункты.
По первому пункту, проблема решается надежной изоляцией, как и в большинстве бытовых приборов. Есть опасность только при наладке, но что тут налаживать? :) В любом случае надо соблюдать технику безопасности!
По второму пункту, наличие довольно большого балласта уже играет роль стабилизатора тока. Кроме того, в моей схеме еще включены две лампочки, которые имеют нелинейное сопротивление и выполняют роль дополнительного стабилизатора тока (и еще предохранителя). Были проведены испытания светодиодной матрицы на на начальном токе 400 мА. При изменении температуры от 20 градусов до 60, ток увеличился менее чем на 5 мА. Остается проблема нестабильности напряжения электросети (а значит и тока), которую в такой простой схеме не решить.
По третьему пункту, если использовать конденсатор на напряжение 150 В, т. к. сами матрицы будут играть роль стабилизатора на напряжение примерно 140 В, но надо параллельно ставить мощный стабилитрон на напряжение 150 В для защиты от обрыва. Стабилитрону тоже нужен радиатор. Я же просто использовал конденсатор на 350 В, что сняло все эти проблемы.
По четвертому, габариты для моих целей это не принципиально. Планирую поместить в размер 10x8x5 см.

Еще несколько комментариев. В схеме использован электролит на довольно большую емкость — 800 мкФ это сделано для уменьшения пульсаций. Для примера приведу график тока с этой емкостью. График получен в программе симуляторе Qucs, т. к. осциллографа под рукой нет. Вопрос, как хорошо соответствуют используемые мной в симуляторе светодиоды реальным, остается открытым. В оправдание могу сказать, что по постоянному току, я соответствия добился с точность процентов 10.


Как следовало ожидать — большой размах пульсаций тока. Может как мерцание это не будет заметно, т. к. пульсации на частоте 100 Гц. Другой вопрос хорошо ли это для светодиодов и как скажется на долговечности если ток меняется более чем в полтора раза от среднего? Т.к. габариты мне не так важны, в моих силах сделать пульсации тока меньше.
В схеме использован предохранитель, а для индикации выхода его из строя применена неоновая лампочка. В схеме отсутствуют резисторы параллельно конденсаторам, при наладки они не помешали бы, а так особого смысла в них нет.
Несколько слов о радиаторе, естественно он нужен. Я сделал из подручных материалов, ориентировочная площадь 600 кв.см. Как было сказано выше, для своих целей планирую использовать их на мощность 10 Вт, максимум 15 Вт. Надеюсь, что так они прослужат дольше. При мощности около 15 Вт матрица нагревается до 60 градусов при 20 гр. наружного воздуха.
На этом всё.