Светодиодная панель 18Вт на SMD LED 5730 для тех кто любит паяльники

И снова о китайской LED-панели светильнике. Был обзор похожих панелей, но мой обзор будет очень технический – разберем драйвер, допаяем, допилим, замерим пульсации, сравним с другими лампами и т.п. Это НЕ п. 18, кому интересно паять/ковырять и смотреть на кучу фоток – заходим.

Собственно, заинтересовала меня эта панель по параметру цена/число_диодов. Прочие конкуренты при схожей цене (без учета всяких акций) насчитывали гораздо меньшее число диодов на панели. Я повелся и заказал парочку этих светильников в расчете на что всегда найдется куда их впихнуть. На то что придется эти панели изрядно рукоделить я был настроен заранее.
Посмотрим что приехало:

Сама панель, заявлена как 18Вт


Драйвер.


На панели распаяны светодиоды 5730 в количестве 72 штуки, 36 теплых и 36 холодных. В идеале эта панель может давать до 36 ватт – по 0,5 вт на каждый диод. Это весьма много! Но, как известно, это только если 5730 настоящие, а не китайская мелочь размещенная в корпусе 5730. В данном случае это именно китайская мелочь – кристаллы в корпусах настолько крохотные, что их почти не видно под люминофором. Очень сомневаюсь что они способны отдавать 0,5 Вт. Диоды объединены по схеме 2x(2p18s), т.е. 2 группы по 18 последовательных пар диодов, в каждой паре диоды соединены параллельно. К панели еще вернемся, а пока драйвер.
Надписи на крышке весьма противоречивые. В верхней строке указано 25x1w, что дает 25 Вт, а ниже указано 120 В 300 мА, что дает 40 Вт! В китайские сказки про 40 Вт я не верю, кроме того панель изначально заявлена как 18 Вт. От драйвера к панели идет хвостик с 3мя проводами – судя по всему, группа теплых и холодных диодов включается отдельно. Включаю панель – так и есть, сначала загораются холодные диоды, при быстром включении-выключении – теплые, при третьем включении все диоды сразу. Причем яркость свечения при этом изменяется не сильно, что весьма странно. Цвет холодных диодов слишком синюшный, теплые светят вполне приятно, все сразу – все еще холодный белый, но уже не противно синюшный. Зачем была нужна такая схема включения – не очень понятно, сделали бы чтобы сначала загорались все диоды, а следующими циклами отдельные группы для любителей.

Посмотрим на драйвер поближе:



Драйвер построен на базе микросхемы S1533 от некоей китайской конторы sdsemi
Нормального даташита я на сайте не нашел. Есть лишь базовая схема обвязки.

Ну что можно сказать про этот драйвер:

• гальванической развязки нет!
• предохранителя нет!
• помехоподавляющего фильтра нет!

Первые два пункта это очень плохо. На диоды панели подается напрямую напряжение сети! Причем, судя по схеме, «плюс» подается напрямую, а в «минусе» стоит дроссель и контроллер драйвера. Трогать руками эту панель, когда она подключена к сети, нельзя категорически! Даже если панель выключена выключателем есть риск попасть под напряжение — один шанс из двух что выключатель будет разрывать ноль, а фаза придет на панель через входной диод. Усугубляет все отсутствие предохранителя. Вообще на плате от одного из вводов идет тонкая змейка дорожки до диодов, эта дорожка и делает вид что она «предохранитель». Но второй ввод (как раз тот, который идет от «плюса» выпрямителя напрямую на панель) лишен даже такой защиты! И если проводка не защищена УЗО есть риск незащищенного КЗ через панель светильника на землю. В помещения типа ванных и пр. мокрых зон я бы его ставить не рискнул.
В общем, в плане электробезопасности драйвер та еще штучка. Я предупредил!

Ну а что из плюсов?
+ входные и выходные конденсаторы есть, входной — 400 В 6,8 мкФ, выходной 250 В 4,7 мкФ
+ есть какой-то контроллер и два тиристора которыми он управляет для переключения двух групп диодов – А и B
+ суда по спецификации на микросхему драйвера она действительно рассчитана на мощность 36Вт при токе 280 мА.
Больше плюсов нет :)
Две группы светодиодов подключены к драйверу тока параллельно. Теперь понятно почему светит светильник примерно одинаково ярко в любых режимах – один и тот же ток течет либо по одной группе диодов либо по обоим сразу. Соответственно когда горит только одна группа теплого или холодного света токовая нагрузка на диоды вдвое больше чем когда они горят все сразу.
Для наглядности я накидал схемку подключения панели к драйверу:



D1, D2 это условные две группы светодиодов на панели.
D1 – холодная А, D2 – теплая В.
TR1, TR2 – управляющие тиристоры.
U1, U2 – сигналы управления от контроллера.

Первичные замеры показали, что при всех включенных диодах драйвер выдает ~55 вольт при токе 200 мА. Т.е. мощность светильника всего около 11 Вт., явно не дотягивает до заявленных 18 Вт. Однако светит он довольно ярко и практически не греется.

Ну а теперь самое время что-нибудь запаять!
Перво-наперво убираем все эти моргалки с разными режимами. Делается это проще простого – нужно замкнуть аноды обоих тиристоров, тогда какой бы режим не был включен, ток будет течь по обеим группам диодов.
Сделать можно либо на плате драйвера, либо скруткой двух крайних проводов на разъеме, кому как быстрее.

Но это настолько просто что даже не интересно. А интересно другое – если каждая группа светодиодов выдерживает номинальный ток сама по себе, то нельзя ли соединить обе группы последовательно и увеличить яркость (мощность) светильника вдвое? По спеке на чип драйвера его номинал 120V / 280mA, а у нас он работает как 55/200, а значит, он вполне способен держать две последовательные цепочки. Общее напряжение 36ти пар диодов как раз и будет в районе 110-120 вольт.
Сделать это можно перерезав дорожку на плате от плюса первого теплого диода у разъема, а затем отпаять белый провод от платы драйвера и завернуть его на плюс первого холодного диода (после разреза).



Однако не все так просто, после включения панель только жалобно мигала, но не работала. Это говорит о том, что срабатывает защита от превышения напряжения в драйвере. Позамыкав поочереди лишние диодики цепи «B», я нашел, что не хватает около 15 В напряжения для 5ти пар диодов, хотя до предела в 120 в еще далеко. Смотрим на схемку микрухи драйвера а там одни иероглифы, а там есть некий резистор Rovp. Вот он то нам и нужен! Находится он на плате под входным конденсатором и имеет номинал 150 кОм.



Вот только даташита нет и не понятно нужно его увеличивать или уменьшать и насколько для того чтобы поднять ограничение напряжения? Я подумал что лучше его увеличивать, потому что если там внутри стоит банальный делитель, то ограничение еще больше вырастет и я смогу хоть примерно понять на какое напряжение количественно это повлияет. Я впаял вместо R2 резюк на 170к и угадал, лампа так и не заработала, но на этот раз что бы ее оживить мне пришлось закоротить уже больше десятка лишних диодиков. Короче вместо родного резистора на 150к я поставил резистор на 120 кОм и лампочка заработала.
Две группы A и B, включенные последовательно, работали при 120 вольтах и 200 мА, что давало уже около 24 Вт мощности! Уже гораздо веселее. Я погонял светильник пару часов на предмет нагрева и выяснил что не особо то он и греется. Даже на 24х ваттах его вполне можно эксплуатировать как есть.

Цепи я в результате подключил по следующей схеме


Первый тиристор я вообще отключил, а среднюю точку между группами А и В я завел на второй тиристор. При включении на светильнике включались все диоды и давали яркий свет. А переключение закорачивало группу холодных диодов и светильник переключался в половину мощности на одну группу из теплых диодов. Ток при этом через диоды тек ровно такой же как и в оригинальном светильнике в 1м и 2м режиме.

Вот такими минимальными вмешательствами можно значительно увеличить яркость этого светильника. Тут можно было бы и сворачиваться, но затем я подумал, а на сколько вообще рассчитаны эти китайские 5730? Не много ли для них по 100 мА на диод? Может соединить их все параллельно как и было? Но после того как выяснилось что драйвер вполне способен отдавать гораздо большие параметры чем исходные 11 Вт уже не хотелось терять это преимущество. Порывшись в загашнике, я нашел широко известные китайские CoB сборки якобы на 10Вт (30 В, 300 мА), в которых кристаллы соединены последовательно. Два последовательно включенных таких коба как раз заменяли одну группу из 18ти диодов исходной панельки. А не прокачать ли панель дополнительными источниками света на этих сборках? Я взял полоску алюминия, отрезал от нее четыре кусочка, приклеил их на заднюю сторону панели с помощью термопасты и акрилового герметика, а потом на эти полоски с помощью той же пасты и герметика приклеил 4 коба – 2 теплых и 2 холодных. Получилось вот так:



Почему 4 коб-сборки, когда нужно было всего две? Я решил сделать скидку на то что эти сборки такие же паршивые как и смд диоды и особо их не нагружать, кроме того решался вопрос с отводом тепла по полоскам алюминия на на панель. Осталось решить как скоммутировать получившиеся три группы диодов. У драйвера есть 3 режима и мне вот приспичило что бы все их использовать для переключения мощности. Казалось бы – 3 группы и 3 режима, но заковырка в том что три режима драйвера это не 3 отдельных управляющих вывода а логический набор 3х состояний на двух выводах. Вопрос на засыпку – как на тиристорах реализовать работу логического элемента «И»?
Изрядно почесав репу, я набросал вот такую схемку:



D1, D2 – уже знакомые группы из холодных и теплых диодов на плате.
D3, D4 – две пары, установленных мною кобов

Схемка должна работать следующим образом:
В первом режиме TR1 открыт, TR2 закрыт, через тиристоры ток не течет. От vcc ток последовательно протекает через кобы и все группы диодов на панели — светильник светит на максимуме.
Во втором режиме TR1 закрывается, TR2 открывается и замыкает через себя две параллельные группы smd-диодов на панели, горят только кобы – светильник светит на половине мощности.
В третьем режиме оба тиристора открыты и закорачивают пару кобов и смдшки, горят только два коб модуля из четырех – светильник светит в четверть мощности (режим ночничка или фонового света).
Маленький минус – пришлось тащить от драйвера на панель еще один провод и ставить для этого разъем.



Подключаем драйвер – работает! Все режимы переключаются. Иногда, правда, то ли контроллер толи тиристоры подглюкивает и при включении загорается самый тусклый режим. Случается это не часто и я не стал разбираться почему.

Тесты на прогрев показали что жить вполне можно, икеевские светодиодные лампочки-груши вообще без внешнего радиатора греются гораздо сильнее. А вот драйвер выявил свое слабое место – дроссель. Грелся он довольно сильно, что не удивительно при его размерах. Кроме того, у меня вызывал сомнение входной конденсатор – хватит ли его емкости для сглаживания возросшей нагрузки. Снова порывшись в загашнике, я нашел конденсатор на 33 мкФ от какого-то сдохшего БП, по габаритам он вполне подходил – пойдет на замену. А вот что делать с дросселем? Если приглядеться к плате, то там под дроссель оставлено дополнительное место и есть еще пара дырок. Видимо, допускается установка еще какого-то похожего дросселя чуть больших габаритов. Вы не поверите, но, снова покопавшись в загашнике, я нашел дохлую КЛЛ лампу osram, внутри которой, по виду, стоял как раз такой дроссель! Лично я в совпадения не верю, но они случаются независимо от того веришь в них или нет :)



Я выпаял дроссель из дохлой КЛЛки и впихнул его в драйвер – встал он идеально, точно под оставленные дырки! Не выкидывайте КЛЛки, в них много полезного – дроссели, высоковольные конденсаторы, ферритовые колечки и пр. пр. :)

Вот они – два драйвера, один оригинальный, другой с замененным конденсатором и дросселем.



Не скажу что новый дроссель перестал греется совсем (на вид они намотаны проводом одинаковой толщины), но хоть за счет габаритов будет некий запас. Я планирую второй драйвер тоже переделывать, и на нем поднять ток до 250-270 мА, там уже надо будет ставить более мощный дроссель и на родное место он точно не влезет. Дроссель я уже нашел — тоже от дохлой КЛЛ на 26Вт.

Забегая вперед, расскажу еще о том, что уже после завершения всех работ, я умудрился спалить выходной сглаживающий конденсатор. Случайно включил драйвер без нагрузки и выходной конденсатор, издав протяжный зловонный «п-ф-ф-ф», раздулся и приказал долго жить. Не знаю, что это было – результат моего вмешательства в ограничивающий резистор или просто такой косяк работы драйвера. Чтобы так быстро спалить конденсатор на 250 вольт, на него нужно подать полное напряжение сети с выпрямителя. Так зачем тогда там стоит ограничивающий резистор если он не особо то и защищает на холостом ходу? Проверять эти теории на втором блоке я не стал, а вместо вздутого конденсатора впаял тот самый на 400 вольт, который ранее снял с входа драйвера. Опять же будет плюсом к фильтрации пульсаций на повышенной мощности.
Кстати, это еще раз подтверждает что этот драйвер может быть опасен! Осторожность при работе с сетевым напряжением должна быть приоритетом!!!

Для более качественного охлаждения в крышке коробочки от драйвера я насверлил дырки, на которые поскупились китайцы.



Осталось оснастить драйвер предохранителем и пристроить фильтр от помех. Ни под фильтр, ни под предохранитель места на плате нет, поэтому пришлось делать все навесом. От того же дохлого питальника я взял дифф-трансформатор, X-конденсатор и предохранитель. Кондерчик попался небольшой, но зато это был настоящий X-cap. А предохранитель наоборот великоват – на 2А. Для этого драйвера вполне подошел бы и на 1А, но я такого не нашел. Пришлось ставить что есть.



Ну и приведу еще упрощенную схемку драйвера, на которой отмечены те детали которые я добавил или поменял в результате.



Казалось бы всё! Можно вешать светильник и фоткать результаты? Но наверняка кто-нибудь спросит – «ну и думаешь с таким драйвером и диодами будет нормальный свет? Цветопередача никакая – пульсации дикие, хлам…». Соглашусь, но лишь отчасти. Цветопередачу замерить мне нечем, могу полагаться только на субъективные оценки и на легенды о китайских диодах. В любом случае, думаю что цветопередача у него будет не хуже тех же дешевых китайских ККЛок с их рваным спектром. ЛН тут, конечно, вне конкуренции, но разговор сейчас не об этом.

А вот про пульсации мне и самому хотелось бы знать, что же реально выдает этот изрядно запиленый драйвер с перегруженным дросселем? Спец. оборудования для замеров у меня нет, но зато есть осциллограф, так что буду замерять на коленках.

Открыаем ГОСТ Р 54945-2012, приложение Г. Там есть блок-схема стенда для измерения пульсаций света при помощи осциллографа:



а главное формула расчета


Где Eмин, Емакс – минимальные и максимальные амплитудные значения по осциллограмме.
Eср – интегральное среднее за период

Попробуем что получится. Я взял первый попавшийся в руки фотодиод без опознавательных знаков, зашунтировал его резистором на 1к, подключил к осциллографу и стал тыкать в светильник.


А выдал он мне вот такую бредятину:



На интервале 2 мс ничего толком не видно, есть только постоянная составляющая, которая менялась в зависимости от расстояния от фотодиода до лампы. Каких либо значимых пульсаций я не обнаружил.
При большем разрешении на интервале 20 мкс вылезли какие-то очень короткие ВЧ всплески, и небольшой периодический шум неправильной формы. Не очень понятно это фоновый шум или реальные показания.





Ну не может же быть чтобы уровень пульсаций этого хлама был менее 3%? Ничего толком не намеряв, кроме малопонятных всплесков и шумов, я даже расстроился. Видать стенд мой очень далек от реальных результатов. И тут я подумал – стоп, стенд то кто калибровать будет, а?! Калибровать мне его особо было нечем, нужен был просто импульсный источник света с заранее известными характеристиками. И у меня такой источник был – замечательный светодиодный фонарик Convoy S3 из старого обзора
Там стоит драйвер с ШИМ, который я сам когда-то тестировал! Я взял фонарик и посветил на фотодиод – вуаля, осцилл выдал мне вот такую картинку:



Какая красота – импульсы частотой 16кГц и скважностью 10%. Видно, что фоновый шум в нуле довольно незначительный, в общем вполне пойдет для оценки чувствительности.
Считаем пульсации по ГОСТовой формуле и получаем коэффициент пульсаций 500%. (Почему 500% подробнее хорошо написано тут). Но частота в 16кГц не считается за вредные пульсации, она слишком высокая и не воспринимается человеком. В СНиПе во внимание берутся лишь частоты до 300 Гц. Я начал искать еще какую-нибудь лампочку для замеров. Вспомнил, что при съемке на мобильник хорошо были заметны пульсации от икеевской лампочки на кухне.

Беру лампочку – тыкаю в нее фотодиодом и получаю вот что:



Почти чистый синус на 100 Гц. Минимум составляет 60% от максимума. Подставляем в формулу и считаем: (100 – 60)/2x80 * 100% = 25% Хнык… 25% — а икея то по пульсациям СНиП не держит, хотя лампочка считается довольно неплохая.
Что интересно эту же лампочку тестировали на ламп-тесте и намеряли на ней пульсации в 29%. У меня получилось немного меньше, но результат близкий и для оценки более чем достаточный.

Да, но на ней пульсации хорошо видны, а на обзорном светильнике ерунда какая-то. Идем дальше в поиске пульсаций. Следующей испытуемой была случайно купленная где-то простенькая LED-груша “онлайт” на 6Вт. Она дает холодный белый свет, довольно яркая, но особых иллюзий я о ней не питал, ибо была она очень дешевая и простенькая на вид. Я ее расковырял ради интереса и нашел внутри драйвер по схеме очень похожий на обозревамый – на дросселе без гальванической развязки.

Вот она, эта лампочка.

А вот что выдает на ней мой импровизированный тестер пульсаций.



На разрешении 2 мс видно что низкочастотные пульсации модулируются гораздо более высокочастотным сигналом.

Посмотрим что это за колебания:



Ага, вот они, проявились на частоте в 53 кГц в форме пилы. Даже не знаю как правильно рассчитать коэффициент в данном случае, 53 кГц слишком высокая частота что бы ее учитывать. Да и амплитуда колебаний даже меньше чем в случае с икеевской лампой – падение примерно 70% от максимума. Ну пусть будет (280-200)/2х240 = 16% на частоте 53 кГц. Очень и очень неплохой результат для этой дешевой лампочки. При случае прикуплю еще пару таких. Но тенденция уже становится интересной, возможно вырисовываются скрытые положительные моменты этих драйверов без гальванической развязки — способность работать в широком диапазоне выходных напряжений и низкие пульсации во вредном диапазоне частот.

Но мне все не давал покоя результат теста собственно панели. На двух других лампочках я нашел пульсации и на низкой и на высокой частоте, их форму ясно видно. Почему тогда толком ничего не видно на светодиодах панели? Если результат по пульсациям у этой панели и драйвера настолько хорош, что на голову превосходит другие лампочки, то это нужно как-то подтвердить. Должен быть источник со схожими параметрами. Я перекопал все светодиодные источники света, какие были у меня в наличии и нашел то что искал! Другую лампу, выдающую схожие результаты на осциллографе!

Знакомьтесь, светодиодная лампочка от отечественного производителя – Оптолюкс-E27 компании Оптоган.



Производитель заявляет что величина пульсаций в их продуктах менее 1%.

Вот что нарисовал мне фотодиод на свет от оптолюкса в низкочастотном интервале – 5 мс.


А это в высокочастотном разрешении. Обратите внимание на шкалу – амплитудная разница около 10% на частоте 180 кГц! Как по мне так просто великолепный результат!

От себя добавлю, эта лампа – лучшая LED лампа которая мне попадалась. Работает у меня уже около 2х лет, сделана весьма добротно, дает очень приятный свет. Проблема в том, что эти лампы сложно купить и они весьма дорогие, но по качеству исполнения своих денег стоят однозначно.

Итого: раз действительно есть лампы, которые мало мерцают, буду считать что и исходная панель с драйвером выдает очень неплохие результаты по этому параметру – даже на порядок выше некторых именитых конкурентов. По уровню пульсаций светильник вполне можно ставить в жилое помещение.

Ну и напоследок несколько фото на месте установки панели в потолочный светильник.
Сам светильник – бестолковый икеевский горшок с тканевым абажуром, который задерживает больше половины света.



У меня в нем стояли 3 светодиодные груши по 11 Вт – вышеупомянутый оптолюкс и две икеевские ледаре. Из-за абажура света в комнате сильно не хватало, лампы в нем расположены так что светят в стороны вдоль потолка, да и свет был слишком теплый из-за желтых обоев. Я постоянно использовал дополнительные местные светильники.
Но хотелось нормального общего света. Я убрал из люстры лампочки-груши и поставил переделанную панель так что бы она светила сверху вниз вертикально.

Ниже 3 фото для сравнения – дальний конец комнаты, все фото с фиксированной экспозицией и вручную выставленным балансом белого на 3500К.

Ровное освещение – исходные 3 лампочки-груши с полностью снятым тканевым абажуром. В реальности свет был гораздо тусклее, половину от этого съедал абажур.


Установленная панель на максимальной яркости, свет вертикально вниз от потолка.

Стены получились менее освещенными, но зато стало светло внизу и на диване, где я иногда читаю. Новый свет был более прохладный чем хотелось бы, кроме того темный потолок давил, поэтому я вернул на место 2 груши из трех и натянул половину абажура. Получился более яркий потолок и свет с более точной цветопередачей.



Субъективно в комнате стало минимум «вдвое» светлее, свет стал более прохладным и комфортным.

Делать какие-либо выводы по покупке сложно. Рассматривать ее как готовый продукт получается с натяжкой – есть проблемы как с безопасностью так и с удобством работы светильника. С другой стороны как базовый конструктор для рукотворчества получается интересный и ограничевается лишь желанием этим рукотворчеством заниматься.
Всем спасибо кто дочитал до конца.