Sufitowe lampy LED, część 2: nauka na błędach

Prawie pięć lat temu opublikowałem recenzję opraw oświetleniowych, w której opowiadałem o problemach, z jakimi się wtedy zetknąłem. Teraz znów potrzebowałem podobnych opraw, ale ponieważ miałem już przykre doświadczenia z tego typu produktami, tym razem podszedłem do ich wyboru nieco inaczej.


Na początek powiem, że potrzebowałem wielu opraw — do łazienki, przedpokoju i kuchni. Żeby nie komplikować sobie wyboru, postanowiłem zamówić jednakowe oprawy sufitowe.
Co nie spodobało mi się poprzednim razem:
1. Moc była zaniżona: zamiast 5 W otrzymałem 2,82
2. Przez reflektor na ścianach pojawiały się jasne plamy, które irytowały.

Uczciwie trzeba jednak powiedzieć, że trzy z czterech opraw działają bez zarzutu do dziś. Czwarta zepsuła się pół roku temu. Problem dotyczył samego modułu LED COB. Przypuszczam, że przyczyną było przegrzanie, bo oprawa znajduje się nad kuchenką gazową.

W każdym razie podczas wyprzedaży 11.11 kupiłem 24 oprawy. Po uwzględnieniu wszystkich kuponów itp. kosztowały mnie 180 USD. Oczywiście zapytacie, czy nie można było kupić ich stacjonarnie. Nie, naprawdę próbowałem znaleźć coś porządnego, ale ten złom, który oferowano mi w tej cenie, zupełnie mi nie odpowiadał — nie miał nawet porządnego radiatora...
Alternatywą były halogeny. Co więcej, instalacja była już do nich przygotowana, czyli wszystkie transformatory znajdowały się w innym pomieszczeniu, a do opraw prowadził przewód o przekroju 3 × 2,5 mm². Tyle że pobierają więcej energii, a porządna oprawka do żarówki kosztuje mniej więcej tyle samo, czyli 7–8 USD. Do tego dochodzi sama żarówka halogenowa i transformator.

Sprzedawca okazał się trochę dziwny. Ze względu na dużą liczbę opraw podzieliłem zamówienie na trzy równe części, na trzech odbiorców. Ostatecznie sprzedawca podał mi jednak 6 numerów śledzenia, z których jeden nie działał. W rezultacie dostałem 5 paczek, w których nie było 8+8+8 sztuk, jak pierwotnie planowałem, lecz 6+6+4+4+4.
Pudełek rzeczywiście wyszło sporo.


Ich stan był różny: od bardzo dobrego po mocno pogniecione, a nawet mokre (z jednej paczki dosłownie kapała woda). Na szczęście ostatecznie nic nie ucierpiało.


Same oprawy nie ucierpiały, bo były owinięte w foliowe worki, a sterownikom po prostu się poszczęściło.


Sprzedawca oferuje:
trzy barwy światła
dwa kolory obudowy
cztery warianty mocy
dwa warianty — ściemnialne lub nie

Większość zamówiłem w kolorze srebrnym — link, a kilka białych — link.
Pierwsza poprawka po poprzednim zakupie: zamówiłem oprawy z zapasem. Potrzebowałem 19–20 sztuk, myślałem o 22, ale przy zakupie 23. kolejna wychodziła praktycznie za darmo dzięki rabatom, więc kupiłem 24.


Kształt nieco się różni: srebrne mają fazę na krawędzi, białe jej nie mają, ale w gruncie rzeczy nie ma to większego znaczenia. Białe zamówiłem do przedpokoju, ale po obejrzeniu ich z bliska pomyślałem, że podobają mi się nawet bardziej. Powstrzymywała mnie tylko łazienka — bałem się, że z malowanymi mogą być problemy. Martwiłem się też o uszkodzenia, bo w opiniach pojawiła się skarga, ale wszystko jest w porządku, nie ma ani jednej ryski.


Można nieco skierować światło, obracając moduł LED względem podstawy. W tym przypadku była to raczej po prostu miła niespodzianka.


Tutaj nie było czego poprawiać — poprzednie oprawy też miały dobre radiatory. Te wybierałem również pod kątem ich rozmiarów; diody LED powinny być dobrze chłodzone.


Wymiary opraw zależą od mocy. Sprzedawca oferuje warianty 5, 7, 10 i 12 W. Kupiłem wszystkie o mocy 10 W, więc mają następujące wymiary:
1. Podstawa bez sprężyn
2. Podstawa ze sprężynami
3. Średnica zewnętrzna
4. Wysokość.



Sterownik podłącza się za pomocą złącza, a przewody od oprawy są dodatkowo zaizolowane materiałowym oplotem.


Na razie odłączamy sterownik i zaglądamy do środka. Początkowo próbowałem odkręcić radiator, ale nie chciał puścić, więc musiałem wykręcić dwie śruby łączące podstawę z modułem LED.


Następnie po prostu odkręcamy radiator razem z reflektorem i wyjmujemy klosz rozpraszający światło.


I właśnie w kloszu rozpraszającym światło kryje się druga poprawka po poprzednim zakupie. W poprzednich oprawach odbicia od reflektora były wyraźnie widoczne na ścianach, przez co wyglądały, jakby były brudne albo miały po prostu dziwną tapetę.


Konstrukcja zrobiona „na odczepnego”: moduł COB jest po prostu przyklejony do radiatora, a reflektor z kolei do matrycy COB. Poprzednie podobały mi się bardziej.


Moduł LED składa się z 20 małych diod umieszczonych na jednej podstawie i zalanych jedną masą. Połączenie (jak później ustaliłem) 2P10S, czyli 10 szeregowo.



Zasilacze mają nieco zabawne obudowy, a nawet imitację rowków w plastikowych śrubach na plastikowych „kostkach zaciskowych” :)
Deklarowany prąd to 300 mA, co przy napięciu 33 V powinno dać deklarowane 10 W.


Rozbierają się bardzo łatwo, w dolnej pokrywie są dwa otwory do mocowania zasilacza.


Płytki są bardzo małe, znacznie mniejsze od samej obudowy.


Mimo to, jak na deklarowane 10 W, mają całkiem niezły transformator i ogólną konstrukcję.


1. Na wejściu znajduje się kondensator o deklarowanej pojemności 10 µF, co jest odpowiednie dla naszej sieci i deklarowanej mocy.
2. Zamiast bezpiecznika zastosowano rezystor.
3. Zasilacz zbudowano na bazie kontrolera PWM FT8350.
4. Na wyjściu jest kondensator 47 µF 50 V, równolegle do niego podłączono rezystor, a nawet nie zapomniano o kondensatorze międzyuzwojeniowym, który ogranicza zakłócenia radiowe.


W internecie znalazłem zarówno kartę katalogową, jak i przykład zastosowania.



W karcie katalogowej znalazł się też typowy schemat aplikacyjny.


Co więcej, okazało się, że płytka moich zasilaczy jest identyczna z tą przedstawioną w opisie.


Podano tu również temperatury pracy i sprawność przy różnych napięciach zasilania oraz na wyjściu dla 12 diod LED połączonych szeregowo, z prądem 250 mA. Wszystko jest po chińsku, ale zasadniczo da się zorientować, co jest czym.


Przed potwierdzeniem odbioru sprawdziłem wszystkie 24 oprawy. W jednej z nich w obudowie zasilacza luźno latał kondensator wyjściowy — albo się odlutował, albo w ogóle nie został przylutowany. Poza tym żadnych problemów.


Światło jest równomierne, tu nie ma zastrzeżeń, ale osiągnięto to kosztem mniejszego strumienia świetlnego — klosz jest dość gęsty.




Sprzedawca oferował trzy warianty temperatury barwowej: zimną, ciepłą i neutralną. Wybrałem ciepłą, bo wiem, że zimna bywa zwykle zbyt zimna, a ciepła lepiej pasowała do wykończenia, również utrzymanego w ciepłych tonach.
W zasadzie dostałem mniej więcej to, czego chciałem, ale przy dokładniejszym oglądzie widać, że światło wpada w zieleń. W rzeczywistości jest tego trochę mniej, ale jednak.
Po lewej zdjęcie przy zwykłym oświetleniu żarówką i automatycznym balansie bieli ustawionym na kartkę papieru, po prawej ta sama kartka oświetlona tą oprawą, bez ponownej korekty balansu bieli.


Trzecie podejście do poprawiania błędów. Doskonale rozumiałem, że deklarowanej mocy i tak nie będzie, więc zamiast oprawy 7 W wziąłem 10-watową.
W ogóle cały ciąg wygląda trochę inaczej: potrzebowałem około 5 W, ale dla pewności planowałem zejść z 7 do 5 W. Ponieważ jednak rzeczywistych 7 W zwykle nie ma, wziąłem 10 W :)

W rzeczywistości okazało się, że moc jest zbliżona do deklarowanej.
1, 2. Pobór z sieci wynosi 9 W na samym początku, a po minucie rozgrzewania 9,3–9,4 W; później moc się nie zmienia.
3, 4. Napięcie na module nieco spada w miarę rozgrzewania i wynosi około 30,8 V.
5, 6. Prąd podczas rozgrzewania prawie się nie zmienia i utrzymuje się na poziomie 257 mA.

Wychodzi więc na to, że do matrycy LED trafia około 7,91 W, czyli prawie 80% deklarowanej wartości. Moim zdaniem różnica nie jest aż tak duża. Nie wszczynałem sporu, bo spodziewałem się nawet gorszego wyniku.


No i oczywiście testy nagrzewania. Najpierw po prostu wziąłem dwie oprawy, jedną srebrną, drugą białą, i je włączyłem.


Pochodziły tak około 15 minut, ale potem pomyślałem, że przecież oprawy będą zamontowane w przestrzeni nad sufitem, więc przykryłem jedną plastikowym pojemnikiem :)


W rezultacie mamy:
1. Po 15 minutach od włączenia temperatura radiatora wynosiła 42 stopnie, potem jeden z opraw oświetleniowych zamknąłem.
2. Otwarta oprawa po kolejnych 20 minutach — 55 stopni
3. Zamknięta oprawa po tych samych 20 minutach — 60,5 stopnia.

Moim zdaniem wyniki są całkiem niezłe.


1. Sterownik rozgrzał się do 77 stopni, najgorętszym elementem był transformator
2. Temperatura pod reflektorem — 53 stopnie.
3. Temperatura samej matrycy wynosi około 65 stopni.

W rzeczywistości do dwóch ostatnich wartości można śmiało dodać 10–15 stopni, bo chociaż nie wyłączałem oprawy, demontaż zajął trochę czasu, a przy okazji konstrukcja nieco ostygła, więc temperatura spadła. W każdym razie nie zauważyłem przegrzewania, nawet w normalnym trybie pracy.


Dalej próbuję zmierzyć natężenie oświetlenia. Zawiesiłem oprawę na wysokości 1,5 m nad podłogą, a pod nią położyłem smartfon, który posłużył za luksomierz. Drugi pomiar wykonałem pół metra na prawo od osi optycznej.


Wszystko szło dobrze, dopóki nie postanowiłem dla eksperymentu porównać wskazań dwóch smartfonów.
Po lewej wyniki z Lenovo P2, po prawej z UMI Plus E. Różnica jest zauważalna?


Wcześniej pisałem, że chciałem zmniejszyć moc opraw kosztem jasności, ale z korzyścią dla ich trwałości. W tym celu trzeba zmienić wartości rezystorów pomiarowych prądu w sterowniku.
W tym przypadku są to dwa rezystory o wartości 1,74 i 1,65 Ω, połączone równolegle.


Na schemacie jest to rezystor podłączony do wyprowadzenia CS (Current Sense).


Jeśli wartość tego rezystora dobiera się od początku, zależy ona od wymaganego prądu wyjściowego. Ja jednak chciałem zmniejszyć moc mniej więcej 1,5 raza, więc poszedłem na skróty.
1. Obliczyłem łączną rezystancję rezystorów. Można to zrobić za pomocą kalkulatora, ale byłem tak leniwy, że po prostu wszedłem do internetu i wpisałem wartości do specjalnego kalkulatora.


Wynik: 0,847 Ω.
2. Żeby zmniejszyć prąd 1,5 raza, trzeba zwiększyć tę wartość również 1,5 raza, czyli uzyskać 1,27 Ω.
3. Lepiej zastosować dwa rezystory, więc pomnożyłem 1,27 przez 2 i otrzymałem około 2,5 Ω. W uproszczeniu: dwa rezystory o wartości 2,5 Ω połączone równolegle dadzą rezystancję 1,25 Ω, czyli wartość zbliżoną do wymaganej.
4. Nie miałem rezystorów 2,5 Ω, więc poszedłem do sklepu i kupiłem sto sztuk o wartości 2,4 Ω, a na wszelki wypadek jeszcze sto sztuk 3 Ω (2,4+3 dadzą 1,33 Ω).


Na próbę wlutowałem parę rezystorów 2,4 Ω.


W rezultacie uzyskałem mniej więcej to, czego chciałem: moc pobierana z wejścia wynosi 6,4 W, prąd 181 mA, a napięcie około 29,9 V. W miarę nagrzewania napięcie nieco spada, ale już mniej niż przed przeróbką.
Do matrycy trafia 5,4 W zamiast 7,9 W, co w pełni mi odpowiada. Na każdą z 20 diod LED matrycy przypada teraz 0,27 W.


Jasność spadła, ale nie jakoś szczególnie mocno. Natężenie oświetlenia w porównaniu z wersją bez przeróbki: u góry przed przeróbką, na dole po niej; po lewej smartfon Lenovo, po prawej UMI.


Temperatura również wyraźnie spadła. Wyniki po około 40–50 minutach nagrzewania:
1. W wersji otwartej
2. W wersji zamkniętej
3. Sterownik.

Można powiedzieć, że konstrukcja prawie się nie nagrzewa — można tak zostawić.


Dopiero gdy odłączałem sterowniki od opraw, żeby je przerobić, przypadkiem zauważyłem, że w niektórych przewody do oprawy nie są typu ШВВП, tylko zwykłe, w tekstylnym oplocie. Rozebrałem go i zobaczyłem, że zastosowano w nim inny sterownik.


Te sterowniki są nieco większe, a transformator wygląda na trochę mocniejszy, ale prąd wyjściowy jest taki sam.


Układ zbudowano na bazie kontrolera PWM BP3125, wartości rezystorów ustalających prąd są nieco inne.
Sam sterownik również się różni: ma osobny prostownik zasilający kontroler, a poza tym płytka jest inaczej zaprojektowana — część elementów umieszczono pod transformatorem.


W zasadzie to zwykły kontroler, tylko ten płomyk w logo niezbyt mi się podoba :)


Wartości rezystorów ustalających prąd są wprawdzie inne, ale ich łączna rezystancja jest taka sama, więc do przeróbki nadają się te same rezystory 2.4 Ω, których użyłem wcześniej.


Podsumowując, mam zastrzeżenia tylko do zielonkawego odcienia matryc LED. W rzeczywistości prawie tego nie widać, ale w niektórych warunkach jest zauważalne. Poza tym nic się tu nie przegrzewa, co nie jest typowe dla chińskich urządzeń, konstrukcja jest całkiem niezła, a cena rozsądna. Nawet różnica między deklarowaną a rzeczywistą mocą nie jest aż tak duża, co również mnie zaskoczyło :)

Na razie to wszystko, ale tylko na razie, bo będę jeszcze przerabiał sterowniki, żeby wydłużyć ich żywotność. Ciąg dalszy nastąpi.