Содержание
Повсеместное увлечение светодиодными лентами в быту – явление, обусловленное, в первую очередь, их экономичностью. Утверждается, например, что разница в мощности обычных и светодиодных ламп — чуть ли не десятикратная.
На самом деле реальный эффект намного меньше, поскольку в расчёт вступают как экономические факторы (стоимость), так и конструктивные (включая и фирму-производителя). Однако световой поток, создаваемый лентами светодиодного освещения, всё-таки достаточно мощный, что во многих случаях предопределяет конечный выбор.
Тем не менее, со временем светодиод начинает мигать. Раньше это произойдёт с изделиями и источниками питания китайского производства, но и вроде бы надёжный Armstrong, как оказывается, также далеко не безгрешен. Разобраться почему моргает светодиодная лента во включенном состоянии мы и попробуем с помощью материалов этой статьи.
Почему вредна любая пульсация напряжения в источнике света
Изменение текущего значения светового потока особенно неблагоприятно сказывается при выполнении работ повышенной точности. С этой целью СНиП 52.13330-2011 ограничивает предел перепадов освещённости величиной в 12…20%. Однако эта норма касается только производств, на которых выполняется изготовление или сборка мелких и особо мелких деталей и узлов.
Здесь всё понятно: уставшие глаза сборщицы могут пропустить какой-то особенно важный с точки зрения качества переход, неправильно расположить компонент электронной схемы и т.д. В итоге – брак, финансовые потери и прочие неприятности. А как с пульсацией дело обстоит в быту?
Обычные лампы накаливания работают, как известно, от сети переменного тока с номинальным напряжением 220 В и частотой 60 Гц. Мигают они соответственно, точно такое же количество раз. Период между пульсациями составляет 10 мс, что человеческим глазом не воспринимается. Если напряжение стабильное, так и будет.
Однако на практике скачки напряжения в бытовых электросетях многоэтажных зданий довольно заметны, что можно проверить при помощи обычного пилота со встроенным конденсатором. Фактическое напряжение может колебаться в пределах 215…240 В (на что и рассчитано большинство бытовых электроприборов). Много это или мало?
Мы не слишком ошибёмся, если предположим прямую зависимость между напряжением и освещённостью, создаваемой лампой накаливания, поскольку тепловая мощность разогрева колбы и корпуса так же будет увеличиваться или уменьшаться. Тогда коэффициент пульсации составит:
Обычно напряжение в бытовых генерирующих сетях может снижаться и до 190…200 В, тогда коэффициент пульсации увеличится до 22…22,5%., Это, в общем, соответствует верхнему пределу колебаний, которые допускаются вышеупомянутыми СНиП 52.13330-2011. Таким образом, относительно ламп накаливания проблем с мерцанием не возникает. Со светодиодами же дело обстоит далеко не так просто.
Почему мерцает светодиодная лента во время работы
Вспомним, что светодиод представляет собой полупроводниковый прибор, работающий от автономного блока питания постоянного тока, причём для стабилизации условий работы в цепь включается ещё и сглаживающий конденсатор. По какой же причине появляются пульсации освещенности?
Причина подобной неприятности следующая. Для того, чтобы лента из LED-светильников давала требуемую освещённость, кроме надёжного источника питания, необходимо наличие двух микросхем:
- Для преобразования исходного переменного тока в постоянный, которая состоит из ключа управления (драйвера), детекторов тока и напряжения, выпрямителя, балластного резистора, катушки индуктивности и двух конденсаторов. На выходе эта схема даёт 5…6 В (зависит от рабочего напряжения на светодиодной ленте) при 100 мА тока. Отметим (это важно!), что напряжение на выходе не имеет гальванической развязки;
- Для стабилизации параметров яркости свечения схема включает в себя два мощных транзистора, балластный резистор, дроссель и высокочастотный диод, который и передаёт результирующую мощность от блока питания на светодиоды в ленте.
Таким образом, в схеме управления присутствует сразу два выпрямителя (иногда вместо них используют мостовую схему). По причине последовательности процесса выпрямления тока, интервалы между пульсациями возрастают вдвое, а фактическая частота мерцаний может ставить 30…35 Гц, что болезненно воспринимается человеческим глазом.
Мерцание светодиодной лампы хорошо видно, если снимать ее на видео:
Как выглядит мерцание светодиодной лампы, если снимать на видео
Почему светодиодная лента начинает мерцать со временем
Во-первых, важно, в каких условиях производился монтаж светодиодной ленты. Повышенная влажность в помещении, отсутствие влагопоглощающей подложки и, как следствие, неизбежное окисление контактов вызывает повышенный нагрев светодиодов в ленте при их эксплуатации.
Причина интенсивности нагрева также и в росте длительности включений и мощности светодиодов в ленте. Поскольку окислы значительно хуже проводят ток, то места соединений разогреваются, и контакт ухудшается. Частота мерцания светодиодов в ленте при этом будет соответствовать полупериодной частоте выпрямленного тока, т.е. 30 Гц.
Во-вторых, важно качество изготовления как самой светодиодной ленты, так и блока питания. Например, светодиоды от Phillips частоту мерцаний со временем практически не повышают более 2,.5…3%. Это подтверждено многочисленными исследованиями. В то же время светодиодные светильники Armstrong увеличивают свои пульсации до 40…45%, при этом фактический уровень освещённости может колебаться в диапазоне 3200…6500 Лм.
Характерно и распределение спектра пульсаций у светодиодов от Armstrong. Преобладающая доля таких пульсаций падает на диапазон 10…20 Гц (до 40…45%), в то время как высокочастотные пульсации – от 100 Гц и выше – составляют всего лишь 20…25% случаев, притом, что и интенсивность (амплитуда) таких пульсаций также менее интенсивна.
Способы устранения мерцания светодиодной ленты
Кардинальным способом решения причин с миганием является приобретение светодиодной ленты с блоком питания от проверенного и надёжного производителя, и притом — в магазинах, где имеются сертификаты соответствия на подобные изделия. Не стоит стесняться попросить продавца показать необходимый документ. Правда, цена вопроса окажется значительно более высокой. Именно по этой причине многие владельцы специализированных маркетов, продающих светильники, отказываются брать на реализацию светодиодную продукцию от торговых марок Phillips или Osram: цена велика, а успешная реализация сомнительна.
Как выглядит сертификат соответствия
Для лент LED-светильников китайского производства необходимо подбирать соответствующие управляющие схемы (умельцы паяют их самостоятельно, благо, в интернете — на специализированных форумах — имеется достаточное количество схем на все схемы подключения светодиодов). При изготовлении схемы необходимо учитывать, что она должна иметь гальваническую развязку по току. Принцип заключается в том, чтобы гарантированным образом обеспечить передачу мощности между отдельными элементами схемы без их непосредственного контакта.
Вариантов немного: либо емкостная развязка через конденсатор с небольшой ёмкостью, либо индуктивная, при помощи катушки. Конденсаторная развязка более выгодна, поскольку габариты схемы, управляющей работой светодиодов в ленте практически не увеличиваются, а инерционность срабатывания будет весьма малой. Недостаток состоит в том, что емкость конденсатора для каждого варианта включения светодиодной ленты следует подбирать индивидуально.
Более простые способы устранения неисправностей
- Отказаться от подсветки в выключателе или в блоке питания. Эффектность работы возрастает, если в выключателе смонтирована подсветка, однако следствие взаимодействия двух групп светодиодов в ленте может привести к обратному эффекту.
- Проверить текущее значение напряжения: как уже было показано выше, отдельные производители светодиодов в ленте не в состоянии обеспечивать разумную амплитуду возникающих пульсаций. В таком случае придётся обеспечивать двухполупериодное выпрямление тока, что снизит амплитуду колебаний напряжения примерно вдвое. Недостаток в том, что модернизированная схема может не разместиться в прежнем корпусе.
- Самый простой вариант: вышел из строя (либо близок к тому) один из светодиодов. Неисправность одного из светильников LED-ленты (которая включает в себя, как правило, до трёх источников, располагающихся последовательно) приводит к миганию всей ленты. Бракованный элемент имеет чёрные точки или потемнение на своём внешнем корпусе.
- Неисправен пульт дистанционного управления: либо функционально (для китайских производителей это не редкость), либо просто села батарейка. Неисправность легко диагностируется тестером, настроенным на диапазон 12 В. Возможно также и обычное механическое загрязнение кнопки на пульте или блоке питания. Пульт проверяется во всём рабочем диапазоне напряжений, при которых функционирует светодиодная лента, но не ниже 6…7. В.
Последовательность восстановления работоспособности светодиодной ленты
Светодиодная лента, как известно, представляет собой гибкую огнепрочную основу из диэлектрика, на одну из поверхностей которой нанесено несколько (до трёх) LED-светильников. При последовательном соединении мигание одного светодиода в ленте приводит к мерцанию и остальных. При более длинных светодиодных лентах мигание может распространяться на длину свыше метра. Во время мигання яркость свечения может не достигать требуемого значения в 12В, что легко проверяется вольтметром.
Неисправный элемент ленты выявляется очень просто. Один из LED-светильников кратковременно переводится в режим короткого замыкания, при этом остальные светодиоды должны ярко вспыхнуть. После замены бракованного светильника электрическое соединение элементов восстанавливается, причём перед этим необходимо проверить, в нужном ли месте расположен сглаживающий колебания конденсатор: он не должен находиться ранее первого, и после последнего светодиода в ленте.
Крепить основу светодиодной ленты необходимо только на сухое основание потолка или стены в помещении. При этом необходимо позаботиться о том, чтобы между основанием и корпусом происходила постоянная вентиляция: при длительной работе схема нагревается, что может нарушить целостность коннекторов. Следует обеспечивать также постоянную механическую защиту от неблагоприятных внешних воздействий.
Частенько после монтажа подсветки или уже в процессе эксплуатации обнаруживается, что светодиодная лента моргает во включенном состоянии. Оставлять ее в таком состоянии не следует, так как совсем не зря СНиП 23-05-95 регламентирует допустимые коэффициенты пульсации светового потока.
Мерцающий свет негативно сказывается не только на зрении при чтении, работе за компьютером, письме. Организм человека в целом получает отрицательное воздействие, которое выражается в быстрой утомляемости, повышенной нервозности.
По каким причинам возникает мигание светодиодов и способы исправления ситуации
Если вы столкнулись с подобной ситуацией, то надо немедленно заняться ее исправлением. Большинство факторов можно устранить самостоятельно, но при наличии сомнений лучше обратиться к специалистам компании Ledcountry.ru. Обладая большим практическим опытом и глубокими знаниями, наши сотрудники помогут правильно поставить диагноз и найти лучшее решение. Итак, почему мигает светодиодная лента во включенном состоянии?
| №п/п | Причины | Рекомендуемые меры |
| 1 | В систему установлен маломощный блок питания. По нормам проектирования запас мощности должен быть не менее 20%, однако далеко не все производители придерживаются этой номы. | Заменить адаптер на фирменный с необходимыми техническими показателями. |
| 2 | Неаккуратно выполненная пайка мест соединений проводов и оборудования. Остатки флюса с кислотой могут за короткое время повредить медную основу. | Перепаять стыки с использованием менее едкого флюса, а оставшиеся следы тщательно смыть или нейтрализовать. |
| 3 | Использование коннекторов вместо пайки. Они часто выходят из строя из-за окисления контактов при неблагоприятных температурно-влажностных условиях, вот почему моргает светодиодная лента в этом случае. | Для создания надежного контакта коннекторы убрать, а вместо них использовать паяльник. |
Правильно установить места возникновения неисправности поможет диагностика простыми приборами: вольтметром либо мультиметром под напряжение 12В и 24В (в зависимости от класса LED ленты). Для удобства проверки нужно провода обозначить разными цветами, а светодиодную систему разделить на функциональные устройства:
- источник питания и блок управления;
- дистанционный пульт;
- светодиодные ленты и соединители;
- усилитель.
По результатам произведенных замеров можно точно установить, почему мигает светодиодная лента и ликвидировать неисправности. Это одна сторона вопроса, но бывает и другая, когда нужно совершить обратное, и превратить равномерно светящуюся ленту в мерцающую.
Как можно заставить мигать светодиодную ленту
Мигающие светодиоды чаще всего используют для сценического или праздничного оформления, например, на новый год. Подобные схемы применяют в автомобильных осветительных приборах, а также при тюнинге машин.
Проще всего сделать мигающую светодиодную ленту с многоцветными элементами, если в систему подсветки вмонтировать контроллер. В случае использования плат с однотонным свечением в схему надо включать диммер.
Бывают случаи, когда надо сделать мигающими два и несколько диодов с поочередным действием. Такой процесс можно организовать при помощи самодельного стробоскопа. Элементарные вспышки легко создать посредством обычного транзистора С945 либо его аналогов 2N2222, MPS2222A. Более сложные схемы требуют использования транзисторов помощнее, типа PNP, или применения уже готовой микросхемы NE555.
Оформление интерьера с помощью светодиодной ленты – явление распространённое. Тем более что теоретический срок службы светодиодов исчисляется десятками тысяч часов, а разнообразие цветовой гаммы позволяет подобрать любые оттенки. На самом же деле сбои в работе подсветки наступают гораздо раньше и проявляются, как правило, в виде частого мерцания или мигания отдельных сегментов. Об этом свидетельствуют жалобы потребителей, оставленные на разных интернет-ресурсах. Почему мигает светодиодная лента и как избежать подобных неприятностей в будущем? Попробуем разобраться.
Распространенные причины мигания
Причин, вызывающих неприятное для глаз мигание светодиодной ленты, не так уж и много. Данное утверждение основано на анализе отзывов потребителей, которые спустя несколько лет столкнулись с подобной проблемой.
Чаще всего виновником мигания является блок питания (БП) или RGB-контроллер. Для светодиодной ленты – это источник постоянного напряжения 12В. Гораздо реже используют БП на 24В (для лент с соответствующим питанием), но суть проблемы это не меняет. Мигание светодиодов по всей длине на начальном этапе эксплуатации может быть вызвано нехваткой мощности блока питания. Теоретически запаса мощности в 10-20% должно хватать для стабильной работы всей системы освещения. Но на самом деле заявленные технические характеристики, как светодиодной ленты, так и питающей аппаратуры не всегда подтверждаются фактическими измерениями. В результате светодиодная лента потребляет больше положенного (чтобы светила ярче), а источник питания выдаёт меньше положенного (чтобы сэкономить на деталях). Такой маркетинговый ход часто практикуется китайскими производителями. В связи с чем не рекомендуем покупать дешёвую светодиодную продукцию.
Недорогие китайские блоки питания и RGB-контроллеры могут вызвать мигание или надоедливое мерцание светодиодов, проработав стабильно всего 1-2 года. Это объясняется установкой в них деталей и радиоэлементов низкого качества, не способных длительно работать даже на номинальных токах и напряжениях. К примеру, превышение нагрузки и перепады сетевого напряжения в разы снижают рабочий ресурс фильтрующих конденсаторов.
Второе место по частоте сбоев в работе декоративной светодиодной подсветки занимает низкое качество сборки и пайки. Это касается коннекторов и соединительных проводов, припаянных к ленте. Толщина медной контактной площадки составляет десятые доли мм, а значит, может быть повреждена при нарушении условий пайки или во время эксплуатации. Причиной моргания светодиодов может стать плохой контакт, образовавшийся на месте пайки из-за:
- применения кислотосодержащего флюса, который со временем разъедает медную дорожку;
- перегрева контактной площадки паяльником мощностью более 60 Вт, что приводит к отслаиванию печатных проводников;
- применения тугоплавкого сплава олова, который не обеспечивает должное сцепление с медной площадкой на химическом уровне;
- микротрещин, которые могут появиться в ходе монтажа светодиодной ленты на поверхность.
Используя для сборки светодиодного освещения коннекторы, следует особое внимание уделять местам контакта двух проводников. Токопроводящая часть коннектора изготовлена из обычной стали и во влажной среде со временем подвергается коррозии. О том, как правильно соединить несколько светодиодных отрезков между собой, можно узнать здесь.
Надёжный электрический контакт в местах соединения светодиодных лент между собой и с питающими проводами имеет принципиальное значение. Дело в том, что через 5-метровые участки лент со светодиодами SMD 5730, SMD 5050 и SMD 3014 двойной плотности монтажа протекает ток более 10А, который вынужден преодолевать барьер на каждом соединении. Плохой контакт приведёт к перегреву и кратковременным просадкам напряжения, то есть к мерцанию. Проверьте и, при необходимости, пропаяйте, обожмите все имеющиеся контактные соединения и вопрос «Почему моргает светодиодная лента?» решится сам собой.
Следующее распространённое явление – мерцание отдельных участков светодиодной ленты. Данное явление вызвано подгоранием сегментов, состоящих из трёх последовательно включённых светодиодов. Причина такого мерцания с последующим падением яркости – завышенный ток потребления или несоблюдение температурного режима во время эксплуатации.
Постоянный перегрев кристалла проявляется в виде потемнения основания ленты и силиконовой оболочки.
Моргание светодиодов в ленте или линейке с питанием от 220В вызвано их схемотехническими особенностями. В таких моделях группа светодиодов состоит не из трёх, а из 60-ти штук, соединённых последовательно. В результате плохой контакт электрода (анода или катода) в одном из светодиодов приведёт к мерцанию всей группы.
Поиск и устранение неисправностей
Если мигание светодиодной ленты во включенном состоянии проявляется из-за сбоев в работе блока питания, то самым правильным решением будет его замена на более мощный и дорогостоящий вариант. При этом стоит обратить внимание на место его расположения. Некоторые модели БП не допускается размещать в закрытом пространстве, например, потолочные ниши из гипсокартона.
Те, кто разбирается в электричестве, могут попытаться вычислить неисправность самостоятельно. Начать следует с замера выходного напряжения во время нестабильного свечения светодиодов. Для этого мультиметр переводят в режим измерения постоянного напряжения и аккуратно (чтобы не устроить короткое замыкание) касаются щупами выходных контактов с БП. Для одноцветной ленты напряжение в пределах 11–12,2В считается нормальным. В случае с RGB-лентой замер делают на БП и на RGB-контроллере, отдельно тестируя каждый цвет.
Доказать неисправность RGB-контроллера можно методом его исключения из цепи питания. Для этого на каждый цвет светодиодной ленты поочередно подают +12В и наблюдают за стабильностью свечения.
Если на каком-то участке светодиодной ленты появился мерцающий (погасший) сегмент из трёх кристаллов, то его следует заменить. Сделать эту операцию можно без демонтажа с профиля. С помощью канцелярского ножа необходимо аккуратно удалить неисправный сегмент, делая разрез между соседними контактными площадками. Оставшиеся по краям медные контакты нужно зачистить и залудить. На освободившееся место приклеить новый сегмент с залуженными контактами и, соблюдая полярность, спаять соответствующие печатные проводники.
Иногда светодиодная лента во включенном состоянии может работать корректно, но после выключения несколько раз мигнуть. Чтобы справиться с подобной неисправностью, нужно понять причину её проявления. В первую очередь следует исключить влияние других электронных устройств, которые могут давать помеху обратно в сеть (например, тиристорный диммер). Кроме этого, причиной мигания может стать неоновая подсветка в выключателе. Чтобы доказать или опровергнуть данные предположения, нужно запитать светодиодную ленту через удлинитель от розетки, расположенной в другой комнате.
