Модернизация светодиодной лампы

[Shahabbas]

Так как в одно сообщение можно вставлять до 4-х изображений - приходится разбивать отчёт на несколько сообщений .
В недорогих светодиодных лампах как правило применяются простейшие схемы питания с конденсатором на входе .
На ebay заказал и прислали 12 вот таких ламп с потребляемой мощностью по 5W, причём за все лампы я уплатил всего 20$:

В лампах установлены 24 светодиода 2835 0,2W . Вот такая схема установлена в лампах:

Все знают недостатки этой схемы : бросок тока через светодиоды при включении (если не очень качественный выключатель) , большие пульсации света , перегрузка и , как следствие , сгорание светодиодов при искрении в выключателе или большой помехе в сети (например от сварки) , а после сгорания светодиодов ещё возможен и взрыв конденсатора 4,7мкФ на 250 вольт .
Решил я схему немного модернизировать введением стабилизатора тока на транзисторе . Всё описание для одной лампы . Остальные 11 были практически так-же доработаны :

Конденсатор 4,7мкФх250вольт заменён на 10мкФх400вольт . Параллельно конденсатору 1,0мкФ добавил конденсатор 0,1мкФ . Транзистор выбирал из расчёта : напряжение коллектор/эмиттер не менее 300вольт , ток не менее 100мА , мощность - не менее 1ватт . В магазине из дешёвых по таким параметрам были 2CS4544 (8 штук) и 2SC2482 . В принципе по параметрам вроде подходят и советские КТ940 и КТ969 , но в этом магазине их не было , а другие - дороже . Стабилитрон на 5,1вольт на 0,5ватт выбрал из расчёта обеспечения стабилизации напряжения при токе от 0,5мА . Резисторы 91 Ом на мощность 0,25ватт , 100 кОм - 0,5-1ватт.
Далее допаиваются 2 резистора , транзистор и стабилитрон . Так как места в лампе много - все детали припаял навесным монтажём . Это с транзистором 2SC2482 :

[Shahabbas]

Это с транзистором 2CS4544 :

Пришлось вытаскивать осциллограф САГА , так как схема гальванически связана с сетью .
При модернизации снимал осциллограммы с резистора 10 Ом в цепи светодиодов . По напряжению на этом резисторе можно судить о токе через светодиоды . 1 вольт напряжения соответствует току 100мА .
Вот какой сигнал был на резисторе до переделки :

Амперметр показал ток ~45мА . Как видно в пиках ток превышает максимальный ток для этих светодиодов (60мА) . А пульсации тока через светодиоды почти 90% .
Далее после замены конденсатора 4,7х250 на конденсатор 10,0х400 :

Видно что пульсации уменьшились , но всё равно очень большие .
А это уже осциллограмма после полной переделки :

Видно что пульсации не превышают 25% и максимальный ток через светодиоды не превышает 55мА .

[akegor]

А как греется транзистор? А в собранном виде?

[Shahabbas]

После впаивания схемы стабилизации необходимо параллельно конденсатору 1,0х400 припаять конденсатор 0,1-0,2х400 для того чтобы вывести ток через транзистор на участок стабилизации . При дополнительном конденсаторе 0,1мкФ падение напряжения на транзисторе получилось ~9-12вольт . Резистор R5 на 91 Ом выбран из расчёта тока через светодиоды ~45-48мА . Так что на транзисторе рассеивается мощность 12*0,048=0,576 ватт , что примерно в 2 раза меньше максимально допустимого без радиатора . Если параллельный конденсатор взять на 0,2мкФ - транзистор будет существенно нагреваться , так как на нём будет падение ~20-25 вольт , и на транзисторе будет рассеиваться почти 1 ватт мощности , но пульсации через светодиод практически пропадают .
Внутри лампы плата прилеплена на двухстороннем белом скотче :

Так как лампа не вибрирует и стоит на месте - я не стал крепить плату и так-же прилепил её на скотче .
В прихожей , коридоре и на кухне установлены потолочные светильники :

Если вкрутить эти лампы без переделки - видно как ярко лампа светит перед собой и плохо светит назад . Да и матовое стекло ламп всё-таки снижают общую яркость . Поэтому было принято решение внутренности светодиодных ламп вставить в светильники .
Фото делал ещё до переделки стабилизации ламп .
В проходном коридоре в светильник установил одну лампу :

В прихожую и на кухню установил по 2 лампы :

[Shahabbas]

Так как в светильниках есть возможность прикрутить транзисторы к металлическому основанию - зачистил основание светильника под транзисторами до голого металла , намазал силиконовой теплопроводящей пастой и прикрутил транзисторы к основаниям саморезами :

При этом параллельно конденсатору 1,0 припаял конденсатор 0,2 мкФ .
В общей сложности потребляемая мощность 5-ваттной лампы немнего увеличилась . С дополнительным конденсатором 0,1мкФ - примерно до 5,6 ватт , с конденсатором 0,2мкФ - примерно до 6,1 ватт .
Из-за разброса параметров радиоэлементов токи через светодиоды во всех 12-и лампах получились в пределах 43-48мА , что вполне нормально .
Пробовал с переделаной лампой иммитировать искрение в выключателе - нормально схема отработала . Но при длительном искрении питания на транзисторе будет рассеиваться слишком большая мощность и он может просто пергреться и сгореть .

[Starichok51]

Все знают недостатки этой схемы : бросок тока через светодиоды при включении

броска тока там просто быть не может, благодаря конденсатору С2.

[Shahabbas]

броска тока там просто быть не может, благодаря конденсатору С2.

Это если нормальный выключатель без дребезга и искрения контактов . А если небольшое искрение - бросок тока будет приличный и С2 не спасёт .

[akegor]

А если небольшое искрение - бросок тока будет приличный и С2 не спасёт .

Физика процесса?

[Shahabbas]

Физика процесса?

Она самая , родная . При искрении , допустим , в выключателе ~220 вольт через выключатель уже идёт напряжение частотой не 50 Гц , а значительно выше , причём импульсы с крутыми фронтами , для которых реактивное сопротивление конденсатора в питании лампы становится значительно меньше . А так как ёмкость последовательного конденсатора в питании расчитывается на частоту 50 Гц , при искрении частота получается значительно больше .

P.S. Извините за сумбурное объяснение . Техникум закончил много лет назад , всю жизнь занимаюсь радиотехникой . Физику процесса понимаю , многие формулы знаю , а вот толково описать , увы , разучился ...

[Ан-162]

После переделки R2 и R3 можно убрать, они лишние.