Schutz von LED-Lampen vor Burnout: Schemata, Gründe, verlängern die Lebensdauer

Auf dem Markt für LED-Lampen und Leuchten wird eine breite Palette von Produkten in verschiedenen Preisklassen präsentiert. Der Hauptunterschied zwischen Geräten niedriger und mittlerer Preissegmente besteht in größerem Maße nicht in den verwendeten LEDs, sondern in den Stromquellen für sie.

LEDs arbeiten mit Gleichstrom und nicht mit Wechselstrom, der im Stromnetz des Haushalts fließt. Die Zuverlässigkeit der Lampen und die Funktionsweise der LEDs hängen stärker von der Qualität des Wandlers ab. In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie LED-Lampen schützen und die Lebensdauer kostengünstiger Modelle verlängern können.

Alles, was unten beschrieben wird, gilt für Leuchten und Lampen.

Zwei Haupttypen von Netzteilen für LEDs: Austastkondensator und Impulstreiber

Die billigsten LED-Produkte verwenden Abschreckkondensator als Stromquelle. Das Funktionsprinzip basiert auf der Reaktanz eines Kondensators. Mit einfachen Worten ist der Kondensator in einem Wechselstromkreis ein Analogon eines Widerstands. Ab hier folgen die gleichen Nachteile wie bei Verwendung eines Widerstands:

1. Keine Stabilisierung durch Spannung oder Strom.

Dementsprechend steigt mit zunehmender Eingangsspannung auch die Spannung an den LEDs und der Strom ebenfalls an.

Diese Mängel sind miteinander verbunden. In häuslichen Stromnetzen, insbesondere in abgelegenen Gebieten, Sommerhäusern, Dörfern und im privaten Sektor, werden häufig Stromstöße beobachtet. Wenn die Spannung unter 220 V sinkt, ist dies für die nach diesem Schema montierten Lampen nicht so schlimm. Der Strom durch die LEDs ist geringer bzw. sie halten länger.

Diagramm einer LED-Lampe mit Löschkondensator:

Wenn die Spannung jedoch höher als der Nennwert ist, z. B. 240 V, brennt die LED-Lampe schnell durch, da der Strom durch die LEDs zunimmt. Impulsstöße im Netzwerk sind ebenfalls sehr gefährlich. Sie entstehen durch das Umschalten leistungsstarker Geräte: Sie haben wahrscheinlich bemerkt, dass beim Einschalten des Kühlschranks oder Staubsaugers beispielsweise das Licht „blinkt“ - dies ist eine Manifestation dieser Spannungsspitzen. Sie treten auch bei Gewittern oder Notfällen an Stromleitungen oder Kraftwerken auf. Der Impuls sieht wie folgt aus:

Impulstreiber für LEDs

In den LED-Lampen des mittleren und hohen Preissegments werden eingesetzt gepulste Treiber mit Stromstabilisierung.

WICHTIG:

LEDs arbeiten mit einem stabilen Strom, die Spannung für sie ist kein Grundwert. Daher wird der Treiber als Stromquelle bezeichnet. Seine Hauptmerkmale sind der Ausgangsstrom und die Ausgangsleistung.

Die Stromstabilisierung wird mithilfe von Rückkopplungsschaltungen implementiert. Wenn Sie nicht auf Details eingehen, gibt es zwei Haupttypen von Treibern, die in LED-Lampen und -Lampen verwendet werden:

1. Transformatorlos bzw. ohne galvanische Trennung.

2. Transformator - mit galvanischer Trennung.

Die galvanische Trennung ist ein System, das sicherstellt, dass kein direkter elektrischer Kontakt zwischen dem Primärstromkreis und dem Sekundärstromkreis besteht. Es wird unter Verwendung der Phänomene der elektromagnetischen Induktion, dh Transformatoren, sowie unter Verwendung optoelektronischer Bauelemente implementiert. Bei Netzteilen zur galvanischen Trennung wird ein Transformator verwendet.

Ein typisches Schema eines transformatorlosen 220-V-Treibers für LEDs ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Normalerweise sind sie auf einer integrierten Schaltung mit einem eingebauten Leistungstransistor aufgebaut.Es kann in verschiedenen Fällen sein, zum Beispiel TO92, es wird auch als Fall für Transistoren mit geringer Leistung und andere ICs verwendet, zum Beispiel für lineare Integralstabilisatoren wie L7805. Es gibt auch Proben in "achtbeinigen" Fällen für die Oberflächenmontage, wie z. B. SOIC8 und andere.

Für solche Treiber ist das Erhöhen oder Verringern der Netzspannung nicht schrecklich. Gepulste Überspannungen sind jedoch äußerst unerwünscht - sie können die Diodenbrücke beschädigen. Wenn der Treiber transformatorlos ist, werden 220 V an den Ausgang der Mikroschaltung angelegt, oder die Brücke wird durch Wechselstrom kurzgeschlossen.

Im ersten Fall "tötet eine Hochspannung die LEDs" oder vielmehr eine davon, wie dies normalerweise der Fall ist. Tatsache ist, dass die LEDs in Lampen, Scheinwerfern und Leuchten normalerweise in Reihe geschaltet sind, da durch die Verbrennung einer LED die Stromkreise unterbrochen werden und der Rest intakt bleibt.

Im zweiten Fall brennt die Sicherung oder der Stromkreis der Leiterplatte durch.

Eine typische Treiberschaltung für LEDs mit einem Transformator ist unten gezeigt. Sie werden in teure und hochwertige Produkte eingebaut.

LED-Lampenschutz: Schemata und Methoden

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Elektrogeräte zu schützen. Alle sind für den Schutz von LED-Lampen angemessen, darunter:

1. Die Verwendung eines Spannungsstabilisators ist der teuerste Weg und es ist äußerst unpraktisch, ihn zum Schutz des Kronleuchters zu verwenden. Sie können jedoch das gesamte Haus über einen Netzspannungsstabilisator mit Strom versorgen. Es handelt sich um verschiedene Typen - Relais, elektromechanisch (Servoantrieb), Relais, elektronisch. Eine Überprüfung ihrer Vor- und Nachteile kann ein Thema für einen separaten Artikel sein. Schreiben Sie in die Kommentare, wenn Sie an diesem Thema interessiert sind.

2. Die Verwendung von Varistoren ist ein Gerät, das Überspannungen begrenzt und sowohl zum Schutz einer bestimmten Lampe oder eines anderen Geräts als auch am Eingang des Hauses verwendet werden kann.

3. Verwenden eines zusätzlichen Abschreckkondensators in Reihe. Somit ist der Lampenstrom begrenzt, der Kondensator wird basierend auf der Lampenleistung berechnet. Dies ist eher kein Schutz, sondern eine Verringerung der Lampenleistung, wodurch bei erhöhten Spannungswerten im Netz die Lebensdauer nicht verringert wird.

Varistor zum Schutz von Lampen und anderen Haushaltsgeräten

Varistor ist eine Spannungsbegrenzungsvorrichtung, seine Wirkung ist wie eine Gasfunkenstrecke. Dies ist ein Halbleiterbauelement mit variablem Widerstand. Wenn die Spannung den Spannungspegel des Varistors an seinen Anschlüssen erreicht, nimmt sein Widerstand von Tausenden von Megaohm auf zehn Ohm ab und ein Strom beginnt durch ihn zu fließen. Es ist parallel an die Schaltung angeschlossen. Somit sind elektrische Geräte geschützt.

Das Auftreten von Varistoren

• Un ist die Klassifizierungsspannung. Dies ist eine solche Spannung, bei der ein Strom von 1 mA durch den Varistor zu fließen beginnt;

• Um ist die maximal zulässige effektive Wechselspannung (Effektivwert);

• Um = - maximal zulässige konstante Spannung;

• P ist die nominale durchschnittliche Verlustleistung. Dies ist diejenige, die der Varistor während der gesamten Lebensdauer verbrauchen kann, während die Parameter innerhalb der festgelegten Grenzen gehalten werden.

• W ist die maximal zulässige absorbierte Energie in Joule (J), wenn sie einem einzelnen Impuls ausgesetzt wird.

• Ipp - maximaler Impulsstrom, für den die Anstiegszeit / Impulsdauer: 8/20 μs;

• Co ist die im geschlossenen Zustand gemessene Kapazität, während des Betriebs hängt ihr Wert von der angelegten Spannung ab, und wenn der Varistor einen großen Strom durch ihn fließt, fällt er auf Null ab.

Um die Verlustleistung zu erhöhen, vergrößern die Hersteller den Varistor selbst und ziehen seine Schlussfolgerungen massiver. Sie wirken als Strahler zur Entfernung der freigesetzten Wärmeenergie.

Zum Schutz von Elektrogeräten in Haushaltsstromnetzen mit einer Wechselspannung von 220 V wird ein Varistor ausgewählt, der größer als der Amplitudenwert der Spannung ist und ungefähr 310 V entspricht.Das heißt, es ist möglich, einen Varistor mit einer Klassifizierungsspannung von ungefähr 380-430 V zu installieren.

Zum Beispiel ist TVR 20 431 geeignet. Wenn Sie einen Varistor mit einer niedrigeren Spannung installieren, ist sein „falscher“ Betrieb mit unbedeutenden Überschüssen der Netzspannung möglich, und wenn Sie mit einer großen Spannung installieren, ist der Schutz nicht wirksam.

Wie bereits erwähnt, können Varistoren direkt am Eingang des Hauses installiert werden, sodass Sie alle Elektrogeräte im Haus schützen. Zu diesem Zweck stellt die Industrie modulare Varistoren her, die sogenannten SPD.

Hier ist das Anschlussdiagramm für ein dreiphasiges Netzwerk, für ein einphasiges Netzwerk - ähnlich.

Diese Schemata, bei denen ein Difavtomat und ein Hochpotentialschutz an einem oder zwei Drähten einer Einphasenschaltung verwendet werden, sind nicht weniger interessant.

 

Zum Schutz einer einzelnen Leuchte oder Glühbirne wird ein solcher Schaltkreis verwendet, der am Beispiel einer selbstgebauten LED-Leuchte gezeigt wird. Bei Verwendung einer vorgefertigten Leuchte oder Lampe wird der Varistor jedoch ebenfalls installiert - parallel entlang eines 220-V-Stromkreises.

Sie können es sowohl im Gehäuse des Beleuchtungsgeräts selbst als auch von außen an den Versorgungskabeln installieren. Wenn es an eine Steckdose angeschlossen ist, kann der Varistor in die Steckdose gesteckt werden. Der Varistor kann durch einen Entstörer ersetzt werden.

In diesem Videoclip spricht der Autor interessanterweise über diese Schutzmethode.

Fertige Lösungen

Überspannungsschutz für LED-Lampen - vom Hersteller LittleFuse. Überspannungsschutz bis 20 kV vorsehen. Je nach Ausführung wird es parallel oder in Reihe installiert.

Es gibt Geräte auf dem Markt mit unterschiedlichen Eigenschaften - Auslösespannung und Spitzenstrom.

Das LED-Schutzgerät speichert die Lampen während Spannungsimpulsen. Es wird nach dem Schalter parallel zum Beleuchtungskreis geschaltet. Verhindert auch das spontane Blinken von LED-Lampen bei Verwendung von beleuchteten Schaltern.

Interessant:

Das Wesentliche am Betrieb eines solchen Geräts ist, dass ein Kondensator im Inneren installiert ist. Der Hintergrundbeleuchtungsstrom der Leistungsschalter fließt durch ihn und glättet auch Überspannungen.

Ein ähnliches oder ähnliches Gerät der Firma Granit, Modell BZ-300-L. Der Index „L“ am Ende zeigt an, dass es sich um eine Schutzeinheit handelt für LED- und Energiesparlampen (cll).

Im Inneren befinden sich drei Teile, von denen wir einen oben untersucht haben:

1. Varistor.

2. Kondensator.

3. Der Widerstand.

Hier ist ein schematisches Diagramm. Sie können es wiederholen.

Fazit

Es ist unmöglich, die Möglichkeit des Ausbrennens von LED-Lampen und Lampen vollständig auszuschließen. Sie können jedoch die Lebensdauer von Glühbirnen verlängern, indem Sie die Auswirkungen von Spannungsspitzen minimieren. Sie können dies entweder mit Ihren eigenen Händen oder durch den Kauf einer Schutzeinheit für werkseitig hergestellte LED-Lampen tun.