Margery Conner
EE Times
Цены на светодиодные лампы падают. Еще год назад диммируемую светодиодную лампу Philips, заменяющую 60-ваттную лампу накаливания, вы не рассчитывали купить дешевле, чем за $50, а сегодня на сайте Best Buy подобную лампу компании Insignia можно приобрести всего за $17. Какие же изменения в конструкции светодиодных ламп позволили столь значительно снизить цены? Разобрав лампу, мы сможем увидеть и понять некоторые тенденции в разработке светодиодных источников света, и в частности, как располагаются светодиоды внутри колбы и какие драйверы используются для управления ими.
Лампа Insignia формой похожа на традиционную лампу накаливания, отличаясь от нее наличием трех металлических теплоотводящих ребер и материалом колбы, сделанной из пластмассы, а не из стекла (Рисунок 1).
 |
|
| Рисунок 1. | |
Диммирование – важная характеристика лампы для рынка США. Используя программируемый светорегулятор Lutron Maestro, я сравнивала Insignia с лампой накаливания, расположив источники света один возле другого. Яркость свечения Insignia регулировалось последовательно и плавно, с профилем диммирования очень похожим на лампу накаливания. Далее следовало заглянуть внутрь лампы, чтобы узнать, как установлены светодиоды. На Рисунке 2 показана колба, разрезанная с помощью миниатюрной фрезы. Открылись девять белых светодиодов Cree, освещающих камеру смешивания, благодаря которой свечение лампы получается равномерным, а сами светодиоды остаются невидимыми. Металлические ребра выполняют двойную функцию: удерживают светодиоды и отводят от них тепло.
 |
|
| Рисунок 2. | |
На дне смешивающей камеры закреплен алюминиевый рефлектор толщиной с лист бумаги, переотражающий свет внутри лампы.
Все электроника этой лампы размещена под рефлектором в основании колбы, в отдельном инкапсулированном отсеке.
После удаления эластичного компаунда выясняется, что электроника смонтирована на двух вложенных друг в друга печатных платах. Эти платы показаны на Рисунке 3 вместе с половиной цоколя лампы.
 |
|
| Рисунок 3. | |
Для сравнения на Рисунке 4 показан драйвер светодиодной лампы, разобранной примерно год назад. Нетрудно заметить, что старая лампа отличается не только конструкцией, но и бóльшим количеством компонентов. Например, в старой схеме вы видите три электролитических конденсатора и очень большой трансформатор.
 |
|
| Рисунок 4. | |
Рисунок 5 позволяет вам сравнить два драйвера разных поколений. В драйвере Insignia видны всего два относительно небольших электролитических конденсатора. В этой связи возникает вопрос: какая микросхема драйвера использована в лампе, и каким образом эта микросхема позволила сделать столь компактную схему?
 |
|
| Рисунок 5. | |
На этот вопрос отвечает Рисунок 6. Крошечная микросхема, маркированная кодом «SUL B» – это LM3445 компании Texas Instruments. В схеме нет трансформатора, что однозначно указывает на неизолированную топологию драйвера светодиодов.
 |
|
| Рисунок 6. | |
Конечно же, сказать, что у такого решения нет прецедентов, нельзя. Ведь лампы накаливания тоже не имеют изоляции. Разбейся колба, когда лампа включена, и перед вами окажутся оголенные проводники под напряжением сети. Очевидно, что неизолированную конструкцию можно сделать полностью соответствующей требованиям стандартов UL.
Взятый из описания оценочной платы Edison Retrofit Evaluation Board компании TI пример схемы реального драйвера светодиода, в котором используется LM3445, приведен на Рисунке 7.
 |
|
| Рисунок 7. | |
Для того, чтобы уместить в цоколь лампы всю электронику управления, разработчики Insignia разбили прямоугольную плату на две круглых платы (вернитесь к Рисунку 3), механически изолированных от светодиодов. Через лампу проходит единственный маломощный провод, находящийся под напряжением постоянного тока 8-9 В.
Резюме
- Светодиоды Cree установлены на теплоотводах, которые являются частями поверхности колбы. Это позволяет быстро уводить избыточное тепло и изолировать от источников тепла электронику.
- Стремясь сделать лампу максимально похожей по форме на лампу накаливания, разработчики разместили все электронику в цоколе устройства.
- Переход к архитектуре неизолированного понижающего преобразователя позволил сократить количество компонентов. Соответственно, снизилась цена лампы, уменьшились размеры, выросла надежность.
Лампа Insignia на сегодняшнем рынке светодиодных источников света считается одной из лучших.
