O design e o princípio de operação dos drivers para lâmpadas LED

Драйвер для светодиодных лампПодключение

Drivers são dispositivos especiais que garantem o funcionamento estável das lâmpadas LED. Sem eles, os diodos são instáveis ​​e falham rapidamente. Vamos aprender como os drivers são organizados e como eles funcionam.

Por que driver de LED?

Os LEDs são muito mais eficientes em termos energéticos e duram mais do que as lâmpadas incandescentes. Podem funcionar durante anos e consumir várias vezes menos eletricidade do que as lâmpadas convencionais, com uma fonte de alimentação estável, pela qual o condutor é responsável.
Driver para lâmpadas LEDOs LEDs são muito sensíveis à energia fornecida às suas entradas. Eles não têm medo de valores mais baixos, mas tensões e correntes aumentadas podem não apenas reduzir significativamente o recurso de semicondutores, mas também desativá-los. A tarefa do driver é fornecer aos LEDs uma corrente estável. Driver para lâmpadas LED – fonte de alimentação. É um circuito eletrônico, cuja saída é uma corrente constante de um determinado valor.

Para que os elementos LED funcionem por um longo tempo e com eficiência, queimem com brilho e sem cintilação, uma corrente de tal valor indicado na ficha técnica do elemento semicondutor deve fluir através dos LEDs.

Os drivers de LED oferecidos pelos fabricantes são projetados para tensões de 10, 12, 24, 220 V e correntes contínuas de 350 mA, 700 mA, 1 A. Normalmente os drivers são feitos para luminárias específicas, mas também existem dispositivos universais à venda que se encaixam na maioria LED- itens de marcas conhecidas. Os estabilizadores de corrente são usados ​​em:

  • sistemas de iluminação pública e residencial;
  • lâmpadas de escritório;
  • Tiras de LED e iluminação decorativa.

Os drivers alteram o brilho e a cor dos LEDs. Isso é feito usando os botões ou o controle remoto. Uma lâmpada LED sem driver é instável e corre o risco de falhar rapidamente.

Princípio da Operação

Uma tensão é aplicada à entrada do driver de LED, que pode variar. A corrente passa pelas resistências R1 e R3, adquirindo o valor desejado, e o capacitor C1 ajusta sua frequência. A corrente alternada, adquirindo os parâmetros definidos, entra na ponte de diodos. Passando por este retificador, a corrente é convertida de alternada para direta. Além disso, seus parâmetros são ajustados pelos resistores R2 e R4 e pelo capacitor C2. Desta forma, a máxima precisão dos parâmetros de corrente de saída é alcançada. Diagrama de circuito elétrico do dispositivo:
Esquema

Tipos de motoristas de acordo com o princípio de operação

Todos os drivers para LEDs são divididos em lineares e pulsados. Cada grupo tem seus prós, contras e recomendações de uso. Comparação do conversor de corrente linear e de pulso:

Tipo deprósContrasInscrição
LinearNão interfereMenos de 80% de eficiência, aqueceLuzes LED de baixa potência, tiras e lanternas
PulsoAlta eficiência – 95%Cria captadores eletromagnéticosIluminação pública e casa

Linear

Com base no circuito linear, são criados os drivers mais simples para a lâmpada LED. Como elemento de estabilização, é usado um resistor limitador com resistência variável. Em um driver industrial, o “motor” do resistor é controlado não por uma pessoa, mas pela eletrônica. Se a tensão subir para valores críticos, a corrente também começa a crescer e, quando atinge um valor inaceitável, o LED superaquece e é posteriormente destruído. Em circuitos mais complexos, os transistores são usados ​​para regular a corrente. A desvantagem do circuito linear são as grandes perdas de potência, pois com o aumento da tensão, sua dissipação inútil aumenta. Uma desvantagem semelhante é permitida, exceto para lâmpadas de baixa potência. Para LEDs de vários watts, esses esquemas não são adequados. Vantagens de um esquema de estabilização linear:

  • design simples;
  • baixo custo;
  • confiabilidade suficiente (com baixa potência de carga).

Estabilizador linear:
Estabilizador linear

Pulso

A segunda opção é a estabilização de impulso. Depois de ligar o botão KH, o capacitor C é carregado. Depois de abrir os contatos do botão, ele começa a descarregar, fornecendo eletricidade ao elemento semicondutor. O regulador de comutação mais simples:
O estabilizador mais simplesenquanto o capacitor emite energia, o diodo emite luz. Quanto maior a tensão de entrada, menor o tempo de carregamento. Pressionar e soltar o botão mantém o brilho. Este princípio de operação é chamado de modulação por largura de pulso. Dezenas e até milhares de operações ocorrem por segundo.

Tipos de drivers por tipo de design

Drivers para elementos de LED são um pequeno circuito eletrônico montado a partir de resistores, capacitores e diodos semicondutores colocados na placa. Os dispositivos que estabilizam a corrente dos LEDs estão disponíveis em 2 versões:

  • No casco. Esta é a opção mais comum. O custo de tal dispositivo é maior. Sua principal vantagem é a proteção de elementos estruturais contra umidade e poeira.
  • Sem corpo. Seu uso é justificado apenas para instalação oculta. Eles são mais baratos que os análogos de case.

De acordo com o projeto, os conversores são divididos em três grupos.

Eletrônico

Em um conversor eletrônico, um transistor é responsável por corrigir a corrente. Sua tarefa é descarregar o microcircuito de controle. Para suavizar a ondulação o máximo possível, um capacitor é instalado na saída do circuito.
Driver para lâmpadas LEDDispositivos eletrônicos são caros, mas estabilizam a corrente até um máximo de 750 mA. Os drivers mais recentes desse tipo geralmente são instalados em lâmpadas com base E27. As principais desvantagens são ondulações e interferência na faixa de alta frequência. Se eletrodomésticos, como um rádio, estiverem conectados no mesmo soquete da lâmpada, ocorrerá interferência nas frequências FM. . Um bom driver eletrônico deve ter dois capacitores ao mesmo tempo:

  • eletrolítico, que suaviza as pulsações;
  • cerâmica, que reduz as altas frequências.

Essa combinação é rara, especialmente em drivers fabricados na China. Usuários experientes em IC podem obter os parâmetros de saída do driver alterando os valores do resistor. Devido à alta eficiência – cerca de 95% – os drivers eletrônicos são utilizados para diversas finalidades (para garantir o funcionamento de lâmpadas LED automotivas, iluminação pública e doméstica).

Baseado em capacitores

Drivers baseados no uso de capacitores são um pouco menos populares. Quase todos os circuitos de lâmpadas LED de baixo custo com esses dispositivos têm características semelhantes.
Baseado em capacitoresDevido a alterações feitas pelos fabricantes nos circuitos elétricos, alguns elementos podem ser removidos dos mesmos. Especialmente muitas vezes eles não possuem um capacitor responsável por suavizar ondulações. Vantagens dos drivers de capacitor:

  • simplicidade do projeto;
  • A eficiência tende a 100%, pois as perdas de potência são observadas apenas em resistores e junções de elementos semicondutores.

De acordo com o GOST, a taxa de ondulação permitida é de 10 a 20% e depende da finalidade da sala em que o dispositivo de iluminação opera.

Regulável

Um dimmer é um dispositivo que controla o brilho dos LEDs. Muitos drivers modernos incorporam esses recursos úteis.
RegulávelVantagens dos drivers reguláveis:

  • o usuário seleciona o nível de iluminação que é confortável para o momento atual;
  • a inclusão de um dimmer nos estabilizadores de corrente permite consumir economicamente tanto a eletricidade quanto a vida útil dos LEDs.

Opções de execução:

  • O dispositivo de escurecimento está localizado entre a fonte de alimentação e a lâmpada LED. Tal dispositivo controla a eletricidade fornecida aos LEDs. Geralmente são estabilizadores de largura de pulso (PWM) que corrigem a quantidade de corrente.
  • O dispositivo controla a fonte de alimentação. Ele executa a correção de corrente. O brilho e a cor dos diodos mudam.

Vida

A duração da operação correta do driver depende de sua qualidade e condições de operação. Mas mesmo o dispositivo da mais alta qualidade tem um recurso muito menor do que os LEDs conectados a ele. Os elementos LED de marcas conhecidas duram cerca de 100.000 horas. Tempo estimado de operação do driver:

  • baixa qualidade – até 20.000 horas;
  • média – até 50.000 horas;
  • alta – até 70.000 horas.

Para a produção e a rua, recomenda-se levar motoristas com longa vida útil.

A duração do estabilizador de corrente para LEDs é influenciada por fatores externos. O driver pode falhar pelos seguintes motivos:

  • alta umidade na sala, que não corresponde ao grau de proteção do dispositivo;
  • mudanças bruscas de temperatura;
  • má ventilação;
  • cálculo de potência de carga incorreto.

Na maioria das vezes, o driver quebra devido ao capacitor – ele falha durante picos de energia na rede.

Como escolher um motorista?

A maioria dos drivers de iluminação LED vendidos no mercado doméstico são fabricados na China, são baratos e não são de alta qualidade. Nos drivers de lâmpada LED chineses, microcircuitos defeituosos são frequentemente encontrados, não é recomendável comprá-los. Esse dispositivo falha rapidamente e é improvável que seja possível trocá-lo por um novo ou devolver o dinheiro. Dicas para escolher um driver de LED:

  • Leve o estabilizador de corrente junto com a carga.
  • Considere a potência de carga que será conectada ao driver.
  • Preste atenção no corpo. Deve indicar a potência, as faixas de tensão (entrada e saída), o valor nominal da corrente estabilizada, a classe de resistência à umidade e poeira.

Potência máxima do condutor

A tensão de saída depende do número de diodos no circuito e do esquema de sua inclusão. Deve ser maior ou igual à soma da energia gasta por cada bloco do circuito elétrico. A corrente nominal é determinada pela potência dos elementos e seu brilho. O objetivo do estabilizador é fornecer aos diodos a energia necessária. A potência total dos LEDs é determinada pelos parâmetros de cada elemento, seu número e cor. A quantidade de energia consumida é calculada de acordo com a fórmula: P = PLED x N, onde N é o número de diodos no circuito, PLED é a potência de um diodo. O valor nominal é tomado 20-30% a mais que a potência calculada: Pmax ≥ (1.2..1.3) * P. A cor do brilho dos elementos também é levada em consideração. Afeta a tensão de saída. Está indicado diretamente no aparelho ou na embalagem. Por exemplo, existem três LEDs de 3W. Então a potência total é de 9 watts. Driver recomendado Pmax = 9 x 1,3 = 11,7 watts.

Preço

Drivers para iluminação LED são vendidos em lojas elétricas, na Internet, em lojas de varejo que lidam com componentes de rádio. Comprar online é o mais barato.
Driver para lâmpadas LEDPreços aproximados dos estabilizadores atuais:

  • DC12V (potência 18 W, tensão de entrada 12 V, saída 100-240 V) – 190 rublos;
  • LB0138 (6 W, 45 V, 220 V) – 170 rublos;
  • YW-83590 (21 W, 25-35 V, 200-240 V) – 690 rublos;
  • LB009 (150 W, 12 V, 170-260 V) – 750 rublos.

O microcircuito PT4115 – um conversor de dólares – custa 150 rublos por peça. Elementos mais poderosos custam de 150 a vários milhares de rublos.

Outras características

Ao comprar um driver, preste atenção às seguintes características:

  • Voltagem de saída. O seu valor depende do número de LEDs na luminária, do método de alimentação e da queda de tensão nos semicondutores. Existem dispositivos no mercado com tensões de 2 a 50 V e mais.
  • Corrente nominal. Deve ser suficiente para fornecer brilho ideal.
  • Cor do diodo emissor de luz. Afeta a queda de tensão.

A dependência dos parâmetros elétricos na cor dos LEDs:

CorQueda de tensão, VForça atual, AConsumo de energia, W
Vermelho1,6-2,04

350

 

0,75
Laranja2.04-2.10,9
Amarelo2.1-2.181.1
Verde3.3-41,25
Azul2,5-3,71.2

Se a fonte de luz tiver três LEDs de luz branca de 1 W conectados em série, você precisará de um driver com tensão de 9-12 V e corrente de 350 mA. A queda de tensão nos cristais brancos é de 3,3 V. Quando conectados em série, as tensões são somadas. Acontece 9,9 V, o que satisfaz a faixa de operação do motorista. Dependendo da modificação, os dispositivos são usados ​​para um certo número de LEDs – um, dois ou mais.

Na vida cotidiana e para fitolâmpadas, recomenda-se o uso de drivers em casos. Eles são mais estéticos e mais seguros do que os sem moldura.

Por exemplo, drivers de LED com chip 9918c em uma lâmpada LED são adequados para acionar lâmpadas não reguláveis ​​e suportam potência de até 25W.

Conexão do motorista

O driver é bastante simples de conectar aos LEDs. Em seu corpo há todas as marcações necessárias. Uma tensão de entrada é aplicada aos terminais de entrada (INPUT), e uma série de LEDs é conectada aos terminais de saída (OUTPUT). O principal é observar a polaridade.

Polaridade de entrada

Se o driver for alimentado por tensão constante, o pólo positivo da fonte de alimentação é conectado ao seu terminal “+”. Para tensão CA, preste atenção à rotulagem dos terminais de entrada. Opções de marcação:

  • “L” e “N”. Aplique fase na saída “L”. Você pode encontrá-lo com uma chave de fenda elétrica especial. Conecte o fio neutro ao terminal “N”.
  • “~”, “AC” ou sem marcação. Neste caso, a polaridade não é importante, você não pode observá-la.

Polaridade de saída

A polaridade deve sempre ser observada aqui. O fio “mais” é conectado ao ânodo do primeiro elemento semicondutor, o fio “menos” é conectado ao cátodo do último diodo. Conexão do driver:
ConexãoCircuito do driver da lâmpada LED 220/12V (tensão de entrada/saída):
Esquema

Reparação de drivers de lâmpadas LED

Se o regulador de corrente perder a capacidade de desempenhar suas funções, isso pode causar danos aos LEDs. É importante identificar a quebra no tempo. Para testar o driver da lâmpada LED, 220 V são aplicados à sua entrada. Uma tensão constante deve aparecer na saída de um driver em funcionamento. Além disso, seu valor será um pouco maior que a faixa superior indicada na embalagem do aparelho. Esse método é simples de implementar, mas não permite avaliar a integridade do dispositivo. Para verificar se o driver está funcionando, faça o seguinte:

  1. Instale um resistor na saída do estabilizador de corrente. Sua resistência é selecionada levando em consideração a corrente fornecida. Determinado pela lei de Ohm: R=U/I.
  2. Pegue um resistor com a resistência calculada e a potência correspondente.
  3. Após instalar o resistor, meça a tensão de saída com um testador. Se não ultrapassar a faixa de operação, o dispositivo está funcionando corretamente.

A segunda maneira de procurar falhas de driver:

  1. Se o dispositivo tiver um fusível, ligue-o. O testador deve mostrar que a resistência é zero. Se a resistência tende ao infinito, substitua o fusível. Se a lâmpada acender depois de ligar a rede, o reparo terminou.
  2. Se o fusível não estiver queimado, procure uma avaria. Verifique a ponte de diodos.
  3. Se o retificador estiver em ordem, você terá que dessoldar o capacitor de suavização e ativá-lo. Uma pequena resistência, crescendo diante de nossos olhos, indica a capacidade de manutenção do capacitor.
  4. Para um driver simples, essas verificações serão suficientes para encontrar a origem do problema. Em estabilizadores de corrente complexos, você terá que tocar todos os diodos e capacitores eletrolíticos.

Ao tentar encontrar uma avaria, considere o princípio de funcionamento do circuito:

  • Linear. Nesses drivers, a proteção contra quedas de tensão é realizada usando resistores de 5-100 Ohm. Uma resistência é colocada na entrada do retificador (ponte de diodo). Para reduzir a cintilação, um grande capacitor eletrolítico é conectado em paralelo com a carga.
  • Pulso. Nesses conversores existem microcircuitos que possuem proteção contra todas as ameaças – superaquecimento, sobrecargas e sobretensões. Eles não devem quebrar, mas tudo acontece com os motoristas chineses.

O problema de reparar drivers está na dificuldade de selecionar os microcircuitos corretos. Especialmente se o estabilizador for fabricado na China. Se nenhum método permitir encontrar as causas da quebra do estabilizador atual, você deverá entrar em contato com um especialista. Ou compre outro driver.

Diferenças das fontes de alimentação

Driver muitos usuários chamam por engano a fonte de alimentação. Na verdade, são dispositivos diferentes. A fonte de alimentação estabiliza a tensão, o driver – a corrente. Se os LEDs estiverem conectados à fonte de alimentação errada, eles falharão rapidamente. A fonte de alimentação pode ser:

  • Transformador. Eles são raros hoje, pois em muitos aspectos perdem para seus concorrentes. O bloco do transformador produz 12 ou 24 V a partir de uma tensão de 220 V. Em seguida, a tensão alternada é retificada em uma constante. É aplicado à carga.
  • Pulso. Neles, a tensão é endireitada imediatamente – 220 V CA é convertido em 220 V CC. Em seguida, vai para o gerador de pulsos, que cria uma tensão alternada de alta frequência. O último elemento é o transformador.

Ambas as fontes de alimentação produzem uma tensão constante da mesma magnitude. Tais dispositivos não são adequados para LEDs, pois são “alimentados” por corrente elétrica. E a queda de tensão nos semicondutores é apenas uma de suas características. Se os parâmetros estiverem escritos no LED, por exemplo, 10 mA e 2,7 V, isso significa que mais do que os Amperes indicados não podem ser passados ​​por ele – ele queimará. Com a passagem de uma corrente de 10 mA, perde-se no semicondutor 2,7 V. Esta é precisamente a perda, e não a tensão necessária para acender os LEDs.

Como fazer um driver de LED linear com suas próprias mãos?

Tendo microcircuitos prontos, qualquer radioamador iniciante pode montar um driver para LEDs. Para este trabalho, você precisa ser capaz de fazer duas coisas – ler diagramas de circuitos elétricos e possuir um ferro de solda. Por exemplo, você pode montar um estabilizador de corrente para LEDs de 3 W usando o chip PowTech – PT4115 (China). O conversor, criado com base neste microcircuito, possui um mínimo de elementos e alta eficiência. O conversor de corrente mais simples é montado mesmo a partir de um carregador de telefone. A seguir está uma instrução para montar um driver para três LEDs de 1W. Para o trabalho você vai precisar de:

  • Carregador de celular antigo. Por exemplo, da Samsung – eles são mais confiáveis. Parâmetros do dispositivo – 5 V e 700 mA.
  • Resistor Trimmer com uma resistência de 10 kOhm.
  • Três elementos LED com potência de 1 W.
  • Cabo com plug.

Como montar o driver:

  1. Desmonte o carregador, tomando cuidado para não danificar seus elementos.Condutor
  2. Use um ferro de solda para soldar um resistor de 5 kΩ na entrada. Substitua-o por um resistor ajustável.Trabalho de solda
  3. Determine a saída para a carga e a polaridade para soldar corretamente os LEDs. Eles são pré-montados em um circuito serial.Carregar saída
  4. Dessolde os contatos do cabo e coloque um fio com um plugue lá. Antes de verificar se o estabilizador está funcionando, verifique se tudo está conectado corretamente. Se você cometer um erro, pode haver um curto-circuito.dessoldar
  5. Ajuste a corrente com o trimmer para que os LEDs acendam.ajustar
  6. Se os elementos emissores de luz estiverem ligados, verifique a tensão, corrente, potência com um testador.Os LEDs estão acesos

Se os LEDs estiverem acesos, não houver faísca ou fumaça, a montagem correu bem – seu DIY está pronto. O uso de um driver adequadamente selecionado é uma condição importante para a operação de alta qualidade e longo prazo das fontes de alimentação LED. A opção mais confiável é comprar um dispositivo de marca junto com lâmpadas LED. Se você entende de circuitos e é “amigo” de um ferro de solda, sempre pode montar um driver adequado para elementos de LED.

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  1. Олег

    В значительной степени срок службы фотодиодной лампы зависит именно от качества драйвера, а еще точнее от производителя. Это вывод из личного опыта. Также от качества драйвера завит и потребляемая мощность светодиодной лампы, некоторые из драйвером сильно нагреваются, то есть часть потребляемой энергии идет на нагрев. Был очень приятно удивлен, что здесь представлена возможность создания драйвера своими руками, из блока питания. Обязательно попробую такой сделать, поскольку есть светодиодные лампы из сгоревшими драйверами.

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  2. Айна

    Из множество составляющих светодиодной лампы-драйвер наверно является одним из важнейших. Следовательно, при выборе самой лампы параметры типа драйвера зачастую не указываются. Это ссылается на то, что многие драйверы не долгослужащие. А тут подробно указано о том, как сделать качественный драйвер своими руками, что даже новички запросто разберутся в этом. В целом, статья стала для меня информативной и надеюсь, что в ближайшем будущем обязательно воспользуюсь знаниями полученными в ней

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  3. Виталий

    Много полезного и интересного для себя почерпнул из этой статьи. Конечно, лучше покупать уже готовый, проверенный драйвер, ведь от него напрямую зависит качество работы светодиодных ламп. Но приятно ведь и что-то сделать своими руками. Не знал, что старые телефонные зарядки, а их в доме полно (у всех членов семьи есть телефоны, зарядки часто выходят из строя), можно так эффективно, то есть с пользой для дела, использовать. Я и сам попробовал изготовить самодельный драйвер ради интереса, действуя пошаговым указаниям, у меня все получилось, чему очень рад.

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  4. Антон

    Решил в своем доме сам сделать всю электрику и сам все лампы установить решил. Потому что думал, что так будет дешевле  и вроде как, интереснее! Но я даже не думал, что с этим столько много проблем будет. А сложностей еще больше. К тому же я совсем новичок в этом деле и мне в двойне было сложно. Но многое у вас на сайте смог найти. У вас материал полезный подобран и нужный. Особенно, для таких “зеленых” как я, кто с электричеством и лампами никогда и не сталкивался. Спасибо большое за то, что понятно все расписали!

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  5. Саша

    Спасибо разработчикам, потому что
    я только на этом сайте смог найти, как собрать драйвер, понятно и с картинками. Было огромным удивлением, что есть расчётное функционированное время драйвера (из этого возникает вопрос, какой лучше брать?) эх, наткнулся бы я ещё на советы выбора драйвера чуть раньше, то не брал бы тот китайский, который и недели не прослужил.

    Responder
  6. Саша

    Спасибо разработчикам, потому что я только на этом сайте смог найти, как собрать драйвер, понятно и с картинками. Было огромным удивлением, что есть расчётное функционированное время драйвера (из этого возникает вопрос, какой лучше брать?) эх, наткнулся бы я ещё на советы выбора драйвера чуть раньше, то не брал бы тот китайский, который и недели не прослужил.

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  7. Елена

    Я немного увлекаюсь дизайном интерьера в плане хобби. Создаю очень много интересных вещей из подручных материалов. Вот недавно довелось делать светодиодные светильники. Я в этом деле дуб дубом, как, что и куда подсоединять, мне помогал супруг. Но думаю, все равно нужно научиться самой, авось пригодится. Из статьи узнала очень много полезного и нового для себя. Даже муж прочитал с любопытством, возможно, тоже открыл что-то для себя неизвестное. А вот своими руками сделать драйвер, очень здоровская идея.

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  8. Саня

    Довольно сложно в этом во всем разобраться. Я по молодости лет учился на электрика, но со временем все позабылось и сейчас, когда возникла необходимость, то пришлось вспоминать, а я и половины не помню, да и все немного изменилось. Мои знания, так скажем, устарели. По этой причине и стал искать информацию в интернете. Благо, что ваш сайт сразу нашел. Нигде таких подробных схем я еще не видел и не встречал, сразу знания немного освежились и стало хоть что-то понятно. Спасибо вам за информацию, которой вы делитесь!

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  9. Костя

    Согласен, срок службы светодиодной лампы напрямую зависит и от производителя, и от того, качественный драйвер стоит или нет. У меня был случай, когда лампа вышла из строя уже через месяц использования. Похоже, что сделана лампа была(догадайтесь с трех раз!)) в Китайской народной республике. Знающий человек говорит, что каждая третья светодиодная лампа, сделанная в Китае, сгорает всего за несколько дней использования. Насчет того, что от качества драйвера зависит и потребляемая мощность лампы, не уверен. Но не удивлюсь, что это так!

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