Несколько лет назад были приобретены 4 светодиодные лампочки модели GL5.5-E27 изготовленные под брендом Estares. Две из них неплохо эксплуатировались в прихожей, где освещение горит по нескольку часов в день с периодическими переключениями, одна в ванной комнате и еще 1 в туалете, где режим эксплуатации отличается более частыми коммутациями, чем продолжительностью работы.
Но, невзирая на отличие в условиях эксплуатации, по истечении трех лет, все лампочки практически одновременно стали мигать через несколько минут после включения.
Причина этого явления известна - светодиоды постепенно выходят из строя из-за повышенного тока, протекающего через них. Производитель, чтобы лампа светила ярче использует драйвер с максимально допустимым для данного типа светодиодов выходным током. Как следствие светодиоды при работе нагреваются выше допустимой для данного типа светодиодов температуры, и соответственно быстрее деградируют. При этом яркость свечения лампы со временем начинает уменьшаться, это видно не вооруженным глазом. Сопротивление светодиодов также снижается и достигает того предела, при котором начинает срабатывать защита драйвера от перегрузки и короткого замыкания, это и вызывает мигание лампочки.
Ради интереса и экономии ради было принято решение попытаться осуществить ремонт этих светодиодных ламп, а именно заменить деградировавшие светодиоды на новые и посмотреть, что из этого получится.
Разборка светодиодной лампы
Обычным канцелярским ножом с узким лезвием очень аккуратно подрезаем клей, крепящий стеклянный плафон лампы к пластиковому корпусу. Плафон не придавливаем, он очень хрупкий и легко ломается. После подрезания клея плафон легко снимается.
Весь клей, а его там не мало, с обеих частей разобранной светодиодной лампы лучше удалить. Он нам не понадобится.
Что мы видим. На тонкой плате установлено шесть светодиодов, хотя возможна установка еще трех. Очевидно, что мы имеем дело с уже классическим подключением светодиодов к драйверу, такое же применяется в светодиодных лентах, по три последовательных светодиода. То есть, в данную лампу возможно установить всего 9 светодиодов, три группы по три светодиода в каждой. Это снизит нагрузку на светодиоды и продлит срок службы светодиодной лампы.
Плата прижата саморезами к пластиковому корпусу, в котором имеются вентиляционные отверстия, через алюминиевый радиатор.
Отпаиваем провода от платы и разбираем этот слоеный пирог. Термопаста между платой и радиатором отсутствует. Вопрос нужна ли она там риторический.
Под радиатором обнаруживаем плату драйвера. Обратите внимание на обесцвечивание красного плюсового провода. Это явно вызвано повышенной температурой.
Соблюдайте правила электробезопасности!
Лирически-теоретическое отступление
Но если есть большое желание посмотреть, а что там и как, то аккуратно поддеваем отверткой цоколь лампы по периметру и скручиваем цоколь по резьбе. Поддеваем торцовый контакт и вытаскиваем его. После этого плата драйвера свободно извлекается.
На фото провод идущий к торцовому контакту отсутствует.
Как видим, производитель не был оригинален и использовал типовой драйвер светодиодной лампы на микросхеме BP3122. .
Типовая схема применения BP3122 следующая:
Данная микросхема была специально разработана для применения в драйверах светодиодных ламп и представляет собой микросхему управления импульсным источником питания. Ее применение позволяет значительно сократить размер драйвера, а как следствие и его стоимость, за счет сокращения применяемых дополнительных компонентов.
Рекомендуемая производителем микросхемы выходная мощность не более 6 Вт при входном напряжении 230 В ±15% и 5 Вт в диапазоне входных напряжений переменного тока от 85 до 265 В. В микросхеме реализована защита от перегрузки и короткого замыкания, защита от перегрева, а также защита от перенапряжений. С механизмом самовозврата при устранении неисправности.
Уровень стабилизированного выходного тока определяется типом применяемого трансформатора, а именно соотношением витков первичной Np и вторичной Ns обмоток, и пиковым током в MOSFET, который в свою очередь, зависит от сопротивления задающего резистора, подключенного к входу CS микросхемы.
Стабилизация тока, на выходе исследованного драйвера, осуществляется на уровне 350 мА.
Ремонт светодиодной лампы
Для замены деградировавших, на AliExpress были заказаны новые светодиоды у этого продавца .
Отпаять старые светодиоды с платы проще всего посредством фена паяльной станции (температура около 300 °С). Можно и паяльником, но придется повозиться, изготовив специальную «вилочку для пайки светодиодов». Плата весьма теплоемкая и отбирает часть тепла на себя, поэтому паяльник менее 100 Вт можно даже не рассматривать.
Убрав старые светодиоды, не прекращая подогрева снизу платы, наносим на места пайки флюс, при необходимости припой, и размещаем новые светодиоды, соблюдая полярность.
Предварительно, выводы новых светодиодов также не помешает залудить. А для удобства их последующего позиционирования на плате, отметить, например анод, маркером.
Номинальные данные приобретенных светодиодов: ток 150 мА, напряжение 3,0 – 3,2 В, теплого, белого свечения 2800 – 3500 К.
Сборка осуществляется в обратном порядке. При наличии термопасты наносим ее на обратную сторону платы.
После этого работоспособность светодиодной лампы можно проверить, включив ее на несколько часов.
Не смотрите на горящие светодиоды не защищенным глазом, это опасно для зрения. Накройте их листом бумаги!
Если все нормально, все группы светодиодов светятся равномерно и не мигают, можно приклеить на место стеклянный плафон. Лучше использовать для этого клей типа «Момент». Термоклей не годится, при нагреве лампы во время работы, он может расплавиться и плафон отклеиться и упадет.
После высыхания клея светодиодная лампа снова будет служить вам верой и правдой. Ну а если вдруг, что, вы уже знаете, как ее починить.
Список файлов
Я всегда говорил, что будущее за светодиодами. Это, прежде
всего, благодаря их долговечности и экономии электроэнергии. Однако, сегодня,
технология изготовления этих ламп ещё не совершенна, уже сама высокая цена
говорит об этом, и приобретать это новшество ещё рано. Но ведь не слушает
никто, и покупают, а потом с претензиями, - вот гляди, уже не работает.
Но для
меня это было похоже на разминку, когда на мой стол положили пару бракованных
ламп.
Сказать по правде я впервые разглядывал эти лампы, сделанные из толстого стекла, они казались неразборными, что только подтверждало мою теорию об их несовершенстве, и пока я вслухрассуждал об этом, один из слушателей взяв фен, просто нагрел по контуру стеклянный цилиндр и приклеенный круг стекла сам вышел из объятий. При высокой температуре увеличиваются линейные размеры, а клей становится эластичным.В глаза сразу бросились два не запаянных светодиода (они были приподняты с одной стороны, такое бывает при падении). В другой лампе взорвался электролитический конденсатор. Но причина не только в нём, а в неисправности одного светодиода, который разорвав цепь, тем самым превратил напряжение на конденсаторе равное 100 вольтам в разность потенциалов 300 вольт, что и привело к взрыву.
Вот самая простая, а потому наиболее распространённаяэлектрическая схема светодиодных ламп без трансформаторов.С неё и начнём. Но сначала немного теории.
Конденсатор С1 играет роль гасящего резистора, поскольку на частоте переменного тока имеет сопротивление, но в отличие от резистора не рассеивает тепло и служит для уменьшения напряжения последовательной цепи. Иногда вместо одного конденсатора ставят два в параллель, для достижения необходимой яркости свечения. Для надёжной работы лампы их рабочее напряжение должно быть больше 450 вольт.
Диодный мост служит для преобразования переменного тока в постоянный.
Конденсатор С2 сглаживает пульсации 100 Гц выпрямленного напряжения моста. Его рабочее напряжение должно быть более 300 вольт.
Высокоомные резисторы R1, R2, параллельно конденсаторам С1 и С2, служат цели электробезопасности, для снятия зарядов с этих конденсаторов, чтобы не тряхнуло током, если коснуться цоколя только что снятой лампы.
Низкоомные резисторы R3, R4 - защитного назначения, ограничивающие броски тока, в ряде случаев срабатывают как предохранители, перегреваясь и выходя из строя, размыкая цепь питания при коротком замыкании.
Из всех перечисленных радиокомпонентов меньше всего выходят из строя высокоомные резисторы и выпрямительные мосты.
Дедка за репку, бабка за дедку и т. д.
Как правило чаще выходит из строя один из светодиодов матрицы по причине короткого замыкания конденсатора С1. При замыкании этого конденсатора, увеличивается напряжение и ток на светодиодной матрице, и яркое свечение лампы длиться недолго, до момента, пока не выйдет из строя самый слабый элемент матрицы. Вышедший из строя светодиод, размыкает цепь, и напряжение на конденсаторе С2 достигает значения 300 вольт. Конденсатор С2 (его рабочее напряжение было 100 вольт) взрываясь, закорачивает цепь питания и выводит из строя низкоомные резисторы R3, R4, которые от предельно высокого тока моментально нагреваются, и их проводящий слой трескается, разрывая цепь питания.
Наверно это самая худшая сказка из моего детства, но намёк остаётся в силе – мало найти причину отсутствия свечения, необходимо также отыскать следствие.
Поиск
неисправных компонентов
Итак, лампа вскрыта. Первое, что я сделал, тщательным образом посмотрел монтаж.
1. Самое простое – провод отвалился от цоколя лампы. Такое уже было с энергосберегающими лампами. Сам провод можно нарастить, а вместо паяногоили сварного соединения с алюминиевым цоколем можно применить резьбовое соединение.
2. Разбухший или выгоревший электролитический конденсатор С2, я просто удалил. Для надёжности использовал конденсатор с рабочим напряжением более 300 вольт. Лампа будет функционировать и без него.
3. Тестером прозвонил низкоомные резисторы R3, R4, показания должны быть в пределах 100 – 560 Ом (101 – 561 обозначение чип-резисторов). Один из резисторов не показывал своего значения, и я егозаменил.
4. Теперь очередь конденсатора С1. Он заблокирован защитным резистором R1 от 100 кОм (104) и выше 510 кОм, (514, последняя цифра чип-резисторов подразумевает количество нолей) номинал которого покажет омметр, что говорит об исправности самого конденсатора, по крайней мере он не пробит. Этот конденсатор необходимо поставить на напряжение не менее 450 вольт. Иногда, в целях уменьшения габаритов, производители ламп ставят конденсаторы на меньшее рабочее напряжение, что приводит к их выходу из строя.
5. Теперь можно включить схему в сеть и измерить тестером постоянное напряжение на конденсаторе С2 или на токопроводящих площадках, где он стоял. Свечение отсутствовало, и при этом постоянное напряжение было 1,4 раза больше переменного напряжения сети 220 вольт и составило 308 вольт, что указывало на обрыв светодиодной матрицы, но на исправность диодного моста.
6. Поиск неисправного светодиода начинаю с визуального осмотра, отключенной от сети лампы. Внешне такой элемент отличается от других черной точкой на поверхности кристалла. Итак, подозреваемый элемент найден, но для уверенности можно воспользоваться тестером и сравнивать сопротивление перехода каждого светодиода в прямом включении. Оно должно составлять около 30 кОм.
Если все элементы матрицы показывают одинаковое сопротивление, и при её подключении свечение отсутствует, а постоянное напряжение на конденсаторе С2 резко упало до единиц вольт, то это говорит о неисправности конденсатора С1. Скорее всего он будет в обрыве.
Не советую делать так, как делал сам. Завернув свободную руку за спину, другой рукой, острым пинцетом у включённой лампы замыкал токопроводящие площадки каждого светодиода по очереди, до момента, пока не загорится вся матрица. Так легко отыскать элемент, из-за которого лампа будет тускло светить, моргать или включаться на непродолжительное время. Возможно, сам элемент будет просто иметь плохой контакт с проводящей дорожкой из-за плохой пайки.
 |
| Рис.4. |
Есть ещё один способ проверки светодиодной
матрицы (рис. 4.). С помощью питания от контейнера с двумя батарейками с общим
напряжением 3 вольта или от одной батарейкис таким напряжением. С помощью последовательно соединённого резистора
R = 100 Ом подсоединяю выводы с напряжением 3 вольта в соответствующей полярности к
каждому светодиоду D, не выпаивая его из схемы и убеждаюсь в его свечении (он будет светиться только в
прямом включении).
Внимание!
Прогресс не стоит на месте, и мне попалась светодиодная лампа, в которой светодиоды представлены в виде двух последовательно соединённых полупроводниковых кристаллов в одном корпусе, а это значит, что от напряжения 3 вольта они не загорятся. Для проверки используется та же схема (рис. 4), только с контейнером на 4-е батарейки, то есть необходимо иметь напряжение 6 вольт и резистор 100 Ом, ограничивающий ток.
Эта лампа на 220 вольт выполнена с преобразователем на пониженное напряжение, что не даёт ей полностью погаснуть при выходе из строя одного светодиода. Что делать если её уровень освещённости упал и задрожал, словно от холода? Причина – в избытке тепла внутри цоколя. Жару не любят электролитические конденсаторы и сохнут от этого, их ёмкость падает, из-за чего и растёт пульсация выпрямленного диодным мостом напряжения, которая и вызывает дрожание света. Просто необходимо было заменить электролитический конденсатор.
 |
| Фото 3. |
Светодиодная лампа на 12 вольт.
 |
| Рис. 5 Схема соединений. |
Мне попался такой вариант ее схемы.
Опять теория.
Диодный мост (D 1-D 4) на клеммах лампы делает её универсальной, что позволяет подключаться к постоянному напряжению, не беспокоясь о переполюсовке, кроме того, даёт возможность использовать лампу с низковольтным источником переменного напряжения с интервалом от 6 до 20 вольт, (для постоянного с интервалом от 8 до 30 вольт).
За такой большой разброс напряжения отвечает преобразователь (микросхема CL 6807, R 1, R 2, L1 , D 5). Его задача ограничивать ток с ростом напряжения. В отличие от ограничивающего тока резистора, данный преобразователь, обладает высоким КПД = 95 процентам, он же экономит электроэнергию и, не выделяя излишки тепла, занимает меньше места, чем резистор.
Сами светодиоды - D6 - D9.
Всё вроде хорошо, но лампы выходят из строя . Основная причина – некачественные светодиоды, (если точнее, некачественная сварка кристалла полупроводника к отводам для распайки). В этой схеме отключение будет парами, предварительно лампа будет подавать сигналы миганием. Нахожу неисправный светодиод, поочерёдно подключаясь 3-х вольтовой конструкцией (рис. 4) к каждому светодиоду отключенной лампы. Таким образом, из двух ламп можно восстановить одну, оставив запчасти для лучших времён, (кстати, красивые радиаторы для транзисторов).
Но как быть, если вы не смогли починить лампу? Не расстраивайтесь. Из сломанной лампы можно сделать массу разнообразных поделок.
 |
| Фото 5 Заходите на огонёк. |
Как устроены светодиодные лампы
В статье рассказывается об устройстве светодиодных ламп. Рассматриваются несколько разных по сложности схем и даются рекомендации по самостоятельному изготовлению светодиодных источников света, подключаемых к сети 220 В.
Проблема энергосбережения
В результате мирового кризиса проблема энергосбережения стала во всем мире еще более актуальной. В связи с этим в 27 странах Евросоюза с 1 сентября 2009 года уже запретили продажу ламп накаливания мощностью 100 и более ватт. А уже в 2011 в странах Европы планируется ввести эмбарго на продажу наиболее популярных у покупателей 60-ти ваттных лампочек. К концу 2012 года планируется полный отказ от ламп накаливания.
Конгресс США принял закон об отказе от ламп накаливания в 2013 году. Согласно этим законам жители Евросоюза и США полностью перейдут на энергосберегающие источники света –люминесцентные и светодиодные лампы. В России, согласно постановлению правительства РФ, прекращение выпуска и продажи ламп накаливания ожидается уже в 2011 году.
Преимущества энергосберегающих ламп
Преимущества энергосберегающих ламп широко известны. В первую очередь это собственно низкое потребление энергии, а кроме того высокая надежность. В настоящее время наиболее широко распространены люминесцентные лампы. Такая лампа, потребляющая мощность 20 Ватт, дает такую же освещенность как стоваттная лампа накаливания. Нетрудно подсчитать, что экономия электроэнергии получается в пять раз.
В последнее время в производстве осваиваются светодиодные лампы. Показатели экономичности и долговечности у них намного выше, чем у люминесцентных ламп. В этом случае электроэнергии потребляется в десять раз меньше, чем лампами накаливания. Долговечность же светодиодных ламп может достигать 50-ти и более тысяч часов.
Источники света нового поколения, конечно, стоят дороже простых ламп накаливания, но потребляют значительно меньшую мощность и обладают повышенной долговечностью. Два последних показателя призваны скомпенсировать дороговизну ламп новых типов.
Практические схемы светодиодных ламп
В качестве первого примера можно рассмотреть устройство светодиодной лампы разработанной фирмой «СЭА Электроникс» с применением специализированных микросхем. Электрическая схема такой лампы показана на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема светодиодной лампы фирмы «СЭА Электроникс»
Еще десять лет назад светодиоды можно было использовать только в качестве индикаторов: сила света составляла не более 1,5…2 микрокандел. Сейчас появились сверхяркие светодиоды, у которых сила излучения доходит до нескольких десятков кандел.
При использовании мощных светодиодов совместно с полупроводниковыми преобразователями появилась возможность создания источников света, выдерживающих конкуренцию с лампами накаливания. Подобный преобразователь и показан на рисунке 1. Схема достаточно проста и содержит небольшое количество деталей. Это достигнуто за счет применения специализированных микросхем.
Первая микросхема IC1 BP5041 - AC/DC преобразователь. Ее структурная схема представлена на рисунке 2.
Рисунок 2. Структурная схема BP5041.
Микросхема выполнена в корпусе типа SIP показанный на рисунке 3.
Рисунок 3.
Преобразователь, подключенный к осветительной сети 220В, обеспечивает на выходе напряжение 5В при токе около 100 миллиампер. Подключение к сети производится через выпрямитель, выполненный на диоде D1 (в принципе возможно использование мостовой схемы выпрямителя) и конденсаторе C3. Резистор R1 и конденсатор C2 устраняют импульсные помехи.
Все устройство защищено предохранителем F1, номинал которого не должен превышать указанный на схеме. Конденсатор C3 предназначен для сглаживания пульсаций выходного напряжения преобразователя. Следует заметить, что выходное напряжение не имеет гальванической развязки от сети, что в данной схеме совсем не нужно, но требует особой внимательности и соблюдения правил техники безопасности при изготовлении и наладке.
Конденсаторы C3 и C2 должны быть на рабочее напряжение не менее 450 В. Конденсатор C2 должен быть пленочным или керамическим. Резистор R1 может иметь сопротивление в пределах 10…20 Ом, что достаточно для нормальной работы преобразователя.
Использование данного преобразователя позволяет отказаться от применения понижающего трансформатора, что значительно уменьшает габариты всего устройства в целом. Отличительной особенностью микросхемы BP5041 является наличие встроенной катушки индуктивности как показано на рисунке 2, что позволяет уменьшить количество навесных деталей и в целом размеры монтажной платы.
В качестве диода D1 подойдет любой диод с обратным напряжением не менее 800 В и выпрямленным током не менее 500 мА. Таким условиям вполне удовлетворяет широко распространенный импортный диод 1N4007. на входе выпрямителя установлен варистор VAR1 типа FNR-10K391. Его назначение защита всего устройства от импульсных помех и статического электричества.
Вторая микросхема IC2 типа HV9910 представляет собой ШИМ стабилизатор тока для суперярких светодиодов. При помощи внешнего MOSFET транзистора ток может устанавливаться в пределах от нескольких миллиампер до 1А. Этот ток задается резистором R3 в цепи обратной связи. Микросхема выпускается в корпусах SO-8 (LG) и SO-16 (NG). Ее внешний вид показан на рисунке 4, а на рисунке 5 структурная схема.
Рисунок 4. Микросхема HV9910.
Рисунок 5. Структурная схема микросхемы HV9910.
С помощью резистора R2 частота внутреннего генератора может изменяться в диапазоне 20…120 КГц. При указанном на схеме сопротивлении резистора R2 она будет около 50 КГц.
Дроссель L1 предназначен для накопления энергии в то время, когда транзистор VT1 открыт. Когда транзистор закроется, то энергия, накопленная в дросселе, через высокоскоростной диод Шоттки D2 отдается светодиодам D3…D6.
Здесь самое время вспомнить о самоиндукции и правиле Ленца. Согласно этому правилу индукционный ток имеет всегда такое направление, что его магнитный поток компенсирует изменения внешнего магнитного потока, которое (изменение) вызвало этот ток. Поэтому направление ЭДС самоиндукции имеет направление противоположное направлению ЭДС источника питания. Именно поэтому светодиоды включены в обратную сторону по отношению к питающему напряжению (вывод 1 микросхемы IC2, обозначенный на схеме как VIN). Таким образом светодиоды излучают свет за счет ЭДС самоиндукции катушки L1.
В данной конструкции применены 4 сверхярких светодиода типа TWW9600, хотя вполне возможно применение других типов светодиодов производства других фирм.
Для управления яркостью светодиодов в микросхеме имеется вход PWM_D, ШИМ – модуляция от внешнего генератора. В этой схеме такая функция не используется.
При самостоятельном изготовлении такой светодиодной лампы следует воспользоваться корпусом с винтовым цоколем размера E27 от негодной энергосберегающей лампы, мощностью не менее 20 Вт. Внешний вид конструкции показан на рисунке 6.
Рисунок 6. Самодельная светодиодная лампа.
Хотя описанная схема достаточно проста, рекомендовать ее для самостоятельного изготовления можно не всегда: либо не удастся купить указанные на схеме детали, либо недостаточная квалификация сборщика. Некоторые просто могут испугаться: «А вдруг у меня не получится?». Для подобных ситуаций можно предложить еще несколько вариантов более простых как по схемотехнике, так и в вопросе приобретения деталей.
Простая светодиодная лампа для изготовления в домашних условиях
Более простая схема светодиодной лампы показана на рисунке 7.
Рисунок 7.
На этой схемы видно, что для питания светодиодов используется мостовой выпрямитель с емкостным балластом, который ограничивает выходной ток. Такие источники питания экономичны и просты, не боятся коротких замыканий, их выходной ток ограничивается емкостным сопротивлением конденсатора. Подобные выпрямители часто называют стабилизаторами тока.
Роль емкостного балласта на схеме выполняет конденсатор C1. При емкости 0,47 мкФ рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 630В. Емкость его рассчитана так, чтобы ток через светодиоды был около 20 мА, что является для светодиодов оптимальным значением.
Пульсации выпрямленного мостом напряжения сглаживаются электролитическим конденсатором C2. Для ограничения зарядного тока в момент включения служит резистор R1, который также выполняет функцию предохранителя в аварийных ситуациях. Резисторы R2 и R3 предназначены для разряда конденсаторов C1 и C2 после отключения устройства от сети.
Для уменьшения габаритов рабочее напряжение конденсатора C2 выбрано всего 100 В. В случае обрыва (перегорания) хотя бы одного из светодиодов конденсатор C2 зарядится до напряжения 310 В, что неизбежно приведет к его взрыву. Для защиты от подобной ситуации этот конденсатор зашунтирован стабилитронами VD2, VD3. Их напряжение стабилизации может быть определено следующим образом.
При номинальном токе через светодиод в 20 мА на нем создается падение напряжения в зависимости от типа в пределах 3,2…3,8 В. (Подобное свойство в некоторых случаях позволяет использовать светодиоды в качестве стабилитронов). Поэтому нетрудно подсчитать, что если в схеме используется 20 светодиодов, то падение напряжения на них составит 65…75 В. Именно на таком уровне будет ограничено напряжение на конденсаторе C2.
Стабилитроны следует выбрать так, чтобы суммарное напряжение стабилизации было несколько выше падения напряжения на светодиодах. В этом случае при нормальном режиме работы стабилитроны будут закрыты, и на работу схемы влиять не будут. Указанные на схеме стабилитроны 1N4754A имеют напряжение стабилизации 39 В, а включенные последовательно – 78 В.
При обрыве хотя бы одного из светодиодов стабилитроны откроются и напряжение на конденсаторе C2 будет стабилизировано на уровне 78 В, что явно ниже рабочего напряжения конденсатора С2, поэтому взрыва не произойдет.
Конструкция самодельной светодиодной лампы показана на рисунке 8. как видно из рисунка она собрана в корпусе от негодной энергосберегающей лампы с цоколем Е-27.
Рисунок 8.
Печатная плата, на которой размещаются все детали выполняется из фольгированного стеклотекстолита любым из доступных в домашних условиях способов. Для установки светодиодов на плате просверлены отверстия диаметром 0,8 мм, а для остальных деталей 1,0 мм. Чертеж печатной платы показан на рисунке 9.
Рисунок 9. Печатная плата и расположение деталей на ней.
Расположение деталей на плате показано на рисунке 9в. Все детали, кроме светодиодов устанавливаются со стороны платы, где нет печатных дорожек. На этой же стороне устанавливается перемычка, также показанная на рисунке.
После установки всех деталей со стороны фольги устанавливаются светодиоды. Монтаж светодиодов следует начинать от средины платы, постепенно передвигаясь к периферии. Светодиоды должны быть запаяны последовательно, то есть плюсовой вывод одного светодиода соединяется с отрицательным выводом другого.
Диаметр светодиода может быть любым в пределах 3…10 мм. При этом следует выводы светодиодов оставлять длиной не менее 5 мм от платы. В противном случае светодиоды можно просто перегреть при пайке. Длительность пайки, как рекомендуют во всех руководствах, не должна превышать 3-х секунд.
После того, как плата будет собрана и налажена, ее выводы надо подпаять к цоколю, а саму плату вставить в корпус. Кроме указанного корпуса возможно применение более миниатюрного корпуса, однако при этом придется уменьшить размеры печатной платы, не забывая, однако, о габаритах конденсаторов С1 и С2.
Самая простая схема светодиодной лампы
Такая схема показана на рисунке 10.
Схема содержит минимальное количество деталей: всего 2 светодиода и гасящий резистор. На схеме видно, что светодиоды включены встречно – параллельно. При таком включении каждый из них защищает другой от обратного напряжения, которое у светодиодов невелико, и напряжение сети явно не выдержит. Кроме того такое двойное включение увеличит частоту мерцания светодиодной лампы до 100 Гц, что будет не заметно на глаз и не будет утомлять зрение. Здесь достаточно вспомнить, как в целях экономии подключали через диод обычные лампы накаливания, например, в подъездах. На зрение они действовали весьма неприятно.
Если нет в наличии двух светодиодов, то один из них можно заменить обычным выпрямительном диодом, который защитит излучающий диод от обратного напряжения сети. Направление его включения должно быть тем же, что и у недостающего светодиода. При таком включении частота мерцания светодиода составит 25 Гц, что будет заметно на глаз, как уже было описано чуть выше.
Для ограничения тока через светодиоды на уровне 20 мА резистор R1 должен иметь сопротивление в пределах 10…11 КОм. При этом его мощность должна быть не менее 5 ватт. Для уменьшения нагрева его можно составить из нескольких, лучше всего трех, резисторов мощностью 2 Вт.
Светодиоды можно применить те же, что были упомянуты в предыдущих схемах или какие удастся приобрести. При покупке следует точно узнать марку светодиода, чтобы определить его номинальный прямой ток. Исходя из величины этого тока, и подбирается сопротивление резистора R1.
Конструкция лампы, собранная по этой схеме мало отличается от двух предыдущих: ее также можно изготовить в корпусе от негодной энергосберегающей люминесцентной лампы. Простота схемы даже не предполагает наличия печатной платы: детали могут быть соединены навесным монтажом, поэтому, как говорят в таких случаях, конструкция произвольная.
Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».
Сегодня я решил рассказать Вам об устройстве светодиодной лампы EKF серии FLL-A мощностью 9 (Вт).
Эту лампу я сравнивал в своих экспериментах ( , ) с лампой накаливания и компактной люминесцентной лампой (КЛЛ), и по многим показателям она имела явные преимущества.
А теперь давайте разберем ее и посмотрим, что же находится внутри. Думаю, что Вам будет не менее интересно, чем мне.
Итак, устройство современных светодиодных ламп состоит из следующих компонентов:
- рассеиватель
- плата со светодиодами (кластер)
- радиатор (в зависимости от модели и мощности лампы)
- источник питания светодиодов (драйвер)
- цоколь
А теперь рассмотрим каждый компонент в отдельности по мере разбора лампы EKF.
У рассматриваемой лампы используется стандартный цоколь Е27. Он крепится к корпусу лампы с помощью точечных углублений (кернений) по окружности. Чтобы снять цоколь, нужно высверлить места кернения или сделать пропил ножовкой.
Красный провод соединяется с центральным контактом цоколя, а черный — припаян к резьбе.
Питающие провода (черный и красный) очень короткие, и если Вы разбираете светодиодную лампу для ремонта, то это нужно учесть и запастись проводами для их дальнейшего наращивания.
Через открывшееся отверстие виден драйвер, который крепится с помощью силикона к корпусу лампы. Но извлечь его можно только со стороны рассеивателя.
Драйвер — это источник питания светодиодной платы (кластера). Он преобразовывает переменное напряжение сети 220 (В) в источник постоянного тока. Для драйверов свойственны параметры мощности и выходного тока.
Существует несколько разновидностей схем источников питания для светодиодов.
Самые простые схемы выполняются на резисторе, который ограничивает ток светодиода. В этом случае нужно лишь правильно выбрать сопротивление резистора. Такие схемы питания чаще всего встречаются в выключателях со светодиодной подсветкой. Это фото я взял из статьи, в которой рассказывал о .
Схемы чуть посложнее выполняются на диодном мосте (мостовая схема выпрямления), с выхода которого выпрямленное напряжение подается на последовательно-включенные светодиоды. На выходе диодного моста также установлен электролитический конденсатор для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения.
В перечисленных выше схемах нет гальванической развязки с первичным напряжением сети, они обладают низким КПД и большим коэффициентом пульсаций. Их главное преимущество заключается в простоте ремонта, низкой стоимости и малых габаритах.
В современных светодиодных лампах чаще всего применяются драйверы, выполненные на основе импульсного преобразователя. Их главные достоинства — это высокий КПД и минимум пульсаций. Зато они по стоимости в несколько раз дороже предыдущих.
Кстати, в скором времени я планирую провести замеры коэффициентов пульсаций светодиодных и люминесцентных ламп различных производителей. Чтобы не пропустить выход новых статей — подписывайтесь на рассылку.
В рассматриваемой светодиодной лампе EKF установлен драйвер на микросхеме BP2832A.
Драйвер крепится к корпусу с помощью силиконовой пасты.
Чтобы добраться до драйвера, мне пришлось отпилить рассеиватель и вынуть плату со светодиодами.
Красный и черный провода — это питание 220 (В) с цоколя лампы, а бесцветные — это питание на плату светодиодов.
Вот типовая схема драйвера на микросхеме BP2832A, взятая из паспорта. Там же Вы можете ознакомиться с ее параметрами и техническими характеристиками.
Рабочий режим драйвера находится в пределах от 85 (В) до 265 (В) напряжения сети, в нем имеется защита от короткого замыкания, применяются электролитические конденсаторы, предназначенные для продолжительной работы при высоких температурах (до 105°С).
Корпус светодиодной лампы EKF выполнен из алюминия и теплорассеивающего пластика, который обеспечивает хороший отвод тепла, а значит увеличивает срок службы светодиодов и драйвера (по паспорту заявлено до 40000 часов).
Максимальная температура нагрева этой LED-лампы составляет 65°С. Об этом читайте в экспериментах (ссылки я указал в самом начале статьи).
У более мощных светодиодных ламп, для лучшего отвода тепла, имеется радиатор, который крепится к алюминиевой плате светодиодов через слой термопасты.
Рассеиватель выполнен из пластика (поликарбоната) и с помощью него достигается равномерное рассеивание светового потока.
А вот свечение без рассеивателя.
Ну вот мы добрались до платы светодиодов или другими словами, кластера.
На круглой алюминиевой пластине (для лучшего отвода тепла) через слой изоляции размещено 28 светодиодов типа SMD.
Светодиоды соединены в две параллельные ветви по 14 светодиодов в каждой ветви. Светодиоды в каждой ветви соединяются между собой последовательно. Если сгорит хоть один светодиод, то не будет гореть вся ветвь, но при этом вторая ветвь останется в работе.
А вот видео, снятое по материалам данной статьи:
P.S. В завершении статьи хочется отметить то, что конструкция LED-лампы EKF с точки зрения ремонта не очень удачная, лампу невозможно разобрать без отпиливания рассеивателя и высверливания цоколя.
Светодиодные лампы находят все более широкое применение в повседневной жизни. Они используются для освещения и подсветки, подчеркивают детали интерьера. Особое значение имеет схема светодиодной лампы на 220 В, технические характеристики которой значительно превосходят другие виды источников света.
Элементы светодиодной лампы
В состав стандартной светодиодной лампы входят следующие элементы:
- Основные внешние детали - рассеиватель и цоколь.
- Светодиоды, установленные на плате. Вся конструкция называется. кластером.
- Радиатор.
- Светодиодный источник питания - драйвер.
В большинстве ламп используются стандартные цоколи типа Е27. Его крепление к корпусу происходит точечными углублениями, наносимыми по окружности. Для снятия цоколя места углублений высверливаются или пропиливаются ножовкой.
К центральному контакту цоколя подключается провод красного цвета. Черный провод припаивается к резьбе. Оба проводника имеют очень короткую длину и в случае возможного ремонта лампы нужно иметь запас для наращивания. После снятия цоколя, в рассеивателе открывается отверстие, через которое хорошо заметно драйвер. Его крепление к корпусу выполняется силиконом, а его извлечение возможно только через рассеиватель.
Питание кластера, представляющего собой светодиодную плату, осуществляется с помощью драйвера. Под его действием происходит преобразование переменного напряжения 220 вольт в постоянный ток. У драйверов существуют такие параметры, как выходной ток и мощность.
Таким образом, взаимодействие всех элементов обеспечивает устойчивую и бесперебойную работу всей лампы. Выход из строя хотя бы одного из них вызовет отказ в работе всей системы.
Схемы светодиодных источников питания
Наиболее простая схема выполняется с использованием резистора, выполняющего функцию ограничителя светодиодного тока. Нормальная работа схемы в данном случае зависит лишь от правильного выбора сопротивления этого резистора. Такое питание в основном используется, когда нужно сделать светодиодную подсветку в выключателе.
Более сложные схемы выполняются с применением диодного моста. С его выхода происходит подача выпрямленного напряжения к светодиодам, включенным последовательно. Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения осуществляется с помощью электролитического , установленного на выходе диодного моста.
Главными преимуществами обеих схем является их низкая стоимость, небольшие размеры и довольно простой ремонт. Тем не менее, у них очень низкий коэффициент полезного действия и высокий коэффициент пульсаций.
Совершенные источники питания - драйверы
Самые новые светодиодные лампы комплектуются драйверами, основой которых является импульсный преобразователь. Они обладают высоким КПД и минимальным уровнем пульсаций. Однако их стоимость значительно выше, чем уже рассмотренные простые варианты.
Для крепления драйвера к корпусу используется силиконовая паста. Чтобы получить доступ к этому элементу, вначале отпиливается рассеиватель, а затем вынимается светодиодная плата. Подача питания на 220 вольт происходит с помощью проводов красного и черного цвета с цоколя лампы. На плату светодиодов питание подается бесцветными проводниками.
Драйвер может устойчиво работать при перепадах напряжения сети от 85 до 265 вольт. Кроме того, схема светодиодной лампы на 220 В предусматривает защиту от коротких замыканий, а также наличие электролитических конденсаторов, обеспечивающих работу при высокой температуре, вплоть до 105 градусов.
Для изготовления корпусов ламп используется алюминий и специальный пластик, хорошо рассеивающий тепло. Благодаря качественному теплоотведению, срок службы основных элементов лампы увеличивается до 40 тыс. часов. Более мощные лампы оборудуются радиаторами, прикрепляемыми к светодиодной плате слоем термопасты.