Ремонт светодиодных прожекторов самостоятельно. Ремонт светодиодных прожекторов Светодиоды для LED драйверов

Светодиод 10 Вт – является мощным полупроводниковым прибором. Сфера его применения, зачастую не ограничивается лампами и прожекторами. Также чип пользуется большой популярностью среди любителей смастерить устройство для освещения своими руками.

Область применения

10 W широко применяются в различных осветительных устройствах. Все сферы условно можно разделить на общее и специальное назначение. К общему назначению относится эксплуатация светодиодов в лампах, светильниках, прожекторах, а к специальному – применение для подсветки в оранжереях и . Второй вариант – это, так называемые, и не только. Фокус в том, что спектр излучения данного LED оптимальный для роста растений, как на суше, так и в воде. А кроме водорослей и рыб, освещение 10 ваттными светодиодами, благоприятно влияет на развитие кораллов, поэтому любители аквариумов являются частыми потребителями этой радиодетали. Все эти замечательные свойства проявляются в определенной комбинации цветов кристаллов. Что касается использования описываемого полупроводникового прибора для осветительных устройств общего назначения, то помимо бытовых ламп, светодиод отлично применяется для изготовления фар для автомобиля, светофоров, дорожной подсветки.

Конструкция светодиода, варианты исполнения

Светодиод COB 10 W представляет собой компактный модуль, выполненный по технологии chip-on-board. Принципиальное отличие от SMD заключается в том, что несколько кристаллов вместе размещаются на плате и покрываются общим слоем люминофора. Это значительно снижает стоимость матрицы. Состоит она из 9 кристаллов: три параллельные цепочки по три последовательно подключенных кристалла в каждой. Внешне LED 10 W могут отличаться формой токопроводящей подложки. Например, светодиод фирмы выглядит, как показано на рисунке. Подложка его имеет форму звезды и выполнена из алюминия.

Корпус модуля изготовлен из термостойкого пластика, а линза – из эпоксидной смолы. Классические LED 10 W выглядят так, как показано на схеме, но на практике габаритные размеры варьируются в зависимости от производителя.

Не забывайте, что светодиод является полярным элементом, поэтому обращайте внимание на маркировку при монтаже. Обязательным условием адекватного функционирования светодиода 10 Вт является наличие теплоотвода. Организовать его можно с помощью алюминиевого или медного радиатора. Смазывайте подложку светодиода термопроводящей пастой или термоклеем для лучшей теплоотдачи. Иногда дополнительно монтируется кулер, который обеспечивает циркуляцию воздуха для охлаждения радиаторных пластин.

На видео вы можете увидеть испытание светодиода 10Вт и рекомендации при подключении такого элемента. Вот, как должна выглядеть схема подключения светодиода 10 Вт.

Источником питания может выступать автомобильный аккумулятор, компьютерный блок питания, или специально приобретенный 12-ти вольтовый источник. Для того чтобы избежать перегрева (несмотря на радиатор) и защиты светодиода, крайне необходимо подключать его не напрямую к источнику, а через любой стабилизатор напряжения. На схеме показан интегральный стабилизатор напряжения LM-317, но можно использовать и другой с подходящими параметрами. С помощью обычной кренки и резистора вы обеспечите себя гарантированными 12 В на выходе и ток не превысит 1 А, что является залогом долговечности работы вашего устройства.

Характеристики

Параметры 10-ваттного светодиода позволяют ему пользоваться большим спросом в линейке сверхъярких LED. Напряжение питания колеблется в пределах от 9 до 12 Вольт. Угол свечения — 120° – график изображен ниже.

Номинальный прямой ток равен 1 А, пульсирующий прямой ток – до 2 А. Световой поток находится в пределах 600-1080 лм. Для сравнения, лампе накаливания 75 Вт соответствует свечение в 935 лм. Таким образом, можно ориентировочно прикинуть, насколько яркое свечение будет у данного полупроводникового прибора. Обратное напряжение составляет 50 В. , в зависимости от производителя, 30-100 тысяч часов. Рабочая температура находится в диапазоне от -30°С до 80°С. Цветовая температура светодиода на 10 Вт охватывает спектр от 2300 К (теплый белый) до 10000 К (холодный белый).

Производители

В трех частях света рассредоточены лидеры производства мощных светодиодов, таких как LED 10 W. Среди них американская компания Cree (которую мы уже упоминали и демонстрировали образец ее продукции), японская Nichia (пионера в области светодиодной техники), а также, немецкая Osram (более известная для отечественного покупателя).

Фирменные светодиодные изделия стоят дороже, чем их noname аналоги, но качество во втором случае никто не гарантирует.

Рассмотрим, с какими особенностями вы столкнетесь, решив приобрести китайские дешевые 10-ваттные светодиоды. Во-первых, если внимательно сравнивать, то 9 кристаллов матрицы сами по себе имеют меньшие размеры, чем у качественных модулей. Это, естественно, скажется на светоотдаче при их работе. Во-вторых, сильная неравномерность свечения каждого кристалла. Заметно это, правда, только при пониженном токе, но, тем не менее, такая особенность влияет на скорость деградации всего светодиодного модуля.

10 ваттные подделки из Китая

На картинке вы можете наблюдать, неравномерное свечение отдельных кристаллов модуля, и как с повышением тока она выравнивается. В-третьих, в светодиодах низкого качества соединяющие кристаллы проводники очень тонкие, и могут оборваться от неосторожного движения, чем прервут функционирование минимум одной тройки последовательных кристаллов.

Резюмируя описанное выше, хочется выделить важные для запоминания тезисы статьи. Светодиоды 10 Вт в качестве светоизлучающих источников широко применяются на практике для изготовления автоламп, фонариков, прожекторов и прочих осветительных приборов. Радиаторное охлаждение критически важно для нормальной работоспособности светодиода. Питание производится от источника 12В через драйвер (стабилизатор напряжения). Известный бренд гарантирует бесперебойное функционирование в течение всего заявленного срока, а с китайскими недорогими аналогами могут возникнуть проблемы.

Преимущества светодиодных лап рассматривались неоднократно. Обилие положительных отзывов пользователей светодиодного освещения волей-неволей заставляет задуматься о собственных лампочках Ильича. Все было бы неплохо, но когда дело доходит до калькуляции переоснащения квартиры на светодиодное освещения, цифры немного «напрягают».

Для замены обыкновенной лампы на 75Вт идёт светодиодная лампочка на 15Вт, а таких ламп надо поменять десяток. При средней стоимости около 10 долларов за лампу бюджет выходит приличный, да и еще нельзя исключить риск приобретения китайского «клона» с жизненным циклом 2-3 года. В свете этого многие рассматривают возможность самостоятельного изготовления этих девайсов.

Теория питания светодиодных ламп от 220В

Самый бюджетный вариант можно собирать своими руками из вот таких светодиодов. Десяток таких малюток стоит меньше доллара, а по яркости соответствует лампе накаливания на 75Вт. Собрать всё воедино не проблема, вот только напрямую в сеть их не подключишь – сгорят. Сердцем любой светодиодной лампы является драйвер питания. От него зависит, насколько долго и хорошо будет светить лампочка.

Что бы собрать светодиодную лампу своими руками на 220 вольт, разберёмся в схеме драйвера питания.

Параметры сети значительно превышают потребности светодиода. Что бы светодиод смог работать от сети требуется уменьшить амплитуду напряжения, силу тока и преобразовать переменное напряжение сети в постоянное.

Для этих целей используют делитель напряжения с резисторной либо ёмкостной нагрузкой и стабилизаторы.

Компоненты диодного светильника

Схема светодиодной лампы на 220 вольт потребует минимальное количество доступных компонентов.

• Светодиоды 3,3В 1Вт – 12 шт.;
• керамический конденсатор 0,27мкФ 400-500В – 1 шт.;
• резистор 500кОм — 1Мом 0,5 — 1Вт – 1 ш.т;
• диод на 100В – 4 шт.;
• электролитические конденсаторы на 330мкФ и 100мкФ 16В по 1 шт.;
• стабилизатор напряжения на 12В L7812 или аналогичный – 1шт.

Изготовление драйвера светодиодов на 220В своими руками

Схема лед драйвера на 220 вольт представляет собой не что иное, как импульсный блок питания.

В качестве самодельного светодиодного драйвера от сети 220В рассмотрим простейший импульсный блок питания без гальванической развязки. Основное преимущество таких схем – простота и надёжность. Но будьте осторожны при сборке, поскольку у такой схемы нет ограничения по отдаваемому току. Светодиоды будут отбирать свои положенные полтора ампера, но если вы коснётесь оголённых проводов рукой, ток достигнет десятка ампер, а такой удар тока очень ощутимый.

Схема простейшего драйвера для светодиодов на 220В состоит их трёх основных каскадов:

• Делитель напряжения на ёмкостном сопротивлении;
• диодный мост;
• каскад стабилизации напряжения.

Первый каскад – ёмкостное сопротивление на конденсаторе С1 с резистором. Резистор необходим для саморазрядки конденсатора и на работу самой схемы не влияет. Его номинал не особо критичен и может быть от 100кОм до 1Мом с мощностью 0,5-1 Вт. Конденсатор обязательно не электролитический на 400-500В (эффективное амплитудное напряжение сети).

При прохождении полуволны напряжения через конденсатор, он пропускает ток, пока не произойдет заряд обкладок. Чем меньше его ёмкость, тем быстрее происходит полная зарядка. При ёмкости 0,3-0,4мкФ время зарядки составляет 1/10 периода полуволны сетевого напряжения. Говоря простым языком, через конденсатор пройдет лишь десятая часть поступающего напряжения.

Второй каскад – диодный мост. Он преобразует переменное напряжение в постоянное. После отсечения большей части полуволны напряжения конденсатором, на выходе диодного моста получаем около 20-24В постоянного тока.

Третий каскад – сглаживающий стабилизирующий фильтр.

Конденсатор с диодным мостом выполняют функцию делителя напряжения. При изменении вольтажа в сети, на выходе диодного моста амплитуда так же будет меняться.

Что бы сгладить пульсацию напряжения параллельно цепи подключаем электролитический конденсатор. Его ёмкость зависит от мощности нашей нагрузки.

В схеме драйвера питающее напряжение для светодиодов не должно превышать 12В. В качестве стабилизатора можно использовать распространённый элемент L7812.

Собранная схема светодиодной лампы на 220 вольт начинает работать сразу, но перед включением в сеть тщательно изолируйте все оголённые провода и места пайки элементов схемы.

Вариант драйвера без стабилизатора тока

В сети существует огромное количество схем драйверов для светодиодов от сети 220В, которые не имеют стабилизаторов тока.

Проблема любого безтрансформаторного драйвера – пульсация выходного напряжения, следовательно, и яркости светодиодов. Конденсатор, установленный после диодного моста, частично справляется с этой проблемой, но решает её не полностью.

На диодах будет присутствовать пульсация с амплитудой 2-3В. Когда мы устанавливаем в схему стабилизатор на 12В, даже с учётом пульсации амплитуда входящего напряжения будет выше диапазона отсечения.

Диаграмма напряжения в схеме без стабилизатора

Диаграмма в схеме со стабилизатором

Поэтому драйвер для диодных ламп, даже собранный своими руками, по уровню пульсации не будет уступать аналогичным узлам дорогих ламп фабричного производства.

Как видите, собрать драйвер своими руками не представляет особой сложности. Изменяя параметры элементов схемы, мы можем в широких пределах варьировать значения выходного сигнала.

Если у вас возникнет желание на основе такой схемы собрать схему светодиодного прожектора на 220 вольт, лучше переделать выходной каскад под напряжение 24В с соответствующим стабилизатором, поскольку выходной ток у L7812 1,2А, это ограничивает мощность нагрузки в 10Вт. Для более мощных источников освещения требуется либо увеличить количество выходных каскадов, либо использовать более мощный стабилизатор с выходным током до 5А и устанавливать его на радиатор.

В настоящее время светодиодная продукция все активней вытесняет газоразрядные лампы с рынка светотехнической продукции. Вполне возможно, что в ближайшие года по мощности светового потока и стоимости, LED-продукция вытеснит такие лампы как ДНаТ и ДРЛ. Ну а пока что мы рассмотрим очередное творение из поднебесной: небольшой светодиодный прожектор.

На конец лета 2014 стоимость прожектора составляет 600 руб в магазине TinyDeal: 85-265V 10W 900LM Waterproof LED Flood Light - Natural White HLB-193353

Прожектор доставили в хорошо упакованной посылки в невзрачной белой картонной коробочке без каких-либо опознавательных знаков.

Как видим наклейка с обратной стороны информирует нас о том, что у нас экземпляр мощностью 10 Ватт, с белым цветом свечения, рассчитанный на питание от сети переменного тока 85-265 Вольт. Также мы видим, что в таком корпусе выпускаются прожектора мощностью до 60 Ватт, в т.ч. и RGB.

Посмотрим на оригинальные спецификации прожектора с сайта tinyDeal:

Как мы видим, при мощности 10 Ватт нам обещают световой поток в 900 люменов. При этом из особенностей стоит отметить пыле-влаго защищенный корпус. Разберем прожектор и посмотрим, что же находится у него внутри.

На отражатель наклеено довольно таки толстое (4 мм) стекло. Приклеено очень добротно и попытки отодрать его не увенчались успехом - побоялся, что треснет стекло. Влага внутрь отражателя точно не попадет, думаю даже при погружении в воду.

Между силовым и светоизлучающим блоками есть воздушное пространство около 1 см, тем самым обеспечивается охлаждение светодиода. Также есть небольшие ребра для лучшего теплоотвода.

Открутив 4 болта крышки силового блока, мы видим плату управления, которая просто обмотана желтой пленкой. Между крышкой и корпусом становится силиконовая прокладка для обеспечения защиты от влаги и пыли. Если нужна очень хорошая защита от попадания воды (скажем прожектор планируется поставить в месте, где постоянно идут дожди), то я бы на всякий случай дополнительно просиликонил бы кабельный ввод и провода питания для светодиода.

Плата светодиодного драйвера:

Для питания светодиода используется обычная китайская, "ширпотребная" схема. Силовой транзистор - N-канальный мосфет 2N50. Никакого специализированного светодиодного драйвера на м/с мы тут не наблюдаем.

Подключим LED-прожектор к прибору для определения качества электроэнергии.

Как видим, потребляемая мощность от сети составляет 9 Ватт. Коэффициент мощности (Power Factor) составляет около 0.55, что конечно же является очень низким значением и плохим показателем.

Люксметром была измерена освещенность, на расстоянии 1 метр от прожектора она составила около 200 люкс.

Измеренное мультиметром падение напряжения на светодиоде составило 30 Вольт. Ток: 0.26 Ампер. Осциллограмма:

Частота как видим около 25 кГц. При этом, если приподнести ухо поближе к плате, то слышен едва уловимый писк.

По поводу нагрева - через 30 минут беспрерывной работы корпус светодиодного прожектора не очень горячий, но и не очень теплый (температура в помещении 28 градусов).

После того, как Ваш купленный LED прожектор верой и правдой отслужил не один год, рано или поздно наступит момент, когда он сломается. Можно, конечно пойти в мастерскую, где все починят. Но стоит ли тратить деньги, если можно все сделать самостоятельно. Особенно, в случае, когда поломка "пустяковая". Чтобы определить, можно ли самостоятельно отремонтировать прожектор, необходимо провести диагностику. На основании которой и можно сделать вывод о возможном самостоятельном "препарировании".

Одна из моих статей была посвящена . В двух словах они состоят из:

Светодиод
- драйвер
- корпус
- рассеиватель
- линза

Самыми распространенными поломками можно считать - сгорание светодиодов или драйвера. LEDs перегорают или теряют свою яркость от излишнего тепла, которое плохо от них отводится, в силу "жадности" производителя на радиаторах. Проблемы с драйвером - бич китайских прожекторов. Со своей стороны скажу, что предпочитаю все-таки именно китайских производителей. Особенно за маленькую цену. Их можно с легкостью "привести" в порядок и не тратить деньги за брэнд. Их китайских недоделок получаются вполне сносные экземпляры (после доработки), которые служат верой и правдой уже не один год.

Рассмотрим некоторые моменты ремонта прожекторов. Попытаемся отбраковывать светодиоды и выявить неисправности.

Светодиодный прожектор мигает. Как его отремонтировать самостоятельно

Характерная неисправность - мигание (мерцание) прожектора. Если Вы заметили, что Ваш будущий пациент с завидным постоянством стал "моргать", то тут две проблемы - или выход из строя светодиодов, либо неисправности с электронными компонентами.

Ремонт прожектора с этой неисправностью я покажу на примере 10 Вт устройства. Где-то я уже упоминал, что 10 Вт прожекторы наиболее популярны. Светодиод - матрица, в корпусе которой интегрированы 9 одноваттных кристаллов, залитых люминофором. Кристаллы в матрице соединяются последовательно. В 10 Вт диоде имеются три линейки по три кристалла. Линейки в свою очередь соединяются параллельно и подключаются к драйверу.

Расположение кристаллов в матрице

При перегорании матрицы (одного из диодов) будет происходить характерное мигание. Моргание может быть хаотичным, через определенные промежутки времени. Может переставать гореть полностью вся матрица или некоторые линейки. Окунемся в устройство диода и посмотрим, почему та это происходит.

Устройство всех матриц идентично и состоит чип из алюминиевой подложки, диэлектрического слоя, кристаллов, залитых люминофором.

На картинке мы видим, что кристаллы соединяются подводами (хорошие из золота, плохие из меди) при интенсивном нагреве происходит отслоение нитей от диодов и матрица начинает отключаться на некоторое время. После того, как металл остынет, снова появляется контакт, пока не достигнет критического нагрева и снова происходит отключение всей или части матрицы. Это может продолжаться бесконечно долго. До тех пор, пока одна из нитей окончательно не отвалится от кристалла.

Сподручными средствами пробуем идентифицировать поломку матрицы - взять не острый предмет и в местах, где кристалл соединяется нитями не сильно надавить. Прожектор при этом должен быть включенным. Как только проблемный диод найдется, матрица начнет загораться.

Идентификация проблемной матрицы

Если определим, что неисправна матрица, то в этом случае ремонт заключается в замене чипа. Как это сделать - читайте ниже, на примере 12 В 10 Вт прожектора.

Сразу предупрежу. Если в Вашей матрице перестала гореть хотя бы одна линейка кристаллов, то такой чип надо поменять как можно быстрее. Иначе в самое ближайшее время Вы останетесь без источника света. Посмотрим, почему так происходит.

Причина увеличения тока на матрице

Соединение кристаллов в чипе - параллельно-последовательное. Для примера опять же возьму 10 Вт светодиод. Пусть он питается драйвером с постоянным током 300 мА. Т.о. на каждую работающую линейку приходится по 100 мА. При перегорании одного из кристаллов в линейке - она перестает работать. Две другие ПОКА будут гореть, но не долго. Драйвер - существо железное и не понимает, что одна из линеек "поломалася"))) и продолжает выдавать 300 мА. Но в этом случае заявленный ток распространяется только на две работающие линейки. Это не много ни мало 150 мА. Такой ток дает возможность сильнее нагреваться диодам. Нарушаются условия технической эксплуатации, что приводит к быстрой "кончине" светодиода.

Ремонтируем LED прожектор 12 В 10 Вт

Ранее я упоминал, что очень люблю китайские поделки в виде прожекторов. По большей части потому, что мне их приносят пачками. Кто-то хочет отремонтировать, но узнав, во сколько обойдется ремонт - оставляют их мне. Другие просто дарят. А мне только это и нужно)))

Вернее нужны только корпуса, которые после некоторых доделок-переделок, превращаются в качественные прожектора.

Не все китайские прожектора плохие. Есть много производителей, которые выпускают очень достойную продукцию. Причем по цене и качеству на много дешевле и лучше многих именитых брэндов. Много интересного материала попадается на Ali. Но там нужно хорошо разбираться, чтобы приобрести не откровенный хлам, а нужный экземпляр.

На примере таковых и разберу возможность ремонта прожекторов на светодиодах. Для начала обязательно нужно разобраться, на какое напряжение рассчитан Ваш светильник. Не редки случаи, когда китайцы сами толком не представляют, что отправляют. И в Ваших руках может оказаться 12 В 10 Вт прожектор, вместо 220 В. Не поленитесь и разберите светильник. Если уж лень, то хотя бы посмотрите на питающий кабель. Если он двух жильный, то этот прожектор рассчитан на постоянное напряжение, если 3-х жильный то переменное. 12 В имеют окраску проводов черную и красную. При переменном напряжении окраска может быть любой.

Как отличить китайские прожекторы на разное напряжение

1 of 2

Китайский прожектор на 220 В

Изначально возьмем за аксиому, что у нас вышел из строя чип. В этом случае ремонт светодиодного прожектора не составит никаких проблем. Вам просто нужно заменить сгоревший на новый. Естественно, его надо сначала купить.)

1. Откручиваем крепежные болты стекла у прожектора
2. Снимаем стекло
3. Снимаем рассеиватель
4 Отпаиваем светодиод
5. Припаиваем светодиод

Для более полного понимания всего происходящего - смотрите фотографии.

Замена светодиодной матрицы в прожекторе

1 of 4

Ремонт прожектора - вид после снятого стекла

Мощность

Мощность драйвера должна совпадать с мощностью прожектора, точнее, матрицы в прожекторе. Не стоит ориентироваться на мощность, указанную на корпусе прожектора! Нам многократно привозили в ремонт прожектора, гордо в полкорпуса промаркированные 50W с 30-и ваттными драйвером и матрицей внутри. Установка 50-и ваттного драйвера в такое изделие ничем хорошим не кончится. Нужно обязательно читать маркировку сгоревшего драйвера.

Размеры

Драйвер должен физически поместиться внутрь светодиодного прожектора. И ещё нужно уложить провода.

У нас на сайте указаны точные размеры драйверов.

Значение выходного тока драйвера

На корпусе драйвера всегда указывается значение выходного тока. Этот тот ток, который драйвер будет подавать на матрицу. Это значение варьируется, примерно, от 300мА до 3000мА и должно совпадать с током питания матрицы. Отклонения более 5% недопустимы .

Диапазон выходных напряжений

Диапазон выходных напряжений драйвера - это два значения напряжений, в пределах которых драйвер пытается стабилизировать ток.

Числа могут варьироваться от 20 до 150 вольт.

Этот диапазон должен совпадать с соответствующей характеристикой матрицы, или, если она неизвестна, диапазоном выходных напряжений сгоревшего драйвера.

Этот параметр не обязан так точно совпадать, как значение тока, но примерное совпадение должно иметь место.

Входное напряжение - 220 вольт

Мы производим разные драйверы для светодиодных прожекторов, не только для 220 вольт. Поэтому при покупке драйвера убедитесь, что Вы драйвер на нужное Вам входное напряжение - все драйверы, представленные в этом разделе, предназначены для сетей 220, 127 и 110 вольт.