Широкое распространение светодиодов повлекло за собой массовое производство блоков питания для них. Такие блоки называются драйверами. Основной их особенностью является то, что они способны стабильно поддерживать на выходе заданный ток. Другими словами, драйвер для светодиодов (LED) – это источник тока для их питания.
Назначение
Поскольку светодиод — это полупроводниковые элементы, ключевой характеристикой, определяющей яркость их свечения, является не напряжение, а ток. Чтобы они гарантированно отработали заявленное количество часов, необходим драйвер, — он стабилизирует ток, протекающий через цепь светодиодов. Возможно использование маломощных светоизлучающих диодов и без драйвера, в этом случае его роль выполняет резистор.
Применение
Драйверы применяются как при питании светодиода от сети 220В, так и от источников постоянного напряжения 9-36 В. Первые используются при освещении помещений светодиодными лампами и лентами, вторые чаще встречаются в автомобилях, велосипедных фарах, переносных фонарях и т.д.
Принцип работы
Как уже было сказано, драйвер – это источник тока. Его отличия от источника напряжения проиллюстрированы ниже.
Источник напряжения создает на своем выходе некоторое напряжение, в идеале не зависящее от нагрузки.
Например, если подключить к источнику напряжением 12 В резистор 40 Ом, через него пойдет ток 300 мА.
Если подключить параллельно два резистора, суммарный ток составит уже 600 мА при том же напряжении.
Драйвер же поддерживает на своем выходе заданный ток. Напряжение при этом может изменяться.
Подключим так же резистор 40 Ом к драйверу 300 мА.
Драйвер создаст на резисторе падение напряжения 12 В.
Если подключить параллельно два резистора, ток по-прежнему будет 300 мА, а напряжение упадет до 6 В:
Таким образом, идеальный драйвер способен обеспечить нагрузке номинальный ток вне зависимости от падения напряжения. То есть светодиод с падением напряжения 2 В и током 300 мА будет гореть так же ярко, как и светодиод напряжением 3 В и током 300 мА.
Основные характеристики
При подборе нужно учитывать три основных параметра: выходное напряжение, ток и потребляемая нагрузкой мощность.
Напряжение на выходе драйвера зависит от нескольких факторов:
- падение напряжения на светодиоде;
- количество светодиодов;
- способ подключения.
Ток на выходе драйвера определяется характеристиками светодиодов и зависит от следующих параметров:
- мощность светодиодов;
- яркость.
Мощность светодиодов влияет на потребляемый ими ток, который может варьироваться в зависимости от требуемой яркости. Драйвер должен обеспечить им этот ток.
Мощность нагрузки зависит от:
- мощности каждого светодиода;
- их количества;
- цвета.
В общем случае потребляемую мощность можно рассчитать как
где Pled — мощность светодиода,
N — количество подключаемых светодиодов.
Максимальная мощность драйвера не должна быть меньше.
Стоит учесть, что для стабильной работы драйвера и предотвращения выхода его из строя следует обеспечить запас по мощности хотя бы 20-30%. То есть должно выполняться следующее соотношение:
где Pmax — максимальная мощность драйвера.
Кроме мощности и количества светодиодов, мощность нагрузки зависит еще от их цвета. Светодиоды разных цветов имеют разное падение напряжения при одинаковом токе. Например, красный светодиод XP-E обладает падением напряжения 1.9-2.4 В при токе 350 мА. Средняя потребляемая им мощность таким образом составляет около 750 мВт.
У XP-E зеленого цвета падение 3.3-3.9 В при том же токе, и его средняя мощность составит уже около 1.25 Вт. То есть драйвером, рассчитанным на 10 ватт, можно питать либо 12-13 красных светодиодов, либо 7-8 зеленых.
Как подобрать драйвер для светодиодов. Способы подключения LED
Допустим, имеется 6 светодиодов с падением напряжения 2 В и током 300 мА. Подключить их можно различными способами, и в каждом случае потребуется драйвер с определенными параметрами:
Соединять таким образом параллельно 3 и более светодиодов недопустимо, так как при этом через них может пойти слишком большой ток, в результате чего они быстро выйдут из строя.
Обратите внимание, что во всех случаях мощность драйвера составляет 3.6 Вт и не зависит от способа подключения нагрузки.
Таким образом, целесообразнее выбирать драйвер для светодиодов уже на этапе закупки последних, предварительно определив схему подключения. Если же сначала приобрести сами светодиоды, а потом подбирать к ним драйвер, это может оказаться нелегкой задачей, поскольку вероятность того, что Вы найдете именно тот источник питания, который сможет обеспечить работу именно этого количества светодиодов, включенных по конкретной схеме, невелика.
Виды
В общем случае драйверы для светодиодов можно разделить на две категории: линейные и импульсные.
У линейного выходом служит генератор тока. Он обеспечивает стабилизацию выходного тока при нестабильном входном напряжении; причем подстройка происходит плавно, не создавая высокочастотных электромагнитных помех. Они просты и дешевы, но невысокий КПД (менее 80%) ограничивает сферу их применения маломощными светодиодами и лентами.
Импульсные представляют собой устройства, создающие на выходе серию высокочастотных импульсов тока.
Обычно они работают по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ), то есть среднее значение выходного тока определяется отношением ширины импульсов к периоду их следования (эта величина называется коэффициентом заполнения).
На диаграмме выше показан принцип работы ШИМ-драйвера: частота импульсов остается постоянной, но изменяется коэффициент заполнения от 10% до 80%. Это ведет к изменению среднего значения тока I cp на выходе.
Такие драйверы получили широкое распространение благодаря компактности и высокому КПД (около 95%). Основным недостатком является больший по сравнению с линейными уровень электромагнитных помех.
Светодиодный драйвер на 220 В
Для включения в сеть 220 В выпускаются как линейные, так и импульсные. Существуют драйверы с гальванической развязкой от сети и без нее. Основными преимуществами первых являются высокий КПД, надежность и безопасность.
Без гальванической развязки обычно дешевле, но менее надежны и требуют осторожности при подключении, поскольку есть вероятность поражения током.
Китайские драйверы
Востребованность драйверов для светодиодов способствует их массовому производству в Китае. Эти устройства представляют собой импульсные источники тока, обычно на 350-700 мА, часто не имеющие корпуса.
Китайский драйвер для светодиода 3w
Основные их достоинства – низкая цена и наличие гальванической развязки. Недостатки следующие:
- низкая надежность из-за использования дешевых схемных решений;
- отсутствие защиты от перегрева и колебаний в сети;
- высокий уровень радиопомех;
- высокий уровень пульсаций на выходе;
- недолговечность.
Срок службы
Обычно срок службы драйвера меньше, чем у оптической части – производители дают гарантию на 30000 часов работы. Это связано с такими факторами, как:
- нестабильность сетевого напряжения;
- перепады температур;
- уровень влажности;
- загруженность драйвера.
Самым слабым звеном светодиодного драйвера являются сглаживающие конденсаторы, которые имеют тенденцию к испарению электролита, особенно в условиях повышенной влажности и нестабильного питающего напряжения. В результате уровень пульсаций на выходе драйвера повышается, что негативно сказывается на работе светодиодов.
Также на срок службы влияет неполная загруженность драйвера. То есть если он, рассчитан на 150 Вт, а работает на нагрузку 70 Вт, половина его мощности возвращается в сеть, вызывая ее перегрузку. Это провоцирует частые сбои питания. Рекомендуем почитать про .
Схемы драйверов (микросхемы) для светодиодов
Многие производители выпускают специализированные микросхемы драйверов. Рассмотрим некоторые из них.
ON Semiconductor UC3845 – импульсный драйвер с выходным током до 1А. Схема драйвера для светодиода 10w на этой микросхеме приведена ниже.
Supertex HV9910 – очень распространенная микросхема импульсного драйвера. Ток на выходе не превышает 10 мА, не имеет гальванической развязки.
Простой драйвер тока на этой микросхеме представлен ниже.
Texas Instruments UCC28810. Сетевой импульсный драйвер, имеет возможность организовать гальваническую развязку. Выходной ток до 750 мА.
Еще одна микросхема этой фирмы, — драйвер для питания мощных светодиодов LM3404HV — описывается в этом видео:
Устройство работает по принципу резонансного преобразователя типа Buck Converter, то есть функция поддержания требуемого тока здесь частично возложена на резонансную цепь в виде катушки L1 и диода Шоттки D1 (типовая схема приведена ниже). Также имеется возможность задания частоты коммутации подбором резистора R ON .
Maxim MAX16800 – линейная микросхема, работает при малых напряжениях, поэтому на ней можно построить драйвер 12 вольт. Выходной ток – до 350 мА, поэтому может использоваться как драйвер питания для мощного светодиода, фонарика, и т.д. Есть возможность диммирования. Типовая схема и структура представлены ниже.
Заключение
Светодиоды гораздо более требовательны к источнику питания, чем другие источники света. Например, превышение тока на 20% для люминесцентной лампы не повлечет за собой серьезного ухудшения характеристик, для светодиодов же срок службы сократится в несколько раз. Поэтому выбирать драйвер для светодиодов следует особенно тщательно.
Сегодня светодиодные лампы есть едва ли не в каждом доме. Но к сожалению, эти осветительные приборы нередко выходят из строя задолго до положенного им срока, и причин тому множество. Выбрасывать? Не стоит, можно произвести ремонт. Сегодня мы разберем до винтика несколько таких устройств, посмотрим, что у них внутри, и попробуем провести ремонт светодиодной лампы на 220 В своими руками.
Устройство LED-лампы
Прежде чем взяться за практический ремонт, разберемся в работе светодиодной лампы на 220 В теоретически.
Любая светодиодная лампочка (СЛ) — готовый светодиодный светильник, который состоит из набора светодиодов, размещенных на плате определенной, снабженной радиатором для отвода от диодов тепла конфигурации. Нередко роль радиатора выполняет металлический корпус лампы.
Диоды, соединенные последовательно, питает драйвер – источник тока. В бюджетных устройствах ток через светодиоды не стабилизируется и напрямую зависит от колебаний сетевого напряжения. В более дорогих лампах ток через полупроводники стабилизирован на заданном уровне. Второй вариант, конечно, намного надежнее первого, но стоит такая лампа несколько дороже, а ремонт ее сложнее.
Все это устройство помещается в корпус той или иной конструкции, который снабжается цоколем для подключения к сети 220 В и защитным колпачком, одновременно играющим роль светорассеивателя.
Конструкция светодиодной лампы на 220 В
На лампе, изображенной выше, роль теплоотвода играет часть корпуса, выполненная из ребристого металла. В некоторых конструкциях ламп корпус может быть пластиковым, а радиатор располагается внутри него.
В этих лампочках радиатор расположен внутри пластикового корпуса, оснащенного вентиляционными отверстиями Схемы драйверов и их принцип работы
Чтобы провести успешный ремонт, необходимо четко представлять, как лампа работает. Одним из основных узлов любой светодиодной лампы является драйвер. Схем драйверов для светодиодных ламп на 220 В существует множество, но условно их можно разделить на 3 типа:
- Со стабилизацией тока.
- Со стабилизацией напряжения.
- Без стабилизации.
Только устройства первого типа, по своей сути, являются драйверами. Они ограничивают ток через светодиоды. Второй тип лучше назвать блоком питания для светодиодной ленты. Третий вообще как-то назвать сложно, но его ремонт, как я указывал выше, самый простой. Рассмотрим схемы ламп на драйверах каждого типа.
Драйвер со стабилизацией тока
Драйвер лампы, схему которой ты видишь ниже, собран на интегральном стабилизаторе тока SM2082D. Несмотря на кажущуюся простоту он является полноценным и качественным, да и ремонт его несложен.
Схема лампы LED-А60 на полноценном драйвере Сетевое напряжение через предохранитель F подается на диодный мост VD1-VD4, а затем, уже выпрямленное, на сглаживающий конденсатор С1. Полученное таким образом постоянное напряжение поступает на светодиоды лампы HL1-HL14, включенные последовательно, и вывод 2 микросхемы DA1.
С первого же вывода этой микросхемы на светодиоды поступает напряжение, стабилизированное по току. Величина тока зависит от номинала резистора R2. Резистор R1 довольно большой величины, шунтирующий конденсатор, в процессе работы схемы не участвует. Он нужен для того, чтобы быстро разрядить конденсатор, когда ты выкрутишь лампочку. В противном случае, взявшись за цоколь, ты рискуешь получить серьезный удар током, поскольку С1 останется заряженным до напряжения 300 В.
Драйвер со стабилизацией напряжения
Эта схема, в принципе, тоже довольно качественная, но подключать ее к светодиодам нужно несколько иначе. Как я уже говорил выше, такой драйвер правильнее было бы назвать блоком питания, поскольку он стабилизирует не ток, а напряжение.
Схема блока питания для светодиодной лампы Здесь сетевое напряжение сначала поступает на балластный конденсатор С1, снижающий его до величины примерно 20 В, а затем уже на диодный мост VD1-VD4. Далее выпрямленное напряжение сглаживается конденсатором С2 и подается на интегральный стабилизатор напряжения. Снова сглаживается (С3) и через токоограничивающий резистор R2 питает цепочку светодиодов, включенных последовательно. Таким образом, даже при колебаниях сетевого напряжения ток через светодиоды останется постоянным.
Отличие этой схемы от предыдущей как раз в данном токоограничивающем резисторе. По сути, это с балластным блоком питания.
Драйвер без стабилизации
Драйвер, собранный по этой схеме, — чудо китайской схемотехники. Тем не менее, если в сети напряжение нормальной величины и не сильно скачет, он работает. Устройство собрано по простейшей схеме и не стабилизирует ни ток, ни напряжение. Оно просто понижает его (напряжение) до примерной нужной величины и выпрямляет.
Простейший драйвер светодиодной лампы 220 В На этой схеме ты видишь уже знакомый тебе гасящий (балластный) конденсатор, зашунтированный для безопасности резистором. Далее напряжение поступает на выпрямительный мост, сглаживается конденсатором обидно малой емкости – всего 10 мкФ – и через токоограничивающий резистор поступает на цепочку светодиодов.
Что можно сказать о таком «драйвере»? Поскольку он ничего не стабилизирует, напряжение на светодиодах и, соответственно, ток через них напрямую зависят от входного напряжения. Если оно завышено, то лампа быстро сгорит. Если «скачет», то будет мигать и лампочка.
Такое решение обычно используется в бюджетных лампах китайских производителей. Назвать его удачным, конечно, сложно, но оно встречается довольно часто и при нормальном напряжении в сети может работать достаточно долго. Кроме того, такие схемы легко поддаются ремонту.
Причины выхода из строя
Почему вообще сгорают светодиодные лампы, если, как заявляют производители светодиодов, ресурс светоизлучающих полупроводников составляет минимум 15-20 тысяч часов? Практически все драйверы не имеют механических элементов и контактов, значит, у них наработка на отказ должна быть не меньше. Но лампы горят, порой не выработав даже свой гарантийный срок, и это факт. Причин поломки лампочки может быть несколько:
- Производственный брак . Увы, от этого никто не застрахован. Особенно, если производители комплектующих и светодиодов – наши китайские братья, работающие в гараже и на коленках.
- Неправильная эксплуатация . К примеру, плохая вентиляция в закрытом светильнике. В таких источниках света лампа перегревается, и тут уж выйти из строя может все что угодно – от драйвера до светодиодов. Сюда же можно отнести пыль, влагу, «искрящий» выключатель, выключатель с подсветкой и т. п.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Задать вопрос экспертуЕсли в твоем выключателе стоит подсветка, то это верный путь к быстрой гибели светодиодной лампы. Либо снимай подсветку, либо вкрути в один из рожков люстры обычную лампочку накаливания любой, даже самой малой мощности.
Такая подсветка выключателя удобна, но вызывает «подмигивание» светодиодной лампы и сокращает срок ее службы в десятки раз - Плохое питание . Если напряжение постоянно скачет или оно ненормально завышено, тут даже самый качественный драйвер может «потерять терпение». Сюда же отнесем постоянные выбросы напряжения, к примеру, при пуске мощных моторов или сварочного оборудования, и импульсные помехи.
В этой китайской лампе «драйвер» примостился прямо на плате со светодиодами, а радиатором тут даже не пахнет Пример ремонта светодиодной лампочки
Если лампа все же вышла из строя, не стоит ее сразу выбрасывать. Во-первых, вполне вероятно, что ее можно оживить, произведя ремонт своими руками. Во-вторых, даже если ремонт не будет успешным, оставшиеся «в живых» детали могут пригодиться для ремонта другой лампы.
Браться за ремонт лампочки нужно только в том случае, если ты уверен, что неисправна именно она, а не розетка, патрон или проводка. Проверить это несложно: достаточно заменить лампу заведомо исправной и убедиться, что она горит.
Что нам понадобится для ремонта
Прежде чем взяться за ремонт, необходимо собрать все необходимое для этого. Для работы тебе понадобятся:
- паяльник небольшой мощности;
- пинцет;
- острый нож;
- растворитель (по необходимости);
Мультиметр подойдет любой — стрелочный или цифровой, главное, он обязательно должен иметь режим прозвонки диодов.
Этот прибор подойдет: у него есть режим проверки диодов
Как разобрать светодиодную лампу
Здесь нужно сразу оговориться: если у тебя вышла из строя филаментная лампа, то за ремонт браться не стоит. Прибор имеет герметичную стеклянную колбу, заполненную инертным газом. Провести ремонт такого устройства просто невозможно.
Такую лампу починить не удастся
Итак, если все готово, а лампа у тебя не филаментная, то можно приступать к ремонту led светильника. Прежде всего, лампочку необходимо разобрать. Для этого нужно снять светорассеивающий колпачок. Обычно сделать это несложно. Существует три способа крепления рассеивателя к корпусу прибора:
- При помощи резьбового соединения.
- С помощью защелок.
- При помощи герметика.
Разобрать лампу с резьбовым соединением проще всего. Для этого достаточно просто выкрутить стекло из корпуса, не прилагая слишком больших усилий.
У этой лампы светорассеиватель можно просто выкрутить Разобрать лампу с защелками ненамного сложнее. Единственно, необходимо определить местоположение защелок, поскольку визуально их не видно. Аккуратно просунь кончик ножа между рассеивателем и корпусом и одновременно попытайся снять колпачок. Имея определенное терпение и аккуратно двигаясь ножом по окружности, ты легко найдешь защелки.
Разборка лампы с колпачком на защелках Если светорассеиватель посажен на герметик, то тут с ремонтом придется повозиться чуть дольше. Процарапай тонким (лучше канцелярским) ножом стык между колпачком и корпусом. Делай это под углом по направлению к цоколю и как можно глубже, но без фанатизма. Теперь попытайся выкрутить колпачок, как если бы он был на резьбе. Если герметик некачественный или его мало, то светорассеивающий колпачок легко снимется.
Разборка светодиодной лампочки на герметике при помощи канцелярского ножа Не получилось? Есть еще два варианта ремонта. Возьми шприц и залей в образовавшуюся щель растворитель для красок (не ацетон!). Через некоторое время герметик станет мягким, и колпачок легко снимется.
Второй способ ремонта заключается в прогреве стыка техническим феном. Делать это нужно очень аккуратно, чтобы не расплавить пластик корпуса лампы, а стекло рассеивателя не лопнуло. Разогревшийся герметик станет мягким, и рассеиватель легко снимется.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос экспертуВажно. Разбирая лампочку, имей терпение и будь осторожен: корпус прибора и колпачок легко сломать. В этом случае о ремонте, скорее всего, придется забыть.
Результат неаккуратной разборки, когда ремонтировать уже смысла не имеет Осталось открутить крепежные винты, удерживающие плату со светодиодами, снять ее и вытащить драйвер. Разборку можно считать оконченной, пора переходить к ремонту.
Выкрути два винта, удерживающие плату со светодиодами Если винтов нет, то, скорее всего, плата крепится герметиком. Прорежь его по окружности платы, а саму плату аккуратно поддень ножом.
Эта плата крепится к корпусу герметиком Поиск неисправности
Лампа разобрана, и до всех ее компонентов можно добраться. Отлично. Начни ремонт с визуального осмотра всех деталей драйвера. Все элементы должны иметь «здоровый» вид: не потемневшие, не вздувшиеся и не обгоревшие.
На левой картинке вышел из строя электролитический сглаживающий конденсатор, на правой — гасящий Внимательно осмотри места паек: они должны быть качественными, без трещин и дырок в припое.
Проблема этой лампы в «холодной» пайке – элемент имеет плохой контакт с платой Если визуально с драйвером все в порядке, осмотри плату со светодиодами. Обычно (но не всегда) сгоревший светодиод видно: он или прогорает, или выгорает полностью.
Слева сгоревший кристалл прожег люминофор, справа диод выгорел полностью Поскольку все светоизлучающие диоды соединены последовательно, то если сгорит только один светодиод, перестанут светиться и остальные.
Вполне понятно, что если обнаружены проблемы, то их нужно устранить: сгоревшие детали заменить на аналогичные, а подозрительные пайки пропаять хорошо прогретым паяльником с большим количеством флюса. Как заменить светодиод, ты можешь прочитать в следующем разделе статьи. Нашел вышеперечисленные проблемы и устранил? Включай лампу, и, надеюсь, ремонт закончен.
Если визуально все в порядке, для дальнейшего ремонта пришла пора воспользоваться тестером. Сначала займемся платой со светодиодами, так как проверить их проще, а вероятность отказа этого узла выше. Включаем мультиметр на проверку диодов и прозваниваем каждый светодиод в обоих направлениях. В одном из направлений прибор покажет большое сопротивление, в другом диод слабо засветится.
Исправный диод в одном из положений щупов мультиметра засветится Не получается прозвонить ни один диод? Возможно, этому мешает драйвер. Отпаяй один из проводов, идущих с драйвера на светодиодную плату, и повтори прозвонку.
Если проверке диодов мешает драйвер, его можно отключить, отпаяв от модуля один из проводов питания Если какой-то из диодов ведет себя не так, как остальные, его нужно заменить на однотипный. Если все в порядке, проверку светодиодного модуля можно закончить – он исправен. Пора перейти к ремонту драйвера.
Ремонт драйвера
Прежде всего прозвони предохранитель, если он есть. Прибор должен показать нулевое сопротивление. Сделать это можно, не выпаивая предохранитель из платы. Прибор показал бесконечно большое сопротивление? Замени предохранитель и включи лампу в сеть для проверки. Светится? Ремонт окончен. Если же предохранитель в порядке, продолжаем ремонт. . Как это сделать, ты можешь подробно узнать .
Диодный мост рабочий? Тогда выпаивай сглаживающий электролитический конденсатор и прозвони его. Если конденсатор исправен, то в начальный момент прозвонки мультиметр покажет маленькое сопротивление, которое будет на глазах расти, пока не уйдет в бесконечность.
Проверка электролитического конденсатора мультиметром Если драйвер простой, как часто случается, то все эти манипуляции обязательно приведут к успеху и окончанию ремонта. Если драйвер сложнее, то все, что ты можешь сделать, это прозвонить остальные электролитические конденсаторы и диоды. Конденсаторы легче выпаять полностью, у диода можно выпаять лишь один вывод. Чтобы он потерял контакт с платой, прибор достаточно приподнять иголкой или пинцетом.
Если и тут все в порядке, то, увы, для дальнейшего более сложного ремонта придется воспользоваться помощью квалифицированного электронщика.
Замена светодиодов
Главный недостаток SMD элементов – возникновение некоторых проблем с ремонтом оборудования, имеющего их в своем составе. Демонтировать такие элементы, особенно многовыводные, бывает весьма проблематично. Но если прибор двухвыводный, то выпаять его можно при помощи паяльной станции, и тогда ремонт серьезно упрощается. Возьми двойной паяльник, который идет в составе паяльной станции, разогрей одновременно оба вывода диода и этим же паяльником, как пинцетом, сними элемент с платы.
Демонтаж SMD конденсатора при помощи двойного паяльника Если в твоей паяльной станции только один паяльник (что бывает чаще всего), то есть еще один вариант. Можно использовать идущий в составе паяльной станции фен. Обдувай неисправный диод феном и одновременно пытайся сдвинуть его с места иголкой или тонким пинцетом. Как только припой расплавится, светодиод легко снимется с платы.
Демонтаж светодиода феном Для ремонта светодиодных ламп вместо паяльного фена можно использовать технический, но диаметр его сопла должен быть минимальным. В противном случае ты будешь греть алюминиевую подложку и либо вообще ничего не выпаяешь (мощности фена не хватит), либо у тебя послетают со своих мест все светодиоды лампы, либо поотваливаются токопроводящие дорожки. В таком случае ремонт серьезно усложнится, если вообще будет возможен.
Как заменить в лампе светодиоды, если нет фена или паяльной станции
Конечно, далеко не у всех для подобного ремонта есть паяльная станция (у меня, к примеру, дома ее нет). В таком случае для ремонта можно воспользоваться обычным паяльником, немного доработав его жало. Просто накрути медный обмоточный провод диаметром 1-2 мм на жало, а концы провода заточи и залуди. Чем не паяльная станция для ремонта и замены SMD деталей?
Демонтаж SMD светодиода с помощью обычного паяльника
Осталось заменить светодиод, и ремонт можно закончить. Сделать это можно паяльником с тонким жалом или обычным, но доработанным для выпайки (см. фото выше). Перед пайкой удали с контактных площадок лишний припой и нанеси на них флюс. Теперь прикладывай новый светодиод на место, соблюдая полярность, удерживай тонким пинцетом и паяй. Имей в виду, что впаянный светодиод должен быть точно того же типа, что и сгоревший. Иначе такого ремонта ненадолго хватит.
Техника безопасности при ремонте светодиодных лампочек на 220 В
Поскольку мы проводим ремонт прибора, работающего от сети, то без техники безопасности никуда. Светодиодные лампы имеют бестрансформаторное питание, практически все элементы схемы во время работы прибора, включая светодиоды, находятся под опасным для жизни напряжением. Поэтому соблюдай следующие меры предосторожности:
- Все перепайки и измерения во время ремонта проводи только в отключенной лампе.
- Даже если конденсаторы зашунтированы разрядными резисторами, после выключения лампы разряди все конденсаторы вручную. Для этого достаточно на секунду закоротить выводы конденсатора любым металлическим инструментом с диэлектрической ручкой.
- Во время включения прибора после ремонта береги глаза. Если что-то пойдет не так, любой из элементов может взорваться. Лучше отвернись, включи и поворачивайся.
- Не оставляй без присмотра включенный паяльник и не клади его во время перерывов в ремонте на горючие предметы. 260 градусов – это относительно немного, но пожар устроить хватит.
На этом, пожалуй, можно закончить. Теперь ты знаешь, как устроена светодиодная лампа и как она работает. А при необходимости сможешь самостоятельно произвести ее ремонт.
Видео
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.
Подключение мощных светодиодов в осветительных устройствах осуществляется через электронные драйверы, которые стабилизируют ток, на своём выходе.
В наше время большое распространение получили так называемые энергосберегающие люминисцентные лампы (компактные люминисцентные лампы –КЛЛ).Но со временем они выходят из строя. Одна из причин неисправности –перегорание нити накала лампы. Не спешите утилизировать такие лампы потому, что в электронной плате содержатся много компонентов которые можно использовать в дальнейшее в других самодельных устройствах. Это дроссели, транзисторы, диоды, конденсаторы. Обычно, у этих ламп электронная плата исправна, что дает возможность использования в качестве блока питания или драйвера для светодиода. В результате таким образом получим бесплатный драйвер для подключения светодиодов, тем более это интересно.
Можно посмотреть процесс изготовления самоделки в видео:
Перечень инструментов и материалов
-энергосберегающая люминисцентная лампа;
-отвертка;
-паяльник;
-тестер;
-светодиод белого свечения 10вт;
-эмальпровод диаметром 0,4мм;
-термопаста;
-диоды марки HER, FR, UF на 1-2А
-настольная лампа.
Шаг первый. Разборка лампы.
Разбираем энергосберегающую люминисцентную лампу аккуратно поддев отверткой. Колбу лампы нельзя разбивать так, как внутри находятся пары ртути. Прозваниваем нити накала колбы тестером. Если хоть одна нить показывает обрыв, значит колба неисправна. Если есть исправная аналогичная лампа, то можно подключить колбу от нее к переделываемой электронной плате, чтобы удостовериться в ее исправности.
Шаг второй. Переделка электронного преобразователя.
Для переделки я использовал лампу мощностью 20Вт, дроссель которой выдержать нагрузку до 20 Вт. Для светодиода мощностью 10Вт это достаточно. Если нужно подключить более мощную нагрузку, можно применить электронную плату преобразователя лампы с соответственной мощности, или поменять дроссель с сердечником большего размера.
Также возможно запитать светодиоды меньшей мощности, подобрав требуемое напряжение количеством витков на дросселе.
Смонтировал перемычки из провода в на штырьках для подключения нитей накала лампы.
Поверх первичной обмотки дросселя нужно намотать 20 витков эмальпровода. Затем припаиваем вторичную намотанную обмотку к выпрямительному диодному мостику. Подключаем к лампе напряжение 220В и измеряем напряжение на выходе с выпрямителя. Оно составило 9,7В. Светодиод, подключенный через амперметр, потребляет ток в 0,83А. У этого светодиода номинальный ток равен 900мА, но чтобы увеличить его ресурс в работе специально занижено потребление по току. Диодный мостик можно собрать на плате навесным монтажом.
Схема переделанной электронной платы преобразователя. В результате из дросселя получаем трансформатор с подключенным выпрямителем. Зеленым цветом показаны добавленные компоненты.
Шаг третий. Сборка светодиодной настольной лампы.
Патрон для лампы на 220 вольт убираем. Светодиод мощностью 10Вт установил на термопасту на металлический абажур старой настольной лампы. Абажур настольной лампы служит теплоотводом для светодиода.
Электронную плату питания и диодный мост разместил в корпусе подставки настольной лампы.
За час работы измерил температуру нагрева светодиода и она показала 40 градусов Цельсия.
По моим ощущениям освещенность от светодиода примерно соответствует лампе накаливания на 100 ватт.
Несмотря на высокую стоимость, потребление электроэнергии полупроводниковыми светильниками (LED) намного меньше, чем у ламп накаливания, а срок службы в 5 раз больше. Схема светодиодной лампы работает при подаче 220 вольт, когда входной сигнал, вызывающий свечение, преобразуется до рабочей величины с помощью драйвера.
Светодиодные светильники на 220 В
Каким бы ни было напряжение питания, на один светодиод подается постоянное напряжение 1,8-4 В.
Типы светодиодов
Светодиод – это полупроводниковый кристалл из нескольких слоев, преобразующий электричество в видимый свет. При изменении его состава получается излучение определенного цвета. Светодиод делается на основе чипа – кристалла с площадкой для подключения проводников питания.
Чтобы воспроизвести белый свет, «синий» чип покрывается желтым люминофором. При излучении кристалла люминофор испускает собственное. Смешивание желтого и синего света образует белый.
Разные способы сборки чипов позволяют создавать 4 основных типа светодиодов:
- DIP – состоит из кристалла с расположенной сверху линзой и присоединенными двумя проводниками. Он наиболее распространен и используется для подсветки, в световых украшениях и табло.
- «Пиранья» – похожая конструкция, но с четырьмя выводами, что делает ее более надежной для монтажа и улучшает отвод выделяющегося тепла. Большей частью применяется в автомобильной промышленности.
- SMD-светодиод – размещается на поверхности, за счет чего удается уменьшить габариты, улучшить теплоотвод и обеспечить множество вариантов исполнения. Используется в любых источниках света.
- СОВ-технология, где чип впаивается в плату. За счет этого контакт лучше защищен от окисления и перегрева, а также значительно повышается интенсивность свечения. Если светодиод перегорает, его надо полностью менять, поскольку ремонт своими руками с заменой отдельных чипов не возможен.
Недостатком светодиода является его маленький размер. Чтобы создать большое красочное световое изображение, требуется много источников, объединенных в группы. Кроме того, кристалл со временем стареет, и яркость ламп постепенно падает. У качественных моделей процесс износа протекает очень медленно.
Устройство LED-лампы
В состав лампы входят:
- корпус;
- цоколь;
- рассеиватель;
- радиатор;
- блок светодиодов LED;
- бестрансформаторный драйвер.
Устройство LED-лампы на 220 вольт
На рисунке изображена современная LED-лампа по технологии СОВ. Светодиод выполнен как одно целое, с множеством кристаллов. Для него не требуется распайка многочисленных контактов. Достаточно присоединить всего одну пару. Когда делается ремонт светильника с перегоревшим светодиодом, его меняют целиком.
По форме лампы бывают круглыми, цилиндрическими и прочими. Подключение к сети питания производится через резьбовые или штырьковые цоколи.
Под общее освещение выбираются светильники с 2700К, 3500К и 5000К. Градации спектра могут быть любыми. Их часто используют для освещения реклам и в декоративных целях.
Простейшая схема драйвера для питания лампы от сети изображена на рисунке ниже. Количество деталей здесь минимальное, за счет наличия одного или двух гасящих резисторов R1, R2 и встречно-параллельного включения светодиодов HL1, HL2. Так они защищают друг друга от обратного напряжения. При этом частота мерцания лампы увеличивается до 100 Гц.
Простейшая схема подключения LED-лампы в сеть 220 вольт
Напряжение питания 220 вольт поступает через ограничительный конденсатор С1 на выпрямительный мост, а после – на лампу. Один из светодиодов можно заменить на обычный выпрямительный, но при этом мерцание изменится до 25 Гц, что плохо повлияет на зрение.
На рисунке ниже изображена классическая схема источника питания LED-лампы. Он применяется во многих моделях, и его можно извлекать, чтобы производить ремонт своими руками.
Классическая схема включения LED-лампы в сеть 220 В
На электролитическом конденсаторе выпрямленное напряжение сглаживается, что устраняет мерцание с частотой 100 Гц. Резистор R1 разряжает конденсатор при отключении питания.
своими руками
В простой LED-лампе с отдельными светодиодами можно сделать ремонт с заменой неисправных элементов. Она легко разбирается, если аккуратно отделить от стеклянного корпуса цоколь. Внутри располагаются светодиоды. У лампы MR 16 их 27 штук. Для доступа к печатной плате, на которой они размещены, надо удалить защитное стекло, поддев его отверткой. Порой эту операцию сделать довольно трудно.
Лампа светодиодная на 220 вольт
Прогоревшие светодиоды сразу заменяются. Остальные следует прозвонить тестером или подать на каждый напряжение 1,5 В. Исправные должны загораться, а остальные подлежат замене.
Изготовитель рассчитывает лампы так, чтобы рабочий ток светодиодов был как можно выше. Это значительно снижает их ресурс, но «вечные» устройства продавать невыгодно. Поэтому последовательно к светодиодам можно подключить ограничивающий резистор.
Если светильники моргают, причиной может быть выход из строя конденсатора С1. Его следует заменить на другой, с номинальным напряжением 400 В.
Заново светильники на светодиодах делают редко. Лампу проще изготовить из неисправной. Фактически получается, что ремонт и изготовление нового изделия – это один процесс. Для этого LED-лампу разбирают и восстанавливают перегоревшие светодиоды и радиодетали драйвера. В продаже часто бывают оригинальные светильники с нестандартными лампами, которым в дальнейшем трудно найти замену. Простой драйвер можно взять из неисправной лампы, а светодиоды – из старого фонарика.
Схема драйвера собирается по классическому образцу, рассмотренному выше. Только к ней добавляется резистор R3 для разрядки конденсатора С2 при отключении и пара стабилитронов VD2,VD3 для его шунтирования на случай обрыва цепи светодиодов. Можно обойтись одним стабилитроном, если правильно подобрать напряжение стабилизации. Если конденсатор выбрать под напряжение больше 220 В, можно обойтись без дополнительных деталей. Но в этом случае его размеры увеличатся и после того, как будет сделан ремонт, плата с деталями может не поместиться в цоколь.
Драйвер LED-лампы
Схема драйвера приведена для лампы из 20 светодиодов. Если их количество будет другим, необходимо подобрать такую величину емкости конденсатора С1, чтобы через них проходил ток 20 мА.
Схема питания LED-лампы является чаще всего бестрансформаторной, и следует соблюдать осторожность при монтаже своими руками на металлическом светильнике, чтобы не было замыкания фазы или нуля на корпус.
Конденсаторы подбираются по таблице, в зависимости от количества светодиодов. Их можно закрепить на алюминиевой пластине в количестве 20-30 шт. Для этого в ней сверлятся отверстия, и на термоклей устанавливаются светодиоды. Их пайка производится последовательно. Все детали можно разместить на печатной плате из стеклотекстолита. Они располагаются со стороны, где отсутствуют печатные дорожки, за исключением светодиодов. Последние – крепятся пайкой выводов на плате. Их длина составляет около 5 мм. Затем устройство собирается в светильнике.
Настольная лампа на светодиодах
Лампа на 220 В. Видео
Об изготовлении светодиодной лампы на 220 В своими руками можно узнать из этого видео.
Правильно изготовленная самодельная схема светодиодной лампы позволит эксплуатировать ее многие годы. Для нее бывает возможным ремонт. Источники питания могут быть любые: от обычной батарейки до сети на 220 вольт.
