Содержание
Что такое светодиодная лампа?
Светодиодная лампа – современный и практичный источник освещения. Светодиодные лампы безопасны, не содержат ртуть и другие токсичные вещества, не представляют опасности при выходе из строя или разбитии. Но первое, что побуждает к покупке и установке такой лампы, это возможность экономить средства благодаря малому использованию электроэнергии. Светодиодные (или LED) приборы являются достаточно надежными и обычно полностью вырабатывают свой ресурс. Преимущества такого освещения очевидны: оно дает яркий свет и служит долго.
Если обычные лампы накаливания не подлежат ремонту, то в светодиодной можно отремонтировать практически все. Остается найти неисправность, произвести несложный ремонт и тем самым продлить срок эксплуатации лампы. Необходимые инструменты найдутся у каждого домашнего мастера, остается только найти время на ремонтные работы.
Работа светодиодной лампы построена на свойствах некоторых материалов излучать свет при определенных условиях. Рабочий элемент лампы, светодиод – это полупроводниковое устройство, которое излучает некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. Светодиоды светятся только при условии прохождения постоянного тока.
Инструменты и материалы
Разобрать светодиодную лампу несложно — трудно сделать это, не повредив корпус и внутренние компоненты. Если работать аккуратно, можно обойтись минимумом инструментов, которые наверняка найдутся в каждом доме. Вам понадобятся:
- тупой нож или тонкая металлическая пластинка;
- небольшая крестовая отвёртка;
- ножницы или бокорезы;
- карандаш или маркер;
- паяльник (опционально).
Если планируете проверять целостность и техническое состояние электрических цепей и компонентов, приготовьте мультиметр. Работать лучше в тонких перчатках. Во-первых, они предотвратят проскальзывание лампы в руках, а во-вторых — обезопасят вас от порезов осколками стекла или пластика в случае разрушения колбы.
Как работает светодиод?
Рассмотрим его работу на примере широко распространенного SMD-светодиода в корпусе 5730.
Его характеристики представлены в таблице:
| Пиковый прямой ток (IFPM) | 260 мА |
| Прямой ток (IFM) | 180 мА |
| Обратное напряжение (VR) | 5 В |
| Рассеиваемая мощность (PD) | 0,63 Вт |
| Угол рассеивания света | 120° |
| Тип линзы светодиода | Прозрачный |
| Рабочая температура (TOPR) | -40°С – +85°С |
| Температура хранения (TSTG) | -40°С – +100°С |
| Температура пайки (TSOL) | 260°С |
Если в двух словах описать его работу, можно сказать так: светодиод преобразует электрический ток в световое излучение. Светодиод состоит из полупроводникового кристалла на токонепроводящей основе, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Для повышения устойчивости светодиода, пространство между кристаллом и пластиковой линзой заполнено прозрачным силиконом. Алюминиевая основа предназначена для отвода избыточного тепла. Собственно, при нормальных условиях выделяется совсем небольшое количество тепла.
Чем больший ток проходит через светодиод, тем ярче он светит. Однако, из-за внутреннего сопротивления полупроводника и p-n-перехода, диод нагревается и при большом токе может сгореть – расплавятся соединительные проводники или будет прожжен сам полупроводник. Следовательно, для обеспечения требуемого значения тока, в лампе должен быть блок питания – драйвер, а также система отвода избыточного тепла – радиатор. Рассмотрим устройство LED-лампы подробнее.
Основные составляющие части LED-лампы
- Рассеиватель. Рассеиватель устраняет неравномерности светового потока и слишком высокую яркость отдельных излучающих элементов. Он обеспечивает освещение под определенным углом (для бытовых ламп — угол рассеивания должен быть как можно больше).
- Плата со светодиодами. Плата на алюминиевой основе, на которой размещены светодиоды. При этом, количество светодиодов очень важно для теплообмена, следовательно, должно соответствовать конструкции лампы. Между платой и радиатором находится термопаста, которая способствует передаче тепла.
- Радиатор. Качественный радиатор предназначен для того, чтобы эффективно отводить тепло от компонентов лампы и не давать светодиодам возможности перегреваться. Конструкция радиатора с ребрами позволяет эффективнее отводить и рассеивать избыток тепла.
- Цоколь. Вкручивается в патрон светильника и обеспечивает с ним надежный контакт. Изготовлен, как правило, из латуни с никелевым покрытием. Для защиты от пробивания электрическим током цоколь большинства LED-ламп имеет полимерную основу.
- Драйвер. Это электронная схема, которая предназначена для преобразования переменного тока электросети в постоянный ток такого номинала, который необходим для работы светодиодов. Слишком большой ток приводит к деградации светодиодов, которые в итоге перегорают. Качественный драйвер обеспечивает стабильную работу лампы при прыжках сетевого напряжения, обеспечивает работу светодиодов без пульсаций. Схем драйверов LED-ламп довольно много. Ниже приведены лишь некоторые из них: Драйверы бывают как простые, где фактически напряжение ограничивается за счет резистора или конденсатора, так и более совершенные с использованием микросхем. Такой драйвер не только ограничивает напряжение, но и обеспечивает оптимальное энергопотребление, а также различные функции ограничения и защиты. Конечно, драйверы на микросхемах более современные и прогрессивные, но при этом более сложные в изготовлении, а это напрямую влияет на стоимость лампы.
Работа лампы и поиск неисправности
Принцип работы светодиодной лампы достаточно прост: от электросети через контакты на драйвер подается переменный ток, там он выпрямляется и направляется на светодиоды, которые «превращают» его в свет. Избыток тепла отводится с помощью платы, на которой размещены светодиоды и радиатор.
Хотя на первый взгляд LED-лампы разные, они имеют одинаковую конструкцию и сделаны по одним принципам схемотехники. Поэтому, если разобраться в их работе и отремонтировать одну лампу, каждый последующий ремонт будет легче.
В большинстве современных ламп — источником света являются SMD-светодиоды, которые соединены последовательно. Схема соединения показана на рисунке.
Поэтому, выход из строя одного из них приводит к тому, что и другие тоже работать не будут. Наиболее распространенная неисправность ламп — именно перегорание светодиодов. Чаще всего — одного из них. Крайне редко случаются ситуации, когда из строя выходят сразу несколько светодиодов.
Перегореть светодиоды могут по разным причинам. Это может быть использование компонентов низкого качества, отсутствие стабилизации по току, перегрева светодиодов, скачки напряжения в электросети. При этом некоторые производители сразу перегружают светодиоды, чтобы заинтересовать покупателя высокой яркостью лампы небольшого размера.
Но какой бы ни была причина поломки, в большинстве случаев восстановить работу светодиодной лампы возможно. Более того, такой ремонт под силу выполнить даже начинающим радиолюбителям. А расходы будут значительно меньше, чем стоимость новой лампы.
Для выяснения причины необходимо разобрать лампу – снять рассеиватель и добраться середины лампы. Рассеиватель может быть приклеен к корпусу, поэтому нужно аккуратно (например, тонкой отверткой) отсоединить его от корпуса. Исключением являются лампы со стеклянным рассеивателем. Такие лампы зачастую не подлежат ремонту.
В рассеивателе размещена плата со светодиодами. В качественных лампах на ней установлены только светодиоды. Плата, на которой размещены еще и другие компоненты, будет быстрее перегреваться, а компоненты будут выходить из строя.
Следующий шаг – это визуальный осмотр платы. Определить светодиод, который перегорел, в большинстве случаев можно визуально – на нем четко видно черную точку, или следы от выгорания.
Но в некоторых случаях светодиод может выглядеть неповрежденным. Провести проверку и выявить неисправность светодиода можно с помощью мультиметра. Большинство современных мультиметров имеют функцию тестирования диодов. Порядок проверки следующий: замыкаем красный щуп на анод светодиода, а черный на катод. Хороший светодиод загорается. При изменении полярности щупов — на дисплее мультиметра будет только цифра «1», диод светиться не будет. Нерабочий светодиод при проверке также не светится.
Замена светодиода
Теперь, когда определён неисправный светодиод, нужно его заменить. Светодиод припаян к плате. В то же время, перегревание является критическим в его работе. В технической спецификации светодиодов указаны рекомендации по пайке. Например, для SMD-светодиода 5730, который широко используется благодаря хорошему соотношению размеров, мощности и светового потока — температура пайки 260°С (в течение не более двух секунд).
Если конструкция лампы позволяет, плату надо снять с радиатора, отпаять контакты драйвера, и уже после этого приступать к замене светодиода. Плату удобно закрепить на держателе (так мы освобождаем обе руки) и, опять же, если конструкция лампы позволяет, прогреть термофеном снизу. Температуру при этом задать не очень высокую, в пределах 100 ÷ 150°С, чтобы не повредить «живые» светодиоды.
Снимать с платы старый светодиод удобнее термопинцетом, который одновременно прогревает оба вывода. Или можно делать это изготовленным собственноручно его упрощённым аналогом – скрученным медным проводником, который разогревается от жала паяльника.
На место неисправного нужно установить новый светодиод такого же типа. Маркировка светодиодов, как правило, обозначена на плате лампы. При установке нужно соблюдать полярность.
Существует и другой, на первый взгляд более простой способ ремонта – на место неисправного светодиода запаять перемычку, то есть, замкнуть контактные площадки, к которым был подсоединён старый светодиод. Выглядеть это будет так:
Если на плате много светодиодов и все они включены последовательно, отсутствие одного не будет существенно влиять на работу других. Однако напряжение на рабочих диодах увеличится и вероятность того, что они будут выходить из строя, достаточно высока. Это не касается качественных ламп, драйвер которых задает необходимый ток и будет уменьшать напряжение до уровня, безопасного для работы светодиодов.
Другие неисправности
Если же при проверке все светодиоды оказались рабочими, надо проверить драйвер лампы и поискать другие «незначительные» поломки, внимательно осмотреть и проверить всю конструкцию лампы, особенно, соединительные проводники и контакты на предмет обрыва или «холодной» пайки.
Драйвер в хороших лампах выполнен в виде отдельной платы и находится в цокольной части. Поскольку каждый производитель имеет свою схему драйвера, не существует четкой и стандартной рекомендации по его ремонту. Здесь надо применять индивидуальный подход.
Следует мультиметром проверить основные детали, а именно, проверить на короткое замыкание выводы диодов и транзисторов, сравнить номиналы резисторов, заменить конденсаторы, которые имеют неудовлетворительное состояние или емкость которых не соответствует номиналу. Если в схеме драйвера присутствует интегральная микросхема, надо проверить напряжение на ее выводах согласно технической спецификации и сделать выводы относительно ее работоспособности. Заменить неисправные компоненты.
Остается проверить работу разобранной лампы и собрать ее. При необходимости, нанести термопасту, закрутить шурупы, зафиксировать рассеиватель.
Тенденция «модульного» ремонта не обошла и область светодиодных устройств. В интернет-магазине инструментов «Masteram» вы можете приобрести как комплекты для самостоятельной сборки LED-ламп, так и отдельные составляющие: драйверы, платы с установленными светодиодами, радиаторы ламп и т.д. Достаточно разобрать лампу, отпаять «старую» отработанную деталь, а на ее место установить новую. Замена производится в считанные минуты.
Конечно, здесь мы рассмотрели лишь самые простые варианты возобновления работы светодиодной лампы, без углубления в схемные и конструкционные решения. Но очевидно, что дело это перспективное. Стоимость замены светодиода или драйвера лампы будет значительно ниже, чем приобретение новой лампы. Из общих рекомендаций можно только добавить, что при замене следует использовать качественные компоненты с хорошими техническими характеристиками. Это будет залогом длительной безотказной работы светодиодной лампы.
