Чем заменить сгоревший светодиод в последовательной цепи?

Содержание

Как отремонтировать светодиодный светильник своими руками

С появлением светодиодных технологий системы освещения вышли на совершенно новый уровень. Экономичные, экологически и электрически безопасные приборы сегодня эксплуатируются везде – они пришли на смену стандартным «лампам Ильича» и набравшим популярность «экономкам». Первые давно устарели с моральной точки зрения, вторые крайне опасны для здоровья из-за содержащихся внутри паров ртути.

Несмотря на продолжительный срок эксплуатации, даже такие устройства со временем выходят из строя. Дорогостоящий ремонт светодиодных светильников в некоторых ситуациях можно выполнить самостоятельно, в домашних условиях, что мы и рассмотрим далее.

Элементы светодиодных источников света

Прежде чем разбирать на составные части вышедшую из строя светодиодную лампу, обязательно изучите ее устройство и принцип работы. Стандартное оборудование данного типа имеет в составе электронную плату питания, световой фильтр и корпус с цоколем. Более дешевые модели вместо ограничителей тока и напряжения используют обычные конденсаторы.

Одна лампа может насчитывать несколько десятков светодиодов, которые соединяются последовательно или параллельно. Во втором случае конструкция получается дорогостоящей (к каждому led-диоду или группе подключается отдельный резистор), поэтому позволить себе ее могут далеко не все.

Принцип действия светодиода практически идентичен полупроводниковому элементу. Ток между анодом и катодом перемещается по прямой линии, что приводит к образованию свечения. Каждый светодиод по отдельности характеризуется минимальной мощностью, из-за чего используется сразу несколько штук. Для создания нужного светового потока применяют люминофорное покрытие, трансформирующее свет в видимый для человеческого глаза спектр.

Качественные модели содержат высокотехнологичный драйвер, выполняющий функцию преобразователя наряду с диодной группой. Первичное напряжение идет на трансформатор, уменьшающий характеристики тока. На выходе элемента получаем постоянный ток, необходимый для питания led-диодов. С целью уменьшения пульсации в цепи используется вспомогательный конденсатор.

Несмотря на многочисленные разновидности, отличия устройств, количество используемых светодиодов, все осветительные приборы данного типа характеризуются одной конструкцией, что упрощает их техническое обслуживание.

Виды поломок и их причины

Существует несколько возможных неисправностей светодиодных приборов, что связано с их хоть и схожей, но достаточно сложной конструкцией. Самые распространенные поломки среди остальных сопровождаются следующими моментами:

  • полное отсутствие свечения;
  • периодическое отсутствие освещения;
  • кратковременное мерцание;
  • отключение света в произвольные моменты;
  • повреждение лампочки или светодиода.

Причин появления поломок еще больше. Чаще всего из них встречаются следующие:

  1. Нарушение правил и рекомендаций эксплуатации светодиодных устройств. Покупая новый светильник, обязательно изучите условия его работы, прописанные в технической методичке. При игнорировании любого правила вероятность поломок возрастает в несколько раз.
  2. Перегрев оборудования. Сами по себе светодиоды в работе практически не нагреваются, но если температура превышает заявленные 50–60 градусов, то может произойти разрыв нити, держателя или отслоение контактов на электронной плате. Перегрев иногда происходит из-за того, что не предназначенный для этих целей светильник устанавливается внутрь натяжного потолка. Это препятствует его естественному охлаждению.
  3. Выгорание led-диода – полное или частичное. Привести к этому могут высокие скачки напряжения сети или перегорание конденсатора.

Важно! Последняя поломка актуальна для дешевых приборов, в которых применяют некачественные платы.

Если сильнее углубиться, то можно выявить несколько других, более редких, но не менее интересных причин, из-за которых может не работать светодиодный светильник:

  • технические нарушения при подключении к сети питания;
  • короткое замыкание;
  • неверная установка оборудования;
  • ошибки при построении элементов в схеме подключения;
  • изделие низкого качества – при попытке сэкономить не забывайте о том, что покупаете «кота в мешке».

В таких устройствах могут быть изначально плохо припаяны контакты либо вместо драйвера используется дешевый конденсатор. Речь идет о так называемом заводском дефекте.

Светодиодные потолочные светильники с пультом дистанционного управления часто выходят из строя как раз из-за заводского брака. Таким образом, для выполнения ремонта важно правильно установить не только поломку, но и причину ее возникновения.

Подготовка к ремонту светодиодных приборов

Для выполнения качественного ремонта, гарантирующего исправность изделия и его продолжительную эксплуатацию в дальнейшем, необходима кропотливая подготовка. Для начала выполните демонтаж люстры, настенного светильника. В случае с настольными лампами просто отключите их от сети питания. В дальнейшем пригодятся некоторые инструменты и материалы, в том числе отвертка, плоскогубцы, изолента, нож. Клещи или пассатижи пригодятся в том случае, если корпус устройства соединен с помощью специальных скруток. Для проверки контактов воспользуйтесь мультиметром.

Поскольку светодиоды характеризуются небольшими габаритами, то для манипуляций с ними пригодится пинцет. Впоследствии при обнаружении разрыва цепи или необходимости замены какого-либо элемента может потребоваться паяльник. С целью замены led-диодов применяйте дрель с разнообразными сверлами.

Не забывайте о том, что каждый инструмент должен иметь электроизоляцию – запрещено выполнять работы пассатижами или клещами с голыми металлическими рукоятками.

Конструкция светодиодных люстр и визуальный осмотр

Светодиодные подвесные светильники, работающие от пульта дистанционного управления, появились сравнительно недавно. Их устройство знакомо далеко не всем, поэтому вкратце рассмотрим конструкцию приборов.

В самой простой комплектации люстра на светодиодах состоит из корпуса (металлического, пластикового, стеклянного), блока с регулятором (драйвера). Последний элемент используется как выпрямитель напряжения, на нем размещают клеммы и зажимы, к которым подводится питание от промышленной сети. Проводами блок питания соединен с лампами.

В сложных люстрах применяют антенну, блок управления, регулятор (несколько блоков), необходимый для автоматической настройки. Растровые осветительные приборы содержат несколько драйверов и светодиодные лампы различных видов. Последовательность ремонта напрямую зависит от конкретного типа светильника.

Изучите конструкцию устройства, используя приложенную к нему инструкцию, чтобы разобраться, где находятся блоки управления. Они могут устанавливаться как внутри, так и снаружи изделия.

Ремонт люстры без пульта ДУ намного проще. В таком приборе установлен диод или диодный мост с электролитами и резисторами. Также есть катушка с обмоткой для уменьшения пульсации.

Чтобы правильно отремонтировать уличный или внутренний светильник, соблюдайте пошаговую инструкцию:

  1. Снимите прибор с потолка или стены и удалите крышку корпуса.
  2. Изучите электронную схему, чтобы разглядеть видимые дефекты (либо подтвердить их отсутствие). К таковым относятся обрывы проводки.
  3. Удалите плафон и другие декоративные украшения оборудования, выкрутите светодиодные лампочки, если они используются.
  4. Изучите цоколь на предмет наличия прогоревших мест. Для зачистки можете использовать обычный нож.
  5. Заново выполните скрутки, подтяните все винты на крепящихся к плате элементах. При отсутствии видимых дефектов изучите непосредственно лампу.

к содержанию ↑

Простейший способ проверить цепь светодиодов лампы

Рассмотрим самый легкий метод проверки цепи светодиодов. Для начала зафиксируйте лампу, используя обрезанную пластиковую бутылку с меньшим диаметром. В нее и вставляется лампа. Для подачи питания воспользуйтесь вспомогательным блоком питания (в том случае, если речь идет об устройстве на 12 или 24 В).

Вместо того чтобы прозванивать каждый led-диод в цепи, можно прибегнуть к более простому методу. По очереди устанавливайте перемычку между контактами каждого диода, используя пинцет. Если нет перемычки, то возьмите любой провод, предварительно зачистив оба конца и выполнив лужение контактов.

Важно, чтобы лампа в этот момент была подключена к сети. Как только вы замкнете контакты на сгоревшем светодиоде, прибор загорится. Если этого не произойдет, то, возможно, перегорело более одного диода.

Продолжите визуальный осмотр схемы и ищите места прогаров, вздутые конденсаторы, изучите каждую дорожку на плате. При обнаружении оборванных контактов выполните пайку. Если цепь состоит из 10 и менее элементов, то ни в коем случае не заменяйте сгоревший светодиод проводом или перемычкой. Это может привести к перегрузке катушек и сгоранию диодов.

Устранение поломки люстры с дистанционным управлением

Чаще всего причина поломки люстры с пультом ДУ заключается в перегреве матрицы. В такой ситуации ремонт выполняется следующим образом:

  1. Снимите и разберите люстру.
  2. Выясните причину поломки – отыщите перегоревшие элементы.
  3. Если потребуется замена компонентов и выполнение пайки, то обязательно изучите схему устройства, приложенную к гарантийному талону.

Перегореть может контроллер, антенна или блок управления. В данном случае требуется банальная замена вышедшего из строя изделия.

Радиаторы охлаждения

Большинство светодиодных осветительных приборов выпускается с радиаторами охлаждения. Наличие этого элемента – признак высокого качества устройства. В данных изделиях отводится специальное посадочное место, а радиатор используется для отвода тепла. Периодически нужно проводить замену термопасты. Если этого не делать, то со временем радиатор потеряет свою эффективность и плата или блок перегорит. Разберите устройство и убедитесь в том, что термопаста нанесена на обе плоскости посадочного места.

При необходимости самостоятельно тонким слоем нанесите специальную смазку на всю поверхность посадочного места. Чересчур большое количество термопасты сказывается на теплоотдаче так же негативно, как и ее отсутствие. Для увеличения тепловой отдачи можно прикрутить к радиатору дополнительную алюминиевую пластинку, при этом убедитесь, что она не перекрывает основной воздушный поток.

Качественный ремонт светодиодных источников света своими руками возможен при условии соблюдения правил безопасности и наличии конструктивной схемы электроприбора. В статье были подробно описаны основные причины и типы неисправностей, даны рекомендации по их поиску и устранению.

Последовательное или параллельное подключение светодиодов?

В светильниках и фонариках применяется две схемы – последовательное и параллельное соединение светодиодов. У этих схем есть масса вариаций и комбинированных вариантов, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Чтобы понять какая схема соединений лучше – нужно узнать, что такое вольт-амперная характеристика и какая она у LED.

Читайте также:  Светодиоды для ремонта светодиодных ламп

Основные теоретические вопросы

Вольт-амперная характеристика (сокр. ВАХ) – это график отображающий зависимость величины тока протекающего через любой прибор от напряжения, приложенного к нему. Простая и очень ёмкая характеристика для анализа нелинейных компонентов. С её помощью можно выбрать режимы работы, и определить характеристики источника питания для прибора.

Взгляните на пример линейной и нелинейной ВАХ.

График под номером 1 на рисунке отображает линейную зависимость тока от напряжения, такую имеют все приборы резистивного характера, например:

  • Лампа накаливания;
  • обогреватель;
  • резистор (сопротивление);

График номер 2 – это ВАХ характерная для p-n переходов диодов, транзисторов и диодов.

Подробнее о работе диодов

Какое выбрать подключение светодиодов: последовательно или параллельно? Это сильно зависит от условий работы и источника питания, а также системы стабилизации напряжения и тока. Для правильного выбора нужно рассмотреть оба варианта.

Изначально шла речь о вольт-амперной характеристике не просто так, рассмотрим подробно её форму для Led приборов.

Обратите внимание, что в области напряжений ниже чем 2,5В, ток через светодиод протекает крайне малый или вообще не протекает. Преодолев уровень в 2,5 вольта через диод начинает протекать ток и он зажигается на участке от 2,5 до 3 вольт. После этого уровня ток начинает стремительно нарастать.

Для 5 мм диодов белого свечения рабочий ток – 20мА при 3В, а при 3.5 вольта ток будет равняться 80 мА, что в четверо превышает номинал.

Яркость диода хоть и зависит от протекающего через него тока, но при чрезмерно больших значениях LED светится не намного ярче, чем при номинале. Поэтому не стоит экспериментировать с высоким показателями – ваши диоды просто перегорят.

Значения напряжений могут различаться в зависимости от типов и конструкции LED, на это влияет их количество в одном корпусе, цвет, и даже материал который был выбран в качестве основы чипа.

Как правильно подключать?

При параллельном соединении светодиодов нужно пользоваться ограничительным резистором для каждого из диодов, как изображено на рисунке ниже. Это даёт возможность установить ток для каждого из элементов электрический схемы.

Схема параллельного соединения светодиодов

Ниже схема НЕ правильного подключения резистора в цепь.

Так подключать не правильно

При параллельном подключении светодиодов и любых других потребителей, напряжение на их выводах будет равным. С одной стороны это хорошо, но не для диодов. Каждый светодиод, даже набор взятый из одной партии, имеет небольшой технологический разброс параметров. Напряжение, необходимое для достижения номинального тока, может незначительно отличаться в пределах десятых долей вольта.

Выше вы видели вольт-амперную характеристику прибора и легко сделаете вывод, что незначительное превышение номинального напряжения ведет к лавинообразному росту тока и перегреву. Некоторые предлагают исключить и резистор из этой схемы, такое соединение светодиодов самое неудачное!

Общий ток в цепи равен сумме токов в каждой из ветвей параллельной цепи. Если выбирать, как соединять светодиоды для работы в цепи с повышенным напряжением (6 и более вольт), лучше использовать последовательное соединение.

Последовательное подключение диодов

При такой схеме вы можете использовать диоды в цепях с любым напряжением.

Напряжения между элементами распределятся в нужном количестве, а ток вы зададите резистором. Параллельное включение светодиодов не позволяет добиться такого результата. При последовательном подключении общий ток цепи будет равным току через один из элементов.

Онлайн калькулятор для расчета резистора

Тип соединения:Один светодиод
Последовательное соединение
Параллельное соединение
Напряжение питания:Вольт
Прямое напряжение светодиода:Вольт
Ток через светодиод:Милиампер
Количество светодиодов:шт.
Результаты:
Точное значение резистора:Ом
Стандартное значение резистора:Ом
Минимальная мощность резистора:Ватт
Общая потребляемая мощность:Ватт

Варианты соединений

Чтобы выполнить последовательное соединение светодиодов на 220В, воспользуйтесь схемой ниже.

В данном случае в большей степени ограничивает ток конденсатор С1, он играет роль реактивного сопротивления. Подробнее о расчете конденсатора мы писали в статье. Для получения необходимого значения емкости конденсатора воспользуйтесь онлайн калькулятором:

Так вы можете подключить даже один светодиод.

Если вы хотите собрать схему последовательного соединения светодиодов на 100 вольт постоянного напряжения, в цепь нужно включить порядка 30 светодиодов. Тогда необходимое напряжение будет порядка 90 вольт. Расчёт резистора выполнить по формуле в предыдущих разделах статьи.

Конденсатор нужен для сглаживания пульсаций тока, резистор стоящий параллельно – для разряда конденсатора после отключения прибора, в целях безопасности. Если источник питания достаточно стабилизирован их можно исключить.

Альтернативный тип подключения

Последовательно-параллельное соединение светодиодов – встречается в прожекторах и других мощных светильниках, работающих как от постоянного, так и от переменного напряжения.

Как видите, матрица поделена на ветки, каждая из которых имеет токоограничивающий резистор. Конкретный экземпляр предназначен для замены штатной лампы плафона в салоне автомобиля. Если один диод выйдет из строя – одна цепь перестанет гореть, а остальные цепочки продолжат свечение.

Если вы не можете определиться, как подключить светодиоды последовательно или параллельно, есть альтернативный вариант — гибридное соединение. С первого взгляда непонятно в чем смысл.

Гибридный вариант принял достоинства от последовательного и параллельного соединения светодиодов. Схема будет работать полностью, даже если один из элементов в цепи перегорит, в тоже время остальные элементы не испытают перегрузки. Напряжение на каждом сегменте будет ограничено светодиодом с наименьшим падением.

Чтобы собрать светильник правильно, а LED работали долго и не перегревались, нужно определиться как подключать светодиоды — последовательно или параллельно. Вы ознакомились с сильными и слабыми сторонами каждого из вариантов. Благодаря полученным знаниям можно выполнить ремонт LED лампы или прожектора.

ДЛЯ ВАС ПО ТЕМЕЕЩЕ ОТ АВТОРА

Как правильно подключить RGB светодиодную ленту к контроллеру. Правильные схемы с описанием

SMD 3528, 5050, 5630, 5730 параметры и технические характеристики

Правильный расчет резистора для светодиода, подбор резистора по цветовой маркировке + онлайн калькулятор

3 способа замены галогеновых ламп на светодиодные в люстре

КПД светодиодного светильника (светодиод + питание + форм-фактор)

Регулировка яркости LED. Все о диммерах для светодиодных ламп

6 КОММЕНТАРИИ

Фигово сделан светильник.
Надо оставлять как можно больше металла на плате, чтоб улучшить теплоотвод.

Сколько смотрю схемы включения светодиодов, но так и не понял: зачем нужен токоограничивающий резистор, если при последовательном соединении сумма падений напряжений помещается в рабочий диапазон? К примеру 12В/4шт=3 вольта на каждом, или вполне так себе в рабочем диапазоне, судя по опыту и графику в статье: примерно семнадцать миллиампер, при том что светодиоды повышенной яркости нормально работают и при двадцати. Просто для страховки?

Тоже в недоумении, как и Дмитрий. Снял свою люстру специально посмотреть, каким образом осуществлен первый режим ее включения — светодиодный. Что выяснил: пребразователь-выпрямитель от сети

220 выдает постоянное 265V. 93 светодиода в последовательной цепи без всяких резисторов. Снял показания: падение напряжения на каждом скачет в пределах примерно 2,7-2,9V, ток цепи 0,053А (тоже нестабилен, меняется в пределах +-0,004А). Прихожу к выводу, что в схеме выпрямиться стабилизатора тока нет (вскрывать не стал, т.к неразборная конструкция). Почитал инетик — везде однозначно утверждается, что такой режим работы светодиодов крайне нежелателен: скачки тока, да еще и его завышение относительно номинального 0,02А для белых диодов в 2,5 с лишним раза! Однако этот режим включения люстры используется всегда и подолгу, работает она уже лет 7, и не похоже, чтобы собиралась перегорать. Диоды — 5-и миллиметровые «соломенные шляпки». Короче, непонятно мне, как так… Буду благодарен, если кто-нибудь разъяснит это всё.

Сейчас объясню. Весь интернет забит полубреднями на тему подключения светодиодов. Ключевая фраза: «Светодиоды питаются током». ****** необразованные. В электронике ВСЁ питается током! Все схемы рассматриваются с точки зрения прохождения ТОКА! Ну да ладно. Теперь по существу. Светодиоды МОЖНО запитывать без резистора. МОЖНО. Это я для интернетных упорошей такими большими буквами написал. Ещё раз повторю — можно. Но есть нюансы.
1. Вы должны четко соблюсти температурный режим. То есть ни при каких условиях не допускать перегрева. При перегреве меняется ток потребления, а компенсировать нечем. Светодиод сдохнет.
2. Вы имеете гарантированное, стабилизированное напряжение питания. При превышении напряжения меняется ток потребления, а компенсировать нечем. Светодиод сдохнет.
3. Не используете светодиоды в предельном режиме. У светодиода со временем присутствует некоторая деградация параметров и можно выскочить за приемлемый ток. Далее лавинообразное увеличение тока а компенсировать нечем. Светодиод сдохнет.
4. Без токоограничивающих резисторов или источников питания можно не попасть в приемлемый токовый диапазон питания светодиодов. К примеру напряжение питания 5В. А светодиод у вас потребляет номинальный ток при 3,4. Что будете делать? Поставить два? Будет не хватать и может плохо светить. А если один, то сгорит.
Поэтому чтобы получить от светодиода номинальную отдачу придется или делать нестандартное напряжение питания под конкретный светодиод или вводить токоограничивающие элементы.
Вот так вот всё просто. 🙂
Это кстати единственное ВМЕНЯЕМОЕ объяснение во всём рунете.

Лично я иногда использую схему без резистора.
Например заменил лампочки в салоне УАЗ + установил дополнительное освещение (для работы со сваркой).
Но не так все просто, да я убрал токоограничивающий резистор, включил 3 светодиода последовательно, НО для стабилизации применил 7809 с регулировкой (резисторы в цепи минуса), таким образом подбирается оптимальный ток.
Для светодиодов 5730 ток в пределах 80 мА (на радиаторе) и вполне нормально работает много лет

Ты гадёныш !
ОТКУДА родом — ты не из РОССИИ.
все лампочки в продаже из—— ДОГАДАЙСЯ?——Китай
все фонарики и другое свето——-ИЗ КИТАЯ
Раша — (НАКЛЕЙКИ приклёпывает)
НА али заказал УФ фонарик-прислали ,недорого,упакован.
на почте вскрывать не стал. ПОЖАЛЕЛ ! что не вскрыл…..
Корпус фонарика поцарапан линза стекла косо стоит.
при вставке бат— нет свет.
доработка на 400 руб.
форнарик 50руб.
ЭТО ДВИГАТЕЛЬ ОТ *РОСНАНО*

Какая схема подключения светодиодов лучше – последовательная или параллельная

Самое правильное подключение нескольких светодиодов – последовательное. Сейчас объясню почему.

Дело в том, что определяющим параметром любого светодиода является его рабочий ток. Именно от тока через светодиод зависит то, какова будет мощность (а значит и яркость) светодиода. Именно превышение максимального тока приводит к чрезмерному повышению температуры кристалла и выходу светодиода из строя – быстрому перегоранию либо постепенному необратимому разрушению (деградации).

Ток – это главное. Он указан в технических характеристиках светодиода (datasheet). А уже в зависимости от тока, на светодиоде будет то или иное напряжение. Напряжение тоже можно найти в справочных данных, но его, как правило, указывают в виде некоторого диапазона, потому что оно вторично.

Читайте также:  Как рассчитать падение напряжения на конденсаторе?

Для примера, заглянем в даташит светодиода 2835:

Как видите, прямой ток указан четко и определенно – 180 мА. А вот напряжение питания светодиодов при таком токе имеет некоторый разброс – от 2.9 до 3.3 Вольта.

Получается, что для того, чтобы задать требуемый режим работы светодиода, нужно обеспечить протекание через него тока определенной величины. Следовательно, для питания светодиодов нужно использовать источник тока, а не напряжения.

Конечно, к светодиоду можно подключить источник стабилизированного напряжения (например, выход лабораторного блока питания), но тогда нужно точно знать какой величины должно быть напряжение для получения заданного тока через светодиод.

Например, в нашем примере со светодиодом 2835, можно было бы подать на него где-то 2.5 В и постепенно повышать напругу до тех пор, пока ток не станет оптимальным (150-180 мА).

Так делать можно, но в этом случае придется настраивать выходное напряжение блока питания под каждый конкретный светодиод, т.к. все они имеют технологический разброс параметров. Если, подключив к одному светодиоду 3.1В, вы получили максимальный ток в 180 мА, то это не значит, что поменяв светодиод на точно такой же из той же партии, вы не сожгете его (т.к. ток через него при напряжении 3.1В запросто может превысить максимально допустимое значение).

К тому же необходимо очень точно поддерживать напряжение на выходе блока питания, что накладывает определенные требования к его схемотехнике. Превышение заданного напряжения всего на 10% почти гарантированно приведет к перегреву и выходу светодиода из строя, так как ток при этом превысит все мыслимые значения.

Вот прекрасная иллюстрация к вышесказанному:

А самое неприятное то, что проводимость любого светодиода (который по сути является p-n-переходом) находится в очень сильной зависимости от температуры. На практике это приводит к тому, что по мере разогрева светодиода, ток через него начинает неумолимо возрастать. Чтобы вернуть ток к требуемому значению, придется понижать напряжение. В общем, как ни крути, а без контроля тока никак не обойтись.

Поэтому самым правильным и простым решением будет использовать для подключения светодиодов драйвера тока (он же источник тока). И тогда будет совершенно неважно, какой вы возьмете светодиод и каким будет прямое напряжение на нем. Нужно просто найти драйвер на нужный ток и дело в шляпе.

Теперь, возвращаемся к главному вопросу статьи – почему все-таки последовательное подключение, а не параллельное? Давайте посмотрим, в чем разница.

Параллельное подключение

При параллельном подключении светодиодов, напряжение на них будет одинаковым. А так как не существует двух диодов с абсолютно одинаковыми характеристиками, то будет наблюдаться следующая картина: через какой-то светодиод будет идти ток ниже номинального (и светить он будет так себе), зато через соседний светодиод будет херачить ток в два раза превышающий максимальный и через полчаса он сгорит (а может и быстрее, если повезет).

Очевидно, что такого неравномерного распределения мощностей нужно избегать.

Для того, чтобы существенно сгладить разброс в ТТХ светодиодов, лучше подключать их через ограничительные резисторы. Напряжение блока питания при этом может быть существенно выше прямого напряжения на светодиодах. Как подключать светодиоды к источнику питания показано на схеме:

Проблема такой схемы подключения светодиода в том, что чем больше разница между напряжением блока питания и напряжением на диодах, тем больше бесполезной мощности рассеивается на ограничительных резисторах и тем, соответственно, ниже КПД всей схемы.

Ограничение тока происходит по простой схеме: повышение тока через светодиод приводит к повышению тока и через резистор тоже (т.к. они включены последовательно). На резисторе увеличивается падение напряжения, а на светодиоде, соответственно, уменьшается (т.к. общее напряжение постоянно). Уменьшение напряжения на светодиоде автоматически приводит к снижению тока. Так все и работает.

В общем, сопротивление резисторов рассчитывается по закону Ома. Разберем на конкретном примере. Допустим, у нас есть светодиод с номинальным током 70 мА, рабочее напряжение при таком ток равно 3.6 В (это все берем из даташита к светодиоду). И нам нужно подключить его к 12 вольтам. Значит, нам нужно рассчитать сопротивление резистора:

Получается, что для питания светодиода от 12 вольт нужно подключить его через 1-ваттный резистор на 120 Ом.

Точно таким же образом, можно посчитать, каким должно быть сопротивление резистора под любое напряжение. Например, для подключение светодиода к 5 вольтам сопротивление резистора надо уменьшить до 24 Ом.

Значения резисторов под другие токи можно взять из таблицы (расчет производился для светодиодов с прямым напряжением 3.3 вольта):

UпитILED
5 мА10 мА20 мА30 мА50 мА70 мА100 мА200 мА300 мА
5 вольт340 Ом170 Ом85 Ом57 Ом34 Ом24 Ом17 Ом8.5 Ом5.7 Ом
12 вольт1.74 кОм870 Ом435 Ом290 Ом174 Ом124 Ом87 Ом43 Ом29 Ом
24 вольта4.14 кОм2.07 кОм1.06 кОм690 Ом414 Ом296 Ом207 Ом103 Ом69 Ом

При подключении светодиода к переменному напряжению (например, к сети 220 вольт), можно повысить КПД устройства, взяв вместо балластного резистора (активного сопротивления) неполярный конденсатор (реактивное сопротивление). Подробно и с конкретными примерами мы разбирали этот момент в статье про подключение светодиода к 220 В.

Последовательное подключение

При последовательном же подключении светодиодов через них протекает один и тот же ток. Количество светодиодов не имеет значение, это может быть всего один светодиод, а может быть 20 или даже 100 штук.

Например, мы можем взять один светодиод 2835 и подключить его к драйверу на 180 мА и светодиод будет работать в нормальном режиме, отдавая свою максимальную мощность. А можем взять гирлянду из 10 таких же светодиодов и тогда каждый светодиод также будет работать в нормальном паспортном режиме (но общая мощность светильника, конечно, будет в 10 раз больше).

Ниже показаны две схемы включения светодиодов, обратите внимание на разницу напряжений на выходе драйвера:

Так что на вопрос, каким должно быть подключение светодиодов, последовательным или параллельным, может быть только один правильный ответ – конечно, последовательным!

Количество последовательно подключенных светодиодов ограничено только возможностями самого драйвера.

Идеальный драйвер может бесконечно повышать напряжение на своем выходе, чтобы обеспечить нужный ток через нагрузку, поэтому к нему можно подключить бесконечное количество светодиодов. Ну а реальные устройства, к сожалению, имеют ограничение по напряжению не только сверху, но и снизу.

Вот пример готового устройства:

Мы видим, что драйвер способен регулировать выходное напряжение только лишь в пределах 64. 106 вольт. Если для поддержания заданного тока (350 мА) нужно будет поднять напряжение выше 106 вольт, то облом. Драйвер выдаст свой максимум (106В), а уж какой при этом будет ток – это от него уже не зависит.

И, наоборот, к такому led-драйверу нельзя подключать слишком мало светодиодов. Например, если подключить к нему цепочку из 10-ти последовательно включенных светодиодов, драйвер никак не сможет понизить свое выходное напряжение до необходимых 32-36В. И все десять светодидов, скорее всего, просто сгорят.

Наличие минимального напряжения объясняется (в зависимости от схемотехнического решения) ограничениями мощности выходного регулирующего элемента либо выходом за предельные режимы генерации импульсного преобразователя.

Разумеется, драйверы могут быть на любое входное напряжение, не обязательно на 220 вольт. Вот, например, драйвер превращающий любой источник постоянного напряжения (блок питания) от 6 до 20 вольт в источник тока на 3 А:

Вот и все. Теперь вы знаете, как включить светодиод (один или несколько) – либо через токоограничительный резистор, либо через токозадающий драйвер.

Как выбрать нужный драйвер?

Тут все очень просто. Выбирать нужно всего лишь по трем параметрам:

  1. выходной ток;
  2. максимальное выходное напряжение;
  3. минимальное выходное напряжение.

Выходной (рабочий) ток драйвера светодиодов – это самая важная характеристика. Ток должен быть равен оптимальному току для светодиодов.

Например, в нашем распоряжении оказалось 10 штук полноспектральных светодиодов для фитолампы:

Номинальный ток этих диодов – 700 мА (берется из справочника). Следовательно, нам нужен драйвер тока на 700 мА. Ну или чуточку меньше, чтобы продлить срок жизни светодиодов.

Максимальное выходное напряжение драйвера должно быть больше, чем суммарное прямое напряжение всех светодиодов. Для наших фитосветодиодов прямое напряжение лежит в диапазоне 3. 4 вольта. Берем по-максимуму: 4В х 10 = 40В. Наш драйвер должен быть в состоянии выдать не менее 40 вольт.

Минимальное напряжение, соответственно, рассчитывается по минимальному значению прямого напряжения на светодиодах. То есть оно должно быть не более 3В х 10 = 30 Вольт. Другими словами, наш драйвер должен уметь снижать выходное напряжение до 30 вольт (или ниже).

Таким образом, нам нужно подобрать схему драйвера, рассчитанного на ток 650 мА (пусть будет чуть меньше номинального) и способного по необходимости выдавать напряжение в диапазоне от 30 до 40 вольт.

Следовательно, для наших целей подойдет что-нибудь вроде этого:

Разумеется, при выборе драйвера диапазон напряжений всегда можно расширять в любую сторону. Например, вместо драйвера с выходом на 30-40 В прекрасно подойдет тот, который выдает от 20 до 70 Вольт.

Примеры драйверов, идеально совместимых с различными типами светодиодов, приведены в таблице:

СветодиодыКакой нужен драйвер
60 мА, 0.2 Вт (smd 5050, 2835)см. схему на TL431
150мА, 0.5Вт (smd 2835, 5630, 5730)драйвер 150mA, 9-34V (можно одновременно подключить от 3 до 10 светодиодов)
300 мА, 1 Вт (smd 3528, 3535, 5730-1, LED 1W)драйверы 300мА, 3-64V (на 1-24 последовательно включенных светодиода)
700 мА, 3 Вт (led 3W, фитосветодиоды)драйвер 700мА (для 6-10 светодиодов)
3000 мА, 10 Ватт (XML2 T6)драйвер 3A, 21-34V (на 7-10 светодиодов) или см. схему

Кстати, для правильного подключения светодиодов вовсе не обязательно покупать готовый драйвер, можно просто взять какой-нибудь подходящий блок питания (например, зарядник от телефона) и прикрутить к нему простейший стабилизатор тока на одном транзисторе или на LM317.

Готовые схемы стабилизаторов тока для светодиодов можно взять из этой статьи.

Почему быстро перегорают светодиоды в подсветке?

Секреты телемастера

Те кто давно и постоянно занимаются ремонтом телевизоров уже привыкли к тому что примерно процентов 80 всех неисправной приходится в основном на источник питания, однако современная реальность преподносит свои коррективы в эту статистику- сейчас мастерам все чащи приходится сталкиваться с таким явлением как неисправность подсветки.
Причем главный парадокс заключается в том ,что хваленная всеми производителями светодиодная (LED) подсветка выходит из строя гораздо чаще, чем уже морально устаревшая ламповая.

Читайте также:  Как рассчитать эквивалентное сопротивление электрической цепи?

Казалось-бы почему так? Ведь (по заверению всех производителей) светодиод это штука практически вечная, и внедрение светодиодов в телевизоры должны только лишь увеличивать срок эксплуатации, но в реальности все как раз с точностью до наоборот: если лампы в телевизорах (или мониторах) работали относительно долго, то светодиоды перегорают гораздо чаще.

Давайте попробуем разобраться почему-же так происходит.

Как известно, ЖК (LCD) панели не могут сами излучать свет: они всего-лишь формируют саму картинку, в вот для того чтобы получить яркость необходима внешняя подсветка. Года, примерно, до 2012 подсветка в ЖК панелях осуществлялась при помощи ламп (нечто вроде самых обыкновенных люминесцентных ламп “дневного света”) и вся эта конструкция работала достаточно надежно: у ламп запаса прочности хватает в среднем лет на 6-8, а инвертор (тот самый модуль который заставляет лампы работать) выходит из строя не так уж и часто, причем (если все-ж таки инвертор и сгорел), чаще всего причиною служит источник питания.

Со светодиодной подсветкой все гораздо интереснее, но для того чтобы понять в чем причина перегорания светодиодов, давайте сначала разберемся как все это работает.

Итак, сами светодиодные планки (их еще часто называют “стринги”) располагаются таким образом чтобы обеспечить равномерную засветку экрана изнутри. Выглядят они вот по разному, иногда вот так:

Все фотки взяты с нашего форума. Если хотите просмотреть изображения в полном размере, то кликните по ним (откроются в новом окне).

Количество самих светодиодов, конечно же, может отличаться в зависимости от размера экрана

Вроде бы, на первый взгляд, все легко и просто- подай на светодиоды напряжение, они включатся и все проблемы, однако это далеко не так: ведь во-первых их здесь достаточно много, а во-вторых светодиоды еще ведь должны включаться, выключаться, да и яркость у них должна регулироваться.

Как бы там производитель не заверял что светодиоды практически не потребляют ток (если сравнить с обычной электролампочкой, то, конечно-же да- ток здесь гораздо меньше. ), однако при их большом количестве цифры получаются уже достаточно серьезные: так, к примеру достаточно распространенный светодиод 3535 (он, кстати, интересен тем что может быть рассчитан на различное напряжение) при параметрах 6V, 2W потребляет ток в 300 mA, и если их в подсветке будет штук 20, то при параллельном включении ток-то уже получается до 6 Ампер.
И ведь это еще не все: для того чтобы все это надежно работало необходимо чтобы источник тока имел запас мощности хотя-бы процентов 50, да и коммутация и регулировка яркости потребует довольно мощных ключевых элементов.
В результате в конечном итоге что получается? Производитель вынужден будет устанавливать дополнительный источник тока Ампер в 10 (а то и более. ) и мощные ключевые транзисторы (а это опять-же нужно будет обеспечивать тепло-отдачу!!).
С теоретической точки зрения, в принципе, это все возможно, но зачем эти лишние нагромождения? Ведь гораздо проще будет соединить светодиоды последовательно- получить повышенное напряжение проще, да ток при этом будет не слишком большой.

Регулировка яркости подсветки (и включение-выключение в том числе) выполняются по принципу ШИМ-инвертора (типа как в импульсном источнике питания). Для примера рассмотрим схему:

Эта схема драйвера LED-подсветки телевизора SAMSUNG, выполненная с применением микросхемы SEM5025.
Цепочка их последовательно-включенных светодиодов подключается к разъему “LED LAMP”. Как мы видим- на один контакт разъема приходит 195V (об этом чуть ниже), а на другом выводе разъема находится MOSFET транзистор.
Уровень открывания этого транзистора и будет регулировать яркость свечения LED- планки.

Управление транзистором осуществляется за счет подачи на его затвор импульсов с микросхемы IC9101 (та самая SEM5025).
Кроме этого в схеме предусмотрена еще и стабилизация по току: на вывод 10 микросхемы приходит сигнал с токового датчика (это резистор R9120).

А вот теперь самое интересное.
Практически все производители предусматривают различные режимы яркости. Они заложены в пользовательском меню и переключаются как “кино, пользователь, динамичный, экономичный” и так далее.
То есть- для питания всей светодиодной планки источником питания вырабатывается напряжение немного выше номинального: так, скажем, если в телевизорах LG в 32 дюйма установлены 18 6-ти Вольтовых светодиодов, то номинальное напряжение должно быть примерно 120 Вольт, а в реальности источник питания выдает Вольт 150- 180. Для чего так поступил производитель? Судя по всему он размышлял “дадим напругу чуть больше, а степень свечения уже при помощи драйвера отрегулируем”.

В результате что мы имеем? Во-первых при включении мы получим достаточно сильный скачок напряжения (пока там транзистор откроется и токовый датчик сработает. ), а во-вторых ни один из пользователей не знает что светодиоды подсветки при режиме “динамичный” начинают работать с перегрузкой. (да и продавцы- консультанты в магазинах об этом знать не знают. ).

Итого, вернемся теперь к первоначальном вопросу всей статьи: почему-же все-таки светодиоды в подсветке часто перегорают?

Как мы видим LED-подсветка преподносит нам сразу несколько сюрпризов:
Первое . При последовательном включении все светодиоды имеют огромную взаимосвязь: при выходе любого из них из строя, гаснет сразу вся цепь полностью.
Второе : для увеличения яркости производитель чаще всего завышает напряжение подсветки, и поэтому светодиоды начинают работать с большой перегрузкой и перегревом (как показала практика температура кристалла иногда достигает 120 градусов!), а ведь это очень даже пагубно: даже те светодиоды которые и выдерживают такое издевательство, все равно со временем деградируют.
Третье . Об этом, кстати, многие не задумываются, но, однако, это факт: светодиод, вообще-то, это прибор полупроводниковый и поэтому он может не только оборваться, но еще и пробиться. А ведь это даже гораздо хуже: если в электролампочке обрывается нить накала, то цепь прерывается, здесь-же сам пробитый светодиод перестанет светить, но электрическую цепь при этом не разорвет. Следовательно току другим светодиодам достанется еще больше (а они там и так, бедолаги, с перегрузкой работают. ).

Можно-ли продлить срок службы светодиодной подсветки, а если да, то как?

Из всего вышесказанного следуют простые выводы:
Первое : пока телевизор новый то стараться не эксплуатировать его в “динамичном” режиме.
Второе : если все-же таки пришло время ремонтировать подсветку, то после ремонта желательно уменьшить ток протекающий через светодиоды. А делать это, в принципе, достаточно просто- необходимо всего-ли увеличить номинал токового датчика в драйвере. Так, к примеру, для вышеприведенной схемы, увеличение номинала резистора R9120 до 4,7 Ома вместо установленного 3,9 Ома приводит к уменьшению тока светодиодов примерно процентов на 20.

Общие рекомендации при ремонте LED подсветки

* Во первых всегда следует помнить о том что матрица это вещь чрезвычайно хрупкая и при ее извлечении необходимо соблюдать крайнюю осторожность.

* Кроме защиты от повреждений самого стекла, необходимо еще внимательно отнестись и ко всем шлейфам- их так-же стоит оберегать от перекосов и разрывов.

* Перепаиваются сами светодиоды при помощи паяльного фена при температуре в пределах примерно 270- 300 градусов, не более.

* Конечно же (если по-хорошему) то светодиоды лучше всего менять сразу все и ставить одинаковые.

Ремонт светодиодной лампы. Уменьшаем нагрев

Сегодня мы займемся ремонтом китайской светодиодной лампочки. Явная причина поломки – перегрев, радиатор у этих лампочек греется довольно сильно.

Под крышкой установлена подложка с 15-ю последовательно включенными светодиодами 2835. Нужно осмотреть светодиоды на наличие черных точек. И сразу в глаза бросается один светодиод. Светодиод рядом, скорее всего рабочий, но у него тоже заметны черные точки – это говорит о том, что он уже начал деградировать, и в ближайшее время он тоже может сгореть. Раз уже лампочку разобрали, то и его тоже будем менять сразу.

Подложка с 15-ю последовательно включенными светодиодами 2835

Для того, чтобы поменять светодиоды – придется снять подложку с радиатора (она приклеена на теплопроводящий клей) и прогреть ее феном для пайки.

Выпаиваем не рабочие светодиоды, и на их место устанавливаем новые, обязательно обращая внимание на ключ в виде среза, он должен быть с той же стороны, полярность светодиодов путать нельзя.

После того как светодиоды припаяны, нужно убрать остатки клея с радиатора и нанести новый теплопроводный клей.

Лампа собрана, и осталось только ее проверить. Через 5 минут работы лампочки, температура подложки выросла до 100 °C! Нужно уменьшать ток на светодиодах. Отпаиваем провода, и откручиваем радиатор от цоколя лампы, там находится драйвер.

Ток уменьшить я решил в 2 раза. Сильно переживать о том, что лампочка будет после этого тускло светить не стоит, т. к. для того что бы светодиоды светили в 2 раза меньше – ток нужно будет уменьшить в 5 раз!

Сам драйвер построен на микросхеме CS6583BO.

Драйвер светодиодной лампочки на микросхеме CS6583BO

Нужно найти токозадающий (токоизмерительный) резистор на плате драйвера (он один в DIP корпусе) и увеличить его сопротивление в 2 раза. В datasheet, в типовой схеме, он обозначен как Rcs.

Токозадающий (токоизмерительный) резистор светодиодного драйвера CS6583BO

В моем случае он оказался 0,69 Ом. Значит мне нужно вместо него поставить 1,4 Ом, но такого у меня нет, а ближайший номинал, который у меня есть – это 1,5 Ома. Его я и буду ставить, а это означает, что и ток уменьшится чуть больше чем в 2 раза.

К стали, визуально, после замены резистора, я разницы в яркости не заметил.

По документации на светодиоды 2835, их максимальный ток должен составлять максимум 150 мА, но в этих лампочках драйвер выдает 230 мА. Завышенный ток питания светодиодов как раз и является причиной их перегрева и сгорания. После замены резистора, ток на светодиодах получился 130 мА, а температура радиатора не превысила 70 °C.

Более подробный процесс ремонта и сравнение лампочек до и после переделки можно посмотреть в видео.

Мой экземпляр лампочки E14 12 Вт 115 мм.

Ремонт светодиодной лампы. Уменьшаем нагрев: 2 комментария

Здравствуйте! Не встречал ещё не одной нормальной дешёвой китайской светодиодной лампы, как автомобильной так и осветительной.У всех завышен рабочий ток. Для нормальной работы, температура светодиодов не должна превышать 60 градусов, а радиатор должен быть площадью не менее 25 см2 на ватт.

у меня автомобильные светодиодные лампы не перегорают 4 года.Могу Вам подсказать что для этого нужно сделать .По мощности эти лампы потребляют в 45-70раз !! Меньше чем обычные лампы накала .

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector