Устройство любой светодиодной лампы
Любая лампочка такого типа состоит из цоколя с контактами, корпуса и матового светорассеивателя (в современных модификациях — пластикового купола или трубки).
Внутреннее устройство светодиодной лампы:
- платформа с диодами, соединёнными последовательно;
- радиатор теплоотвода, защищающий платформу от перегрева;
- провода, передающие питание («плюс» и «минус»), один из них выведен вниз, на контакт, другой заведён под цоколь;
- драйвер, распрямляющий переменный ток и понижающий напряжение 220 вольт до приемлемого для светодиодов;
- конденсаторы, поглощающие скачки напряжения и защищающие прибор от взрыва и перегорания (обычная ёмкость — 250, идеальная — 800 микрофарад).
Почему не горит лампа
Чаще всего, лампа перестаёт гореть вовсе не из-за тотальной поломки на плате или взрыва конденсатора (что тоже случается), а из-за банального разрыва цепи. Один из диодов на платформе перегорает по той или иной причине. Подсоединены эти элементы последовательно. Соответственно, цепь разрывается, и перестают гореть все диоды. Такой же принцип работы у ёлочных гирлянд. Попробуйте выкрутить один диод, и погаснет вся цепочка.
Взрыв конденсатора — относительно редкая причина. Она характерна для дешёвых марок, где стоят элементы с недостаточной ёмкостью, порядка 200—250 микрофарад.
Как починить
Перегоревший диод обычно заметен сразу: на нём появляется чёрное пятно. Если уверенности нет, лучше проверить каждый элемент. Это делается либо амперметром, либо батарейкой с прикреплёнными к её концам проводками. По очереди замыкается каждый из диодов, пока не определятся неисправные.
Чтобы восстановить цепь, перегоревший диод нужно убрать и замкнуть контур иным способом либо заменить элемент. Запасные диоды нужного образца продаются в радиодеталях, а также на китайских торговых площадках, например «АлиЭкспресс». Ресурс mschistota.ru напоминает, что диоды выпускаются разного качества, и брать их стоит у проверенного продавца.
Рекомендуем: Проблемы с окнами из ПВХ и способы их устранения по гарантии и самостоятельно
Самый вероятный выход — поставить перемычку одним из двух способов:
- припаять короткую и тонкую проволочку, соединив «+» и «–» контактной площадки под удалённым диодом;
- капнуть сначала флюсом, а затем припоем так, чтобы занять края контактной площадки.
Как припаять резистор к светодиоду
Если в вашей схеме не предусмотрено ограничение тока так называемым драйвером, то можно по-старинке воспользоваться резисторами.
Подключать напрямую в сеть светодиоды нельзя, так как кроме повышенного тока, он еще и переменный. Резистор и драйвер преобразуют ток в постоянный.
Каждому светодиоду в идеале нужен отдельный резистор. Это если диодов немного. Если их, например, сотня, как в некоторых гирляндах, или пусть даже пару десятков, придется приобрести драйвер.
Если сталкиваетесь с понятиями «резистор» и «драйвер» впервые, мы подобрали наглядные инструкции:
Резистор нужно подключать в схеме после питания и до светодиода. Паяется он просто. В главе «Особенности пайки» мы оставили видео, как паять любой контакт (см.выше). Никаких особенностей здесь нет. Единственное, в чем можно сомневаться – это выбор флюса, то есть вещества, которое очищает поверхность контакта от оксидной и/или жировой пленки. Как вариант – специальная паста.
Выбор пасты для пайки
Качество любого флюса выражается в том, что при пайке он не выгорает, только едва испаряется, а продукты его разложения легко удаляются растворителем. Лучший флюс – специальные пасты. Мы выбрали топовые наименования, исходя из опыта знакомых мастеров:
- Interflux 2005 и 8300
- Kingbo RMA-218
- Amtech RMA-223
- Флюс-гель Rexant BGA и SMD
На всякий случай держите в уме старые, «дедовские» способы найти флюс и в глухой деревне. Это таблетка аспирина, фруктовый сок, оливковое масло, нашатырь с глицерином, канифоль со спиртом. Наиболее очевидный для сельской местности – смола сосны или ели. Нужно растопить смолу на слабом огне, а потом разлить по спичечным коробкам.
Особенности пайки
В качестве элементов для поверхностного монтажа сейчас выпускают все разновидности радиодеталей. Особый интерес для домашнего мастера представляет сборка самодельного светильника из отдельных светодиодов и простейшей схемы управления. Это позволяет делать светильники любой необходимой мощности, а главное — нужных размеров.
Без надлежащего охлаждения светодиоды быстро выйдут из строя. Хорошо рассеивая тепло, радиатор также отводит жар от жала паяльника, что затрудняет пайку выводов.
Чтобы качественно паять светодиоды, приходится применять дополнительный нагрев радиатора почти до точки плавления припоя. Хорошо помогает использование тонкодисперсной паяльной пасты. Паять нужно как можно более мощным паяльником быстрыми и уверенными движениями.
Существует практика, при которой SMD-светодиоды паяют очень легкоплавкими припоями. Например, сплав Розе плавится при температуре около 100°С. К сожалению, такие припои отличаются плохой механической прочностью. При работе светильники сильно нагреваются, и паяное соединение может расплавиться. Лучше всего использовать классический припой ПОС-60.
Для пайки светодиодов приходится также использовать устройство нижнего подогрева. При этом радиатор оказывается нагрет почти до нужной температуры, и монтаж светодиодов получается быстрым и качественным. В простейшем случае для нижнего подогрева используют электроплитку или даже старый утюг.
Температура нижнего подогрева обычно устанавливается такой, чтобы флюс начал активно смачивать контакты деталей, но припой ещё не начинал плавиться.
Особой конструкцией отличаются станции бесконтактного нагрева. Монтажная плата не контактирует с нагревателем, тепло к месту пайки доставляется ИК-излучением. Обычно используют ИК-станции нижнего нагрева. Они позволяют равномерно подогреть плату до нужной температуры.
При использовании ИК-нагревателя не всегда допустимо подвергать нагреву всю плату целиком. Рядом с намеченной точкой пайки могут оказаться легкоплавкие детали. Нечаянный перегрев приведёт к тому, что отпаяются мелкие детали. Нагрев ИК-излучением ограничивают с помощью отражательных и изолирующих экранов.
В специализированных мастерских для защиты используют термостойкий скотч на алюминиевой основе. Полосками скотча нужной ширины обклеивают всю плату, оставляя лишь «окошки», в которых будет проводиться локальный нагрев деталей. Но если такого скотча нет, можно использовать обычную бытовую алюминиевую фольгу.
Приходится применять паяльную пасту, термофен и станции бесконтактного нагрева ИК-излучением. Если есть паяльная печь, способная обеспечить постепенный нагрев и точную выдержку при нужной температуре, получится собрать радиосхему вполне промышленного вида и качества.
Высокочастотное мерцание светодиодной лампы
Более основательная проблема – мерцание светодиодных ламп во включенном состоянии с частотой 100 Гц (сто раз в секунду). Наши органы зрения не распознают подобную пульсацию, но мозг способен легко воспринимать колебания с максимальной частотой до трёхсот раз в секунду.
Такой свет, установленный в коридоре или ванной комнате, не вызовет проблем. А вот чтение или выполнение точных работ при таком освещении будет вызывать повышенную утомляемость вплоть до головной боли.
Как распознать такую пульсацию, если глаз её не видит? Возьмите шариковую ручку либо простой карандаш и быстро поразмахивайте им перед лампочкой. Если карандаш при быстром движении будет «распадаться» на отдельные фрагменты – пульсация имеется.
Другой способ установления подобной пульсации – взглянуть на лампу через встроенную камеру мобильного телефона.
Наличие темных полос подтверждает высокочастотную пульсацию.
Самостоятельный ремонт
Специализированных сервисных центров по ремонту светодиодных ламп не существует. В случае гарантии их просто меняют на новые изделия, а старые утилизируют. Хотя есть такие поломки, которые несложно устранить и своими руками. Поэтому, если в гарантийной замене отказано, следует попробовать отремонтировать светодиодную лампу на 220 В самостоятельно. Но перед этим следует разобраться, почему же перегорают лампочки. Причинами могут быть:
Скачки напряжения в сети 220V. Напряжение высокой величины на входе может вызвать пробой в драйвере LED-лампы и привести к перегоранию излучающих кристаллов. Для того чтобы этого не происходило, следует на вводе электричества использовать защитные устройства, например, реле защиты. Неправильно подобранный светильник. В результате светодиодной лампе не будет обеспечено нужное охлаждение, что приведёт к её перегреву и сгоранию
Поэтому при установке лампочки нужно всегда обращать внимание на инструкцию к светильнику, в которой указана максимально допустимая её мощность. Низкого качества элементы, используемые при изготовлении источника освещения
Для избегания такой проблемы необходимо приобретать только изделия именитых производителей, имеющих обязательно сертификат.
Разборка LED-осветителя
Починить лампу, не разобрав её, не получится. Хотя они и отличаются по своим формам их конструктив очень похожий друг на друга. Так, в нижней цокольной части, вкручивающейся в патрон, располагается непосредственно сам драйвер устройства. Над ним — радиаторная пластина, на которой размещаются светодиоды. Сверху они закрываются колпаком, который может быть прозрачным или матовым. Разборка любого типа лампы начинается со снятия защитного колпака, а уже после извлекается драйвер.
В состав конструкции лампы входят следующие части:
- защитный колпак;
- цоколь;
- радиатор с набором светодиодов;
- драйвер питания.
Нормальные производители делают верхний колпак из пластика, который в дальнейшем застёгивается в цокольном основании. Но при этом существует один нюанс — для фиксации верхней крышки используется герметик.
Для того чтобы разъединить половинки, следует подготовить острый инструмент. Это может быть нож или остриё, согнутое буквой «Г». Под купол лампы вставляют инструмент и круговыми движениями удаляют нанесённый на него клей. Как только клей будет удалён, купол снимают лёгкими покачиваниями и вытягиванием вверх.
В результате откроется доступ к радиатору со светодиодами. Этот радиатор поддевается всё тем же острым предметом и выталкивается на себя. От него будут отходить два провода, идущие на драйвер лампы. Если их длины будет недостаточно для извлечения платы электроники и светодиодной пластинки, то провода отпаивают.
Устранение неисправностей
Самой распространённой причиной поломки является перегорание светодиода. Его целостность легко проверить с помощью мультиметра, переключив его в режим позвонки. Красным щупом дотрагиваются до анода (плюс), а чёрным — до катода (минус). Рабочий светодиод должен загореться. Если он не загорается или на его корпусе видна чёрная точка — он неисправен. Починить его невозможно, поэтому следует его выпаять, а на это место запаять рабочий.
Если светодиоды в порядке, то причина поломки в драйвере. В первую очередь проверяется наличие напряжение как на входе, так и на выходе платы. При их отсутствии частой проблемой является лопнувшая пайка или неисправный электролит, стоящий в схеме после диодного моста. Он является и причиной при возникновении эффекта «стробоскоп». Далее, в режиме прозвонки проверяется диодный мост и предохранители. Проверить генерацию микросхемы и ключевого транзистора без осциллографа будет невозможно. Все неисправные детали заменяют на такие же или их налоги. А после делается пробное включение.
Скачать и купить
Вот даташиты (техническая информация) на некоторые мощные светодиоды:
• led datasheet 4,8W- / Техническая информация по мощному светодиоду для фар и прожекторов, pdf, 689.35 kB, скачан:711 раз./
• led datasheet 10W / Техническая информация по мощному светодиоду для фар и прожекторов, pdf, 1.82 MB, скачан:888 раз./
Читать также: Установка кондиционера своими силами
Особая благодарность тем, кто пришлёт схемы реальных светодиодных драйверов, для коллекции. Я опубликую их в этой статье.
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.
Инструменты и материалы
В большинстве случаев для пайки SMD-компонентов можно с успехом использовать обычный контактный паяльник с тонким жалом. Если контактные площадки хорошо очищены и применяется качественный флюс, при монтаже достаточно нанести крошечные точки припоя прямо на торцы выводов деталей SMD.
Детали расставляют по поверхности монтажной платы, используя радиомонтажный пинцет с немагнитными губками. У хорошего мастера всегда под рукой несколько пинцетов с губками разной формы. Также существуют вакуумные пинцеты с крошечной присоской на торце ручки.
Чтобы пайка получилась качественной, желательно применять оловянно-свинцовый припой с умеренной температурой плавления (245°С). Для очистки и защиты точек контакта надо использовать паяльный флюс-гель. Такие составы обеспечивают качественное соединение и почти не оставляют следов.
Распространён способ массового монтажа SMD-компонентов, при котором для нагрева всей платы целиком используют паяльную печь. Такой прибор можно сделать самому из небольшой кухонной печи.
Вместо припоя в виде тонких проволочек очень удобно использовать паяльную пасту. Такой состав выглядит как густая замазка с металлическим блеском. В ней уже смешаны мельчайшие шарики припоя и качественный флюс. Достаточно нанести пасту на точки пайки и равномерно прогреть детали в печи, паяльником или паяльным феном. Сегодня в магазинах есть широкий выбор хороших паяльных паст.
При пайке радиодеталей вполне возможны ошибки. Демонтировать SMD-детали паяльником очень неудобно. В таком случае применяют термопинцет, который зажимает деталь фактически между двух одинаковых паяльников и снимает за одно движение.
Очень удобен демонтаж SMD-компонентов с помощью термофена. При работе с феном главное – не допустить перегрева соседних деталей, которые смонтированы верно. Надо регулировать толщину раскалённой струи воздуха с помощью насадок подходящих диаметров и регулятора скорости потока.
Как паять SMD компоненты
Монтаж ЛЕД элементов технологически значительно отличается от подключения лампы. Пайка SMD светодиодов требует некоторого опыта и навыков. Если их нет, рекомендуется сначала потренироваться на каких-нибудь ненужных кусочках провода. Это поможет овладеть искусством пайки и позволит сохранить светодиоды в рабочем состоянии. Перед началом работы следует осмотреть поверхность платы. Если она покрыта лаком или слоем силикона, следует освободить от них токоведущие дорожки, к которым будут припаяны светодиоды.
Специфика монтажа SMD светодиодов заключается в отсутствии обычных длинных выводов. Элементы устанавливаются на плату и припаиваются к дорожкам, для чего по бокам корпусов ЛЕД приборов имеются маленькие площадки. Работа требует аккуратности и внимания
Важно помнить об опасности нагрева, максимально сокращая время прикосновения паяльника к SMD деталям. Если нет соответствующего инструмента, на жало обычного паяльника наматывают медный провод толщиной около 1 мм
Один конец этой обмотки служит жалом, температура нагрева которого значительно ниже, чем у основного элемента. Рассмотрим порядок действий детальнее:
Порядок работ
Процесс пайки состоит из следующих операций:
- удаление перегоревшего светодиода (если это необходимо);
- зачистка токопроводящих дорожек, нанесение флюса на место пайки;
- установка нового ЛЕД элемента на место;
- пайка контактов;
- очистка места пайки от остатков флюса.
Необходимо постоянно помнить о времени прогрева контактов, максимально сокращая его до приемлемых значений. Готовая пайка должна быть аккуратной, ровной, без наплывов или потеков припоя. Излишки материала можно собирать кусочком плетеного экрана, нагревая припой и прикасаясь к нему пучком проводков.
Как паять при помощи фена
Пайка с помощью фена чем-то напоминает промышленный способ монтажа SMD светодиодов, только вместо печи с нужной температурой используется специальный фен. Процесс производится поэтапно:
- на поверхность платы наносим специальную термопасту. Не следует полностью покрывать ей основание, достаточно нанести материал только на контактные площадки;
- устанавливаем светодиод с помощью пинцета;
- направляем поток горячего воздуха и припаиваем плату к ЛЕД элементу. Для защиты от перегрева рекомендуется прикрыть его металлическим предметом.
При подаче горячего воздуха паста расплавляется, образуя слой флюса и жидкого припоя. Флюс быстро испаряется, оставляя прочную спайку.
Фен удобно использовать для демонтажных работ. Если требуется выпаять сразу много светодиодов (например, для замены перегоревших элементов на линейной подсветке), фен позволит быстро нагреть плату и легко отсоединить даже наклеенные детали.
Пайка ленты покрытой силиконом
Силиконовая защита наносится для исключения контактов ленты с влагой. Для пайки необходимо удалить слой покрытия. Для этого ленту надрезают острым ножом и аккуратно снимают защиту. После этого тщательно зачищают и обезжиривают токоведущие дорожки, наносят флюс и припаивают светодиоды. По окончании работы необходимо вновь нанести на очищенный участок слой прозрачного силикона. Можно использовать обычный сантехнический состав, который застывает около суток (в зависимости от толщины слоя).
Конструктивная схема
Конструктивно схема светодиодной лампы на 220В состоит из трех основных частей: корпуса, электронной части и системы охлаждения. Сетевое напряжение через цоколь поступает на драйвер, где преобразуется в сигнал постоянного тока, необходимый для свечения светодиодов. Свет от излучающих диодов обладает широким углом рассеивания и поэтому не требует установки дополнительных линз. Достаточно обойтись рассеивателем. В процессе работы детали драйвера и светодиоды нагреваются. Поэтому в конструкции лампы обязательно должен быть продуман отвод тепла.
К корпусной части светодиодной лампы относится цоколь, оболочка из пластика, внутри которой размещен драйвер, и полупрозрачная крышка в виде полусферы, по совместительству являющаяся рассеивателем света. В дорогих моделях ламп большую часть корпуса занимает ребристый радиатор из алюминия или специального теплопроводящего пластика. В лампочках бюджетного класса радиатор либо вовсе отсутствует, либо расположен внутри, а по окружности корпуса сделаны отверстия. Дешёвая китайская продукция мощностью до 7 Вт вовсе имеет сплошной корпус, без какого-либо отвода тепла.
В фирменных светодиодных лампах на 220В печатная плата с SMD светодиодами крепится к радиатору через термопасту для эффективного отвода тепла.
В дешевых китайских моделях эта плата либо просто вставлена в пазы корпуса, либо прикреплена саморезами к металлической пластине для охлаждения кристаллов. Эффективность такого охлаждения крайне низкая, так как пластина имеет малую площадь, да и наносить термопасту китайские производители, как правило, забывают.
Вывод излучения происходит через рассеиватель, как правило, из матового пластика. А в дешевых светодиодных лампах на 220В такой корпус ещё надёжно скрывает недостатки китайской сборки от любопытных глаз потребителя. Крепится рассеиватель к основанию либо герметиком, либо резьбовым соединением.
Основные принципы пайки и распространенные ошибки
Процесс пайки SMD светодиодов состоит в нанесении тонкого слоя припоя (легкоплавкого оловянно-свинцового сплава с различными добавками) одновременно на контакты присоединяемой детали и токоведущих дорожек печатной платы. Используются физические процессы:
- смачивание металлов расплавом;
- капиллярное пропитывание мелких зазоров между контактами, обеспечивающее соединение как в механическом, так и в электрическом отношении.
Для того, чтобы паять диоды SMD, необходимо использовать специальный паяльник с малой мощностью и ограничивать время контакта ЛЕД прибора с горячим рабочим органом. Специалисты рекомендуют не превышать 3-5 секунд. Распространенной ошибкой является использование паяльников с тонким жалом. Это снижает эффективность теплопередачи и не позволяет качественно нагреть контакты и дорожки печатной платы.
Опытные люди рекомендуют пользоваться нормальным жалом, сточенным под углом. Большая масса обеспечит быстрый прогрев площадок и расплав припоя, исключая перегрев светодиода. Жидкий припой под действием эффектов смачивания и капиллярного впитывания затекает в мельчайшие зазоры между ножками элемента и дорожкой печатной платы, после чего горячий паяльник убирают в сторону. Припой застывает и создает монолитный участок прочного соединения деталей.
Вторая ошибка, приводящая к выходу светодиода из строя — перегрев. Чрезмерно долгое прикосновение паяльника к ножкам ЛЕД элемента приводит к повышению температуры излучающего кристалла. Если постоянно не контролировать длительность прикосновения жала к детали, избежать чрезмерного нагрева не удастся.
Как разобрать лампу
Конкретный способ зависит от модели и марки светодиодной лампы, журнал «Мисс Чистота» предлагает ознакомиться с типовыми подходами.
Лампы с цоколем e27 и e14
Если светорассеиватель выполнен из пластика, то процедура не занимает много времени:
Снять светорассеиватель. В случае фиксации шипом — слегка сжать и отделить от корпуса
Если деталь держится силиконовым герметиком (в более дешёвых моделях, в том числе Ecola) — провести скальпелем или канцелярским ножом, подрезая пасту, затем убрать купол.
Отпаять, нагрев паяльником, два провода в центре платформы с диодами.
Открепить винты либо подрезать силиконовый слой по окружности платформы.
Перевернуть лампочку на бок, поддеть ножом заглушку на конце цоколя, вынуть и отложить её.
Отогнуть показавшийся провод.
Аккуратно потянуть или поддеть ножом и осторожно поднять платформу с диодами. Во многих моделях она слита с радиатором
В других случаях нужно сначала вынуть платформу, а затем поднять радиатор.
Вытянуть или отрезать (первый вариант предпочтителен) провод, заведённый под корпус.
Извлечь плату с драйвером и конденсаторами.
Чтобы усилить яркость светодиодной лампы, можно попробовать заменить диодную платформу, припаяв провода к пучку диодных лент
При этом важно смазать дно платформы термопастой, а конденсаторы заменить на более ёмкие. Однако ленты, вставленные в пластиковый светорассеиватель, будут его неизбежно перегревать, так что прослужит такая лампа, скорее всего, недолго
Плюс этого метода в том, что отрезки ленты подключаются параллельно, и если одна из них перегорит, остальные продолжат работать.
Лампы с цоколем g13
Главное отличие этих устройств — прямое, а не круговое расположение диодов, в остальном конструкция того же типа. Чтобы разобрать её, нужно:
- Освободить винты либо аккуратно прогреть торцевую заглушку (и силиконовый слой под ней).
- Снять колпачок с контактами, не разрывая провода.
- Если светорассеиватель самостоятельная деталь и крепится на алюминиевой базе, вытянуть его и снять. Если крепление монолитное, то нужно аналогично первому снять второй торцевой контакт.
- Отпаять провода от контактов.
- Вынуть площадку с диодами. Обычно на ней снизу крепятся драйвер и конденсаторы.
Все описанные способы подходят для случаев с пластиковыми светорассеивателями. На рынке всё ещё встречаются светодиодные лампочки со стеклянными корпусами. К сожалению, любая попытка разобрать такую конструкцию почти гарантированно приведёт к поломке: стекло расколется. Чинить подобные устройства опасно, легко порезаться. Поэтому имеет смысл либо заменить их новой лампой, либо попытаться найти пластиковый светорассеиватель и поставить на старый корпус.
Рекомендуем: Нюансы выбора плиточного клея для теплого пола
