Ремонт світлодіодних ламп своїми руками

1. Що таке світлодіодна лампа?
2. Як працює світлодіод?
3. Основні складові частини LED-лампи
4. Робота лампи та пошук несправності
5. Заміна світлодіода
6. Інші несправності

Що таке світлодіодна лампа?

Світлодіодна лампа – сучасне та практичне джерело освітлення. Світлодіодні лампи безпечні, не містять ртуті чи інших токсичних речовин і не становлять небезпеки при виході з ладу або розбитті. Але перше, що спонукає до купівлі та встановлення такої лампи, це можливість економити кошти завдяки малому використанню електроенергії. Світлодіодні (або LED) прилади є досить надійними та зазвичай повністю відпрацьовують свій ресурс. Переваги такого освітлювача очевидні: він дає яскраве світло та служить довго.

Якщо звичайні лампи розжарювання неремонтопридатні, то в світлодіодній можна відремонтувати практично все. Залишається знайти несправність та провести нескладний ремонт і тим самим продовжити термін експлуатації лампи. Потрібні інструменти знайдуться у кожного домашнього майстра, залишається лише знайти час на ремонтні роботи.

Робота світлодіодної лампи побудована на властивості деяких матеріалів за певних умов випромінювати світло. Робочий елемент лампи, світлодіод – це напівпровідниковий пристрій, що випромінює некогерентне світло при пропусканні через нього електричного струму. Світлодіоди світяться лише при умові проходження постійного струму.

Як працює світлодіод?

Розглянемо його роботу на прикладі широко розповсюдженого SMD-світлодіода в корпусі 5730.

Його характеристики подані в таблиці:

Якщо двома словами описати його роботу, можна сказати так: світлодіод перетворює електричний струм на світлове випромінення. Світлодіод складається з напівпровідникового кристала на струмонепровідній основі, корпусу з контактними виводами та оптичної системи. Для підвищення стійкості світлодіода, простір між кристалом та пластиковою лінзою заповнений прозорим силіконом. Алюмінієва основа призначена для відведення надлишкового тепла. Власне, за нормальних умов виділяється зовсім невелика кількість тепла.

Чим більший струм проходить через світлодіод, тим яскравіше він світить. Однак, через внутрішній опір напівпровідника та p-n-переходу діод нагрівається та при великому струмі може згоріти – розплавляться з`єднувальні провідники, або буде пропалений сам напівпровідник. Отже, для забезпечення необхідного значення струму, в лампі повинен бути блок живлення – драйвер, та система відведення надлишкового тепла – радіатор. Розглянемо будову LED-лампи докладніше.

Основні складові частини LED-лампи

1. Розсіювач. Розсіювач усуває нерівномірності світлового потоку та надто високу яскравість окремих випромінювальних елементів. Він забезпечує освітлення під певним кутом (для побутових ламп – кут розсіювання має бути якомога більшим).
2. Плата зі світлодіодами. Плата на алюмінієвій основі, на якій розміщені світлодіоди. При цьому, кількість світлодіодів дуже важлива для теплообміну, отже, повинна відповідати конструкції лампи. Між платою та радіатором знаходиться термопаста, яка сприяє передачі тепла.
3. Радіатор. Якісний радіатор призначений для того, щоб ефективно відводити тепло від компонентів лампи і не давати світлодіодам можливості перегріватись. Конструкція радіатора з ребрами дозволяє ефективніше відводити та розсіювати надлишок тепла.
4. Цоколь. Вкручується в патрон світильника та забезпечує з ним надійний контакт. Зроблений, як правило, з латуні з нікелевим покриттям. Для захисту від пробивання електричним струмом цоколь більшості LED-ламп має полімерну основу.
5. Драйвер. Це електронна схема, яка призначена для перетворення змінного струму електромережі на постійний струм такого номіналу, який необхідний для роботи світлодіодів. Занадто великий струм призводить до деградації світлодіодів, які, зрештою, перегорають. Якісний драйвер забезпечує стабільну роботу лампи при стрибках мережевої напруги, забезпечує роботу світлодіодів без пульсацій. Схем драйверів LED-ламп доволі багато. Нижче наведені лише деякі з них:
   
   Драйвери бувають як найпростіші, де фактично напруга обмежується за рахунок резистора або конденсатора, так і більш досконалі з використанням мікросхем. Такий драйвер не лише обмежує напругу, але і забезпечує оптимальне енергоспоживання, а також різні функції обмеження та захисту. Звичайно, драйвери на мікросхемах більш сучасні та прогресивні, але при цьому складніші у виготовленні, а це напряму впливає на вартість лампи.

Робота лампи та пошук несправності

Принцип роботи світлодіодної лампи достатньо простий: від електромережі через контакти на драйвер подається змінний струм, там він випрямляється та спрямовується на світлодіоди, які "перетворюють" його на світло. Надлишок тепла відводиться за допомогою плати на якій розміщені світлодіоди та радіатор.

Хоча на перший погляд LED-лампи різні, вони мають однакову конструкцію та зроблені за одними принципами схемотехніки. Тому, якщо розібратись в їх роботі та відремонтувати одну лампу, кожну наступну ремонтувати буде легше.

В більшості сучасних ламп – джерелом світла є SMD-світлодіоди, які з`єднані послідовно. Схема з`єднання показана на малюнку.

Тому, вихід з ладу одного з них призводить до того, що і інші також працювати не будуть. Найбільш поширена несправність ламп – саме перегоряння світлодіодів. Найчастіше – одного з них. Вкрай рідко трапляються ситуації, коли з ладу виходять відразу декілька світлодіодів.

Перегоріти світлодіоди можуть через різні причини. Це може бути використання компонентів низької якості, відсутність стабілізації по струму, перегрівання світлодіодів, стрибки напруги в електромережі. При цьому, деякі виробники одразу перенавантажують світлодіоди, щоб зацікавити покупця високою яскравістю лампи невеликого розміру.

Але якою б не була причина поломки, в більшості випадків відновити роботу світлодіодної лампи можливо. Більше того, такий ремонт під силу виконати навіть радіолюбителям-початківцям. А витрати будуть значно меншими, ніж вартість нової лампи.

Для того, щоб з`ясувати причину, треба розібрати лампу – зняти розсіювач та дістатись середини лампи. Розсіювач може бути приклеєним до корпусу, тому треба акуратно (наприклад, тонкою викруткою) від`єднати його від корпусу. Винятком є лампи зі скляним розсіювачем. Такі лампи найчастіше не підлягають ремонту.

Під розсіювачем розміщена плата зі світлодіодами. В якісних лампах на ній встановлені лише світлодіоди. Плата, на якій розміщені ще й інші компоненти, буде швидше перегріватись, а компоненти будуть виходити з ладу.

Наступний крок – це візуальний огляд плати. Визначити світлодіод, що перегорів, в більшості випадків можна візуально – на ньому чітко видно чорну крапку, або сліди від вигорання.

Але в деяких випадках світлодіод може виглядати непошкодженим. Провести перевірку і виявити несправній світлодіод можна за допомогою мультиметра. Більшість сучасних мультиметрів мають функцію тестування діодів. Порядок перевірки такий: замикаємо червоний щуп на анод світлодіода, а чорний на катод. Хороший світлодіод буде світитись. При зміні полярності щупів – на дисплеї мультиметра буде лише цифра "1", діод світитися не буде. Неробочій світлодіод при перевірці також не світиться.

Заміна світлодіода

Тепер, коли визначено несправний світлодіод, треба його замінити. Світлодіод припаяний до плати. Водночас, перегрівання є критичним в його роботі. В технічній специфікації світлодіодів вказані рекомендації щодо паяння. Наприклад, для SMD-світлодіода 5730, який широко використовується завдяки хорошому співвідношенню розмірів, потужності та світлового потоку, – температура паяння 260°С (протягом не більше двох секунд).

Якщо конструкція лампи дозволяє, плату треба зняти з радіатора, відпаяти контакти драйвера, і вже після цього приступати до заміни світлодіода. Плату зручно закріпити на тримачі (в такий спосіб звільняємо обидві руки) та, знову ж таки, якщо конструкція лампи дозволяє, прогріти термофеном знизу. Температуру при цьому задати не дуже високу, в межах 100 ÷ 150°С, щоб не пошкодити "живі" світлодіоди.

Знімати з плати старий світлодіод найзручніше термопінцетом, який одночасно прогріває обидва виводи. Або можна робити це зробленим власноруч його спрощеним аналогом – скрученим мідним провідником, який розігрівається від жала паяльника.

На місце несправного треба встановити новий світлодіод такого ж типу. Маркування світлодіодів, як правило, позначено на платі лампи. При встановленні потрібно дотримуватись полярності.

Існує і інший, на перший погляд більш простий спосіб ремонту – на місце поганого світлодіода запаяти перемичку, тобто, замкнути контактні площадки, до яких був під`єднаний старий світлодіод. Виглядати це буде так:

Якщо на платі багато світлодіодів і всі вони включені послідовно, відсутність одного не буде суттєво впливати на роботу інших. Однак, напруга на робочих діодах збільшиться, і імовірність того, що вини будуть виходити з ладу, досить висока. Це не стосується якісних ламп, драйвер яких задає необхідний струм та буде зменшувати напругу до рівня, безпечного для роботи світлодіодів.

Інші несправності

Якщо ж при перевірці всі світлодіоди виявились робочими, треба перевірити драйвер лампи та пошукати інші "незначні" поломки, уважно оглянути та перевірити всю конструкцію лампи, особливо, з`єднувальні провідники та контакти на предмет обриву або "холодного" паяння.

Драйвер в хороших лампах виконаний у вигляді окремої плати та знаходиться в цокольній частині. Оскільки кожен виробник має свою схему драйвера, не існує чіткої та стандартної рекомендації до його ремонту. Тут треба застосовувати індивідуальний підхід.

Слід мультиметром перевірити основні деталі, а саме, перевірити на коротке замикання виводи діодів та транзисторів, порівняти номінали резисторів, замінити конденсатори, які мають незадовільний стан або ємність яких не відповідає номіналу. Якщо в схемі драйвера є інтегральна мікросхема, треба перевірити напругу на її виводах згідно з технічною специфікацією та зробити висновки щодо її працездатності. Замінити несправні компоненти.

Залишається перевірити роботу розібраної лампи та зібрати її. При необхідності, нанести термопасту, закрутити шурупи, зафіксувати розсіювач.

Тенденція до "модульного" ремонту не оминула і галузь світлодіодних пристроїв. В інтернет-магазині інструментів Masteram ви можете придбати як комплекти для самостійного складання LED-ламп, так і окремі складові частини: драйвери, плати зі встановленими світлодіодами, радіатори ламп та ін. Достатньо розібрати лампу, відпаяти "стару" відпрацьовану деталь, а на її місце встановити нову. Заміна проводиться за лічені хвилини.

Звичайно тут ми розглянули лише найпростіші варіанти відновлення роботи світлодіодної лампи, без заглиблення у схемні та конструкційні рішення. Але очевидно, що справа ця перспективна. Вартість заміни світлодіода або драйвера лампи буде значно нижчою, ніж придбання нової лампи. Із загальних рекомендацій можна лише додати, що при заміні слід використовувати якісні компоненти з хорошими технічними характеристиками. Це буде запорукою тривалої безвідмовної роботи світлодіодної лампи.

Подобаються наші статті? Тоді ви заціните і відео на цю тему!

Вас також може зацікавити:

14.05.2024

Інструменти та обладнання для робочого місця фахівця з електроніки

Команда Masteram