Светодиодные матрицы с каждым годом совершенствуются и недавно производители освоили новый вид матриц для прожекторов, которые можно подключать непосредственно к питающей сети переменного тока 220 В.
Простота подключения, не нужен дорогой драйвер, ряд матриц представлен мощностью от 10 до 50 Вт. Решил изучить достоинства и недостатки этого вида LED матриц на практике.
Лет пять назад пришлось ремонтировать два светодиодных прожектора. В одном из них сгорела матрица и драйвер, а во втором только драйвер. Из двух удалось починить один. Второй с перегоревшей матрицей и драйвером с тех пор пылился на полке. Решил его отремонтировать с использованием современной LED матрицы.
На Алиэкспресс было куплено две матрицы RoHS F4054 мощностью 10 Вт за два доллара, одна про запас, мало ли что произойдет при испытаниях. Кстати, числа в маркировке после буквы F обозначают ширину и длину матрицы в миллиметрах. Приобретенная матрица имела размер 40×50 мм.
Принцип работы и схема
ЛЕД-прожектор (LED) имеет в своем составе такие компоненты:
- светодиоды (обеспечивают свечение);
- драйверы (управляют работой устройства);
- корпус;
- рассеиватель света (позволяет повысить коэффициент полезного действия светильника);
- линзы (контролируют форму, цвет и некоторые другие характеристики потока света).
Прожектор функционирует благодаря слаженным действиям нескольких его компонентов, в том числе оптики, источника электропитания, драйверов и теплоотводящих устройств. Во внутренней части корпуса расположены световые диоды, а также небольшие по размеру электронные компоненты. Источник электропитания подает напряжение на светодиоды, где происходит трансформация тока в световой поток. Благодаря указанным действиям обеспечивается свечение прибора.
На рисунке ниже представлена стандартная электрическая схема для драйвера электронного прожектора.
Что касается принципа работы драйвера, то он не отличается на разных прожекторах. Питание от электросети поступает на вход драйвера, минуя предохранитель F1. Далее происходит фильтрация при помощи LC-элементов и выпрямление за счет диодного моста. Сглаживание осуществляется электролитическим конденсатором (С13). Постоянное напряжение (280 В) образуется на конденсаторных выводах.
От электролитического конденсатора напряжение направляется по токоограничивающим резисторам к стабилитрону (D12) и выводу № 6 описываемой микросхемы. Стабилитрон отвечает за 9-вольтное электропитание микросхемы, что является основным фактором, обеспечивающим функционирование драйвера. От конденсатора C13 ток идет через трансформаторную обмотку (T1.1) через выводную часть полевого транзистора (Q1).
Обратите внимание! Величина тока, идущего через световые диоды, зависит от параметров сопротивления резисторов, стоящих на микросхеме.
Прозвонка отдельных светодиодов
Этот вид проверки — один из самых простых, производится с помощью мультиметра. Стандартный светодиод имеет два длинных контакта — анод и катод. Ножка катода немного длиннее, а при рассмотрении на просвет его электрод внутри корпуса крупнее. Для того, чтобы прозвонить светодиод, надо выполнить следующие действия:
- перевести переключатель в положение Hfe (это режим проверки транзисторов);
- отыскать на панели разъем с обозначениями PNP и NPN;
- анод вставляется в слот С зоны PNP, а катод — в слот Е зоны NPN.
Эти контакты являются плюсовым и минусовым электродами и заставляют светодиод светиться. Если этого не происходит, то либо перепутана полярность (надо поменять местами выводы диода), либо элемент неисправен. Перед тем, как проверить светодиод мультиметром, рекомендуется определить, где у него анод и катод.
Поскольку мультиметры имеют разную конструкцию и характеристики, существует несколько разновидностей гнезд для проверки транзисторов.
Читать также: Газовый баллон срок годности как узнать
Несмотря на разницу, все они имеют нужные слоты.
Признаки неисправности прожектора
Наиболее часто встречающиеся признаки неправильно работающего прожектора:
- лампа не разгорается, хотя питание включено;
- мерцает световой диод;
- свечение слишком тусклое, так как лампа горит слабо — не на всю мощность;
- оттенок светового потока стал неестественным.
Также могут присутствовать и другие признаки, в том числе физическое нарушение структуры корпуса, деформация диода, перегоревшая электропроводка.
Когда можно ремонтировать прибор – целесообразность
Цена качественного прожектора обычно высока. Опытный мастер может разобрать практически любое устройство, даже герметичное, значит, его возможно отремонтировать. Но надо учесть стоимость запасных частей и сложность ремонта.
Наиболее часто выходит из строя блок питания, ведь долговечными в устройстве являются только сами LED-кристаллы. Подобрать идеально подходящий блок непросто
Здесь важно учесть все параметры по мощности, напряжению, иначе будут последствия для остальных элементов устройства. Если блок питания стоит дороже самого прожектора, ремонт не является целесообразным. В остальных случаях можно попробовать починить прожектор, предварительно подсчитав затраты
В остальных случаях можно попробовать починить прожектор, предварительно подсчитав затраты.
Чтобы светотехническое оборудование работало много лет и исправно, лучше не эксплуатировать его слишком долго. На всю ночь оставлять его включенным не стоит, что сильно расходует потенциал. При монтаже надо тщательно проверять все соединения на наличие плохих контактов – это вызовет скачки напряжения. Данные правила помогут сделать работу прожектора долгой и бесперебойной.
Причины поломки
Возможные причины неправильной работы прожектора:
- нестабильно работающая электрическая сеть (перепады напряжения, выходящие за рамки рабочего тока);
- короткое замыкание фазы на корпус прибора или на нейтраль;
- некорректное подключение;
- перенапряжение;
- использование сверхтоков.
При указанных нарушениях возможен выход из строя платы, на которой установлены драйверы, преобразователи напряжения и тока, подающие питание на кристаллы матрицы. В прожекторной матрице допускается повреждение от 3 до 5 кристаллов. Если количество неисправных кристаллов больше, прожектор не сможет работать с достаточной степенью функциональности и понадобится замена матрицы.
Основные выводы
Проверить светодиоды мультиметром несложно, если имеется понимание принципа их работы. Основная задача — подготовка условий, доработка щупов или изготовление специальных контактов. Важную роль играет правильная полярность, изменение которой не позволит светиться даже исправному элементу. Процесс не занимает много времени, дольше длится подготовка, демонтаж или разборка устройств. Общий принцип состоит в подаче на проблемный элемент соответствующего напряжения, от которого он должен загореться, если он находится в рабочем состоянии. Если же свечение не наблюдается даже при смене полярности, значит, светодиод (или участок ленты) неисправен и подлежит замене.
Диагностика
Прежде всего необходимо установить причину неисправности светодиодного прожектора. В качестве примера расскажем о проверке работоспособности прямоугольного прожектора Volpe с матрицей, включающей 9 диодов. Общая мощность светильника — 10 Вт. Световой поток составляет 750 лм.
Проверка осуществляется в следующем порядке:
- Осматривают проводку на физическую целостность. Проверяют отсутствие обрывов, прогоревшей изоляции, перегибов кабеля. Цель состоит в том, чтобы убедиться в отсутствии разрывов токопроводящей жилы.
- Проверяют корпус устройства, а также светодиодную матрицу на наличие повреждений механического характера (деформации, сколы, трещины).
- Следующая задача: проверить входное напряжение, для чего открывают заднюю панель корпуса. Входное напряжение должно составлять 220 В (переменный ток). Если напряжение отсутствует, причина поломки не в светильнике, а в электрической цепи. Измерения осуществляют стандартным мультиметром. Норма выходного напряжения — 12 В (постоянный ток).
- Если отсутствует выходное напряжение, поломку ищут на плате преобразователя. Осматривают контакты на предмет окисления, ищут трещины оловянного покрытия на участках пайки или перегоревших элементов.
- Если вышеуказанные способы проверки не дали результата, тестируют работоспособность матрицы.
Что делать, если мощность светодиодного модуля неизвестна
Бывают ситуации, когда имеется светодиодный чип, но его мощность, ток и напряжение неизвестны. Соответственно, его затруднительно купить, а если он исправен, то непонятно, как подобрать адаптер.
Для меня это было большой проблемой, пока я не разобрался. Делюсь с вами, как по внешнему виды светодиодной сборки определить, на какое она напряжение, мощность и ток.
К примеру, имеем прожектор с такой светодиодной сборкой:
9 диодов. 10 Вт, 300 мА. На самом деле – 9 Вт, но это в пределах погрешности.
Дело в том, что в светодиодных матрицах прожекторов используются диоды мощностью 1 Вт. Ток таких диодов равен 300…330 мА. Естественно, всё это примерно, в пределах погрешности, но на практике работает точно.
В данной матрице 9 диодов включены последовательно, ток у них один (300 мА), а напряжение 3 Вольта. В итоге, общее напряжение 3х9=27 Вольт. Для таких матриц нужен драйвер с током 300 мА, напряжением примерно 27В (обычно от 20 до 36В). Мощность одного такого диода, как я говорил, около 9 Вт, но в маркетинговых целях этот прожектор будет на мощность 10 Вт.
Пример 10 Вт – немного нетипичный, из-за особенного расположения светодиодов.
Другой пример, более типичный:
Светодиодная сборка для прожектора 20 Вт
Вы уже догадались, что два горизонтальных ряда точек по 10 шт – это светодиоды. Одна полоска – это навскидку 30 Вольт, ток 300 мА. Две полоски, соединенные параллельно – напряжение 30 В, ток в два раза больше, 600 мА.
Ещё пара примеров:
5 рядов (зиг-заг) по 10 светодиодов.
Итого – 50 Вт, ток 300х5=1500 мА.
Матрица 7 рядов по 10 светодиодов
Итого – 70 Вт, 300х7=2100 мА.
Думаю, продолжать не смысла, уже всё понятно.
Немного другое дело с светодиодными модулями на основе дискретных диодов. По моим подсчетам, там один диод, как правило, имеет мощность 0,5 Вт. Вот пример матрицы GT50390, установленной в прожекторе 50 Вт:
Светодиодный прожектор Navigator, 50 вт. Светодиодный модуль GT50390 – 90 дискретных диодов
Если, по моим предположениям, мощность таких диодов – 0,5 Вт, то мощность всего модуля должна быть 45 Вт. Схема его будет такой же, 9 линеек по 10 диодов с общим напряжением около 30 В. Рабочий ток одного диода – 150…170 мА, общий ток модуля – 1350…1500.
У кого другие соображения на этот счет – милости прошу в комментарии!
Замена деталей
Устранение обрывов проводки не требует особенной квалификации от домашнего мастера. Гораздо сложнее найти и исправить поломку на печатной плате, драйвере, преобразователе напряжения или матрице. Без специальных знаний тут не обойтись. Также понадобится умение работать с диагностическими приборами и паяльником.
Ремонту или замене могут подлежать такие детали:
- ограничивающий конденсатор;
- блок питания;
- драйвер;
- матрица.
Конденсатор для ограничения тока
Данный компонент является причиной неисправности, когда лампа прожектора горит неравномерно, постоянно мерцая. Связана такая проблема обычно с тем, что производители, стремясь сэкономить, устанавливают токоограничитель, не соответствующий по характеристикам драйверу.
Блок питания
Частой причиной неправильной работы прожектора является поломка блока питания. В такой ситуации можно приобрести новый блок питания или подобрать данную деталь от другого устройства (например, от принтера). Если решено купить новый блок, рекомендуется взять его с собой в магазин, так как на корпусе указаны его технические характеристики. Чтобы достать блок, вначале нужно разобрать прожектор.
Драйвер
В маломощных моделях часто отсутствует блок питания. В таких случаях вместо блока используется драйвер светодиодного типа. Так как диод не способен получить электропитание прямиком из сети (нужен переменный ток, отличный от сетевого), то и задействуется драйвер. Устройство функционирует с учетом рабочей температуры и времени, изменяя выходной ток, поступающий на светодиод.
Для замены драйвера следует разобрать прожектор, чтобы установить технические параметры драйвера, а затем обратиться в магазин. Так же, как и в случае с блоком питания, можно подобрать подходящий драйвер из другого устройства.
Матрица
Самой распространенной причиной неисправности прожектора является чрезмерный нагрев матрицы, что приводит к перегоранию предохранителей. Прожектор разбирают, после чего достают испорченную матрицу. Для этого откручивают четыре винта и отпаивают токопроводящие детали. Далее наносят слой термопасты на светодиод и припаивают обратно токопроводящие части. Завершают операцию прикручиванием на место матрицы.
В некоторых случаях проводка в матрице идет через отверстия подложки. Она выступает в качестве матричного радиатора. На участках перехода провода должны быть покрыты изоляционным слоем (в первую очередь речь идет о проводе плюса). Это позволит избежать короткого замыкания на корпус устройства.
Совет! До замены матрицы следует очистить подложку и участок, куда она будет установлена. Данные места рекомендуется обработать теплопроводным составом.
Нельзя нарушать форму матрицы. Рекомендуется использовать только «родные» винты, чтобы не нарушить конструкцию. Также не следует забывать о полярности: красный проводок — плюс, черный или синий — минус, зелено-желтый провод направляют на корпус.
При обнаружении хотя бы 2-3 перегоревших диодов не следует дожидаться полного выгорания матрицы. В любом случае устройство уже не способно нормально функционировать, в результате чего драйверы и преобразователь напряжения вскоре выйдут из строя.
Обратите внимание! Если матрица не работает с залитым компаундным элементом, восстановлению она не подлежит.
Печатная плата преобразователя напряжения
Если при проверке платы найдены очевидные признаки перегоревших элементов, понадобится ремонт устройства. На рисунке ниже представлена схема преобразователя для прожектора.
До того, как заменить неработающие части, следует выполнить прозвон светодиодов. Вначале отпаивают одну из ножек платы, так как прозвон впаянных элементов не даст корректного результата. Если появится необходимость, перегоревшие детали меняют на новые.
Ремонт прожектора небольшой мощности
В виде примера рассмотрим ремонт прожектора СДО01-10. Мощность устройства — 10 Вт. Внешний осмотр показывает отслоение защитного покрытия на одном из прожекторов. Также присутствуют темные пятна на излучающей свет поверхности матрицы.
Ремонт матрицы с испорченным светодиодным излучателем возможен, но такая деталь недешева. Стоимость достигает 40-50 % от цены всего прожектора. К тому же, приобретение новой матрицы представляет еще одну сложность — на светодиодах чаще всего отсутствует маркировка. Вследствие этого выяснить разновидность излучателя непросто.
Для упрощения задачи устанавливаем драйвер прожектора с перегоревшей матрицы на светильник с исправной матрицей. На старом драйвере перегорел защитный резистор (его номинал составляет 1 Ом), что указывает на пробой диода в диодном мосте на переходе от ключевого резистора к управляющему. Однако замена драйвера не привела к восстановлению функциональности прожектора.
После дальнейшей проверки выявлен обрыв оптической пары обратной связи. Замена пары дала результат — светильник заработал.
Инфракрасные
По мере приобретения бытовых электронных устройств каждый из нас постепенно становится обладателем целой батареи пультов дистанционного управления. Пока техника послушно реагирует на ваши команды, беспокоиться не о чем.
Но вполне вероятна такая ситуация, когда отчаянные попытки переключить канал или убавить яркость люстры не приводят ни к какому результату. В таких случаях сначала проверяют состояние инфракрасного светодиода, посредством которого пульт ДУ передает основному устройству ваши требования.
Читать также: Стационарный электрорубанок своими руками
Проверить ИК-светодиод в ДУ-пульте или другом устройстве можно несколькими способами. Начнем с самого простого:
Направьте излучение диода в объектив цифровой камеры. Подойдет не только фотоаппарат, но и телефон, ноутбук, видеорегистратор, web-камера и т.д. ИК-излучение абсолютно невидимо для человеческого глаза, но «глаза» электронные регистрируют его очень хорошо. Если светодиод исправно выполняет свои функции, на матрице будут наблюдаться вспышки фиолетового цвета.
При отсутствии умеющего снимать гаджета подпавший под подозрение светодиод можно демонтировать, заменив его на сверхъяркий или светодиод SMD-типа. Убедитесь только, что рабочее напряжение обоих элементов совпадает.
Если проверочный светодиод при нажатии кнопок на пульте испускает видимое световое излучение (скорее всего, оно будет неярким), значит, ИК-светодиод свое уже отслужил.
Более сложный способ, но зато не потребуется ни камера, ни перепайка. Можно воспользоваться инфракрасным фотодиодом. При попадании инфракрасного излучения на сенсор этого элемента на его выводах образуется разность потенциалов.
Чтобы проверить любой ИК-светодиод, его излучение необходимо направить на чувствительную зону фотодиода, предварительно подключенного к открытому входу осциллографа.
Если при этом на экране прибора появляются кривые импульсов, – тестируемый светодиод пребывает в рабочем состоянии. Если же вы наблюдаете полный штиль, значит пора покупать новый ИК-светодиод.
Ремонт мощного прожектора
Предметом рассмотрения является модель мощного прожектора СДО01-30. Устройства подобного типа применяются для освещения больших помещений (например, промышленного назначения).
Вначале снимаем заднюю панель с прожектора и проводим визуальный контроль состояния радиодеталей на печатной плате. Обращаем внимание на элементы, имеющие подозрительный вид (нагар, деформации и т.п.).
Далее осматриваем печатную плату (вытащив ее из прожектора) со стороны полупроводников. Осмотр показал наличие пары перегоревших резисторов: R8 (на 2 Ом) и R22 (на 1 Ом). Резисторы с низким сопротивлением чаще всего перегорают из-за высокого тока, проходящего через них в случае пробоя полупроводников или конденсаторов.
По соседству с резисторами располагается полевой транзистор SFV4N65F. Прозвон определил его неисправность. Поскольку схемы прожектора не оказалось в наличии, номиналы резисторов, которые сгорели, выясняем путем разборки исправного светильника такой же модели.
Вышедшие из строя резисторы, а также транзистор, выпаиваем. Заменяем их на новые детали.
Полезные рекомендации
Несколько полезных советов по ремонту светодиодных прожекторов:
- При замене матрицы обязательно обращать внимание на полярность.
- Обязательно удалять отвердевшую теплопроводную пасту под матрицей.
- Обезжиривание поверхности следует осуществлять спиртом.
- При пайке не нужно перегревать поверхность. Время на пайку — до 2 секунд. Если перегреть матрицу, произойдет разрушение кристаллов или же их новые характеристики не позволят нормально функционировать прожектору.
- Чтобы отремонтировать прожектор большой мощности, достаточно знаний, применяемых при ремонте маломощных светильников. Никаких особых отличий между устройствами разной мощности не существует.
- Если матрица с большим количеством диодов не залита компаундным раствором, понадобится замена нерабочего диода. Для выполнения операции необходим микропаяльник. Работать нужно аккуратно, чтобы не перегреть кристаллы.
- Если на перегоревших сопротивлениях невозможно разглядеть номиналы, не обойтись без инструкции к прожектору. В ней должны быть указаны соответствующие данные.
Починить прожектор может каждый. Однако для выполнения ремонтных работ требуются хотя бы базовые знания в области электротехники, а также навыки обращения с паяльником и мультиметром. Также необходимо умение читать схемы, чтобы разобраться с устройством прожектора.
