1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Cхема светодиодной лампы на 220 В

Cхема светодиодной лампы на 220 В

Несмотря на высокую стоимость, потребление электроэнергии полупроводниковыми светильниками (LED) намного меньше, чем у ламп накаливания, а срок службы в 5 раз больше. Схема светодиодной лампы работает при подаче 220 вольт, когда входной сигнал, вызывающий свечение, преобразуется до рабочей величины с помощью драйвера.

Светодиодные светильники на 220 В

Каким бы ни было напряжение питания, на один светодиод подается постоянное напряжение 1,8-4 В.

Устройство LED-лампы

Чтобы отремонтировать светодиодную лампу своими руками, нужно знать ее устройство

Светодиодная лампа представляет собой сборный прибор, состоящий из электронных и механических деталей, узлов и механизмов. Принцип работы устроен на изменение параметров материалов под воздействием электрического тока.

Состоит LED-светильник из таких фрагментов:

  • Цоколь — для подключения к бытовой сети 220 В. Применяются цилиндры размера Е 14 и Е 27.
  • Корпус. Делается из термоустойчивого пластика. Служит для размещения электрической схемы.
  • Диэлектрический слой между цоколем и корпусом.
  • Драйвер. Электронный блок, предназначенный для стабилизации входного сигнала до рабочих параметров, при которых могут функционировать кристаллы.
  • Кристаллы. Издают свечение, когда через них проходит электрический ток.
  • Радиатор. Предназначен для приема и отвода излишков тепла от греющихся частей, расположенных на плате.
  • Колпак. Служит для равномерного рассеивания светового потока, который испускают диоды.

Принцип действия заключается в том, что напряжение через цоколь подается на драйвер, преобразующий переменный ток в постоянный. В зависимости от заданных параметров частота может увеличиваться до 100 Гц (люстра будет гореть ярко и ровно) или понижаться (светильник начнет моргать).

Прекращение свечения свидетельствует о поломке одного из элементов цепи. Чтобы починить светодиодную лампочку, ее нужно выкрутить из патрона, вскрыть, провести диагностику и заменить неисправный элемент.

Предварительная проверка

Как отремонтировать светодиодную лампу? Если она не светит, то не стоит сразу же бросаться ее разбирать. Сначала все же следует поискать коробочку с гарантией – вдруг сегодня последний день? Тогда срочно менять. Если срок гарантии истек, то:

  • Вооружитесь вольтметром или мультиметром, для начала необходимо проверить напряжение в самой квартире или в доме. Все дело в принципе работы драйвера светодиодной лампочки. Как уже было сказано выше, он определяет безопасные границы напряжения для работы светодиодов. Стандартными параметрами является диапазон 170–260 вольт. Однако этот диапазон не соблюдается недобросовестными производителями и безымянными «китайцами», сокращая его до 190–240. При достижении этих параметров драйвер отключит светодиоды, чтобы слабый или сильный ток их не повредил. Поэтому есть смысл проверить напряжение в доме, если оно отличается от нормы 220 В на 20–30 вольт в любую сторону, отложите лампочку на время. Проверьте ее рано утром, когда все спят, электроприборы не используют ни жильцы вашего дома, ни соседи (предварительно вновь проведите замеры напряжения). Может быть, при нормальных параметрах лампочка будет светить, как ни в чем не бывало.
  • Вторым по распространенности случаем является поломка люстры или светильника. Для этого подозреваемую в поломке лампочку вкрутите туда, где светильник точно работает. Для полноты эксперимента гарантированно работающую лампочку вкрутите на место прежней. Если «поломанная» лампочка горит на новом месте, а работающая не захочет гореть на старом – вывод очевиден. Если все лампочки при смене мест сохранили свои свойства – двигаемся дальше.

Пример сгоревшего предохранителя

  • Проверяем целостность предохранителей, особенно если счетчик старый. Поврежденные или сгоревшие предохранители могут нарушить целостность сети, и некоторые ее участки перестанут работать. Это особо актуально в случае, если есть подозрения в поломке светильника. Проверьте все рубильники, тумблеры, предохранители, розетки и выключатели поблизости люстры – нигде ли ничего не перегорело, не замкнуло ли. Все, что вышло из строя – меняем.
  • Теперь следует разделить осветительные приборы на две категории – светодиодные и те, куда вкручиваются светодиодные лампочки. Поговорим о ремонте светодиодных светильников.
  • Их строение очень похоже на лампочку, только размах побольше. Светодиодные люстры представляют собой ряд светодиодов, соединенных последовательно. Контролируется их свет блоком питания. Обесточьте квартиру, снимите панель, прозвоните ее мультиметром. Возможно, дело в блоке питания – частая проблема таких люстр. Найти его на радиорынках несложно. Если замена не помогла – значит, переходим к контактам. Чистим их ваткой со спиртом, проверяем и перепаиваем провода при необходимости. Если и это не помогло – проблема в светодиодах. Они соединены последовательно, если сгорел один – погасли все. Сложность их перебора стремится к бесконечности при увеличении количества светодиодов в цепи (более 6 штук), поэтому бывает легче выполнить массовую замену светодиодов, всех сразу (покупайте качественные элементы, например, Онлайт). Такая радикальная мера точно исправит проблему – глобальнее только покупка новой люстры.

Люстра с множеством светодиодов

  • Похожие меры есть и в обычной люстре: прозвонить, проверить контакты, почистить патроны. Если это не помогает – меняем патроны и провода на новые. Перед этим удостоверьтесь с помощью прибора, что на люстру подается ток. Такие радикальные меры точно приведут люстру в порядок. Лампа все равно не хочет загораться? Зато профилактику светильнику сделали.
Читать еще:  Ремонт стартера тойота рав 4 своими руками

На текущем этапе мы удостоверились, что проблема в неисправности светодиодов в лампочке, поэтому теперь приступаем к ее диагностированию и профилактике. Что можно сделать для ремонта сгоревших ламп?

Разборка светодиодной лампочки с герметиком

Далеко не все изделия легко и просто разобрать, не повреждая составных частей. Попробуйте повернуть верхнюю часть корпуса. Если ничего не получается, придется воспользоваться растворителем. Наберите некоторое количество растворителя в шприц и через иголку выдавите вдоль шва. Подождите около 5 – 10 минут, затем повторите операцию.

Проделайте действия не менее трех раз, затем начните поворачивать верхнюю часть корпуса в разные стороны, чтобы раскачать ее. Когда колба будет снята, очистите внутренние стенки, удалив герметик и обезжирив поверхности. Если устройство будет эксплуатироваться в помещении с невысоким уровнем влажности, герметик не накладывается.

Характерные поломки

Так как вы решили ремонтировать LED лампочку своими руками, предполагается, что у вас есть тестер или мультиметр и вы умете проводить элементарные измерения. Еще необходим будет паяльник, но с тонким жалом и маломощный. Без него можно обойтись, но надо будет искать замену. Паять паяльником тоже надо хоть немного уметь. А еще надо бы иметь пинцет, кусачки и утики. Утики или утконосы — это ручной инструмент, похожий на миниатюрные пассатижи с длинными захватами — ими удобно держать мелкие детали, но можно обойтись и пинцетом. А еще запчасти. Их придется приобретать по мере выявления неисправности. Хорошо, если есть вторая нерабочая лампа. Ее можно использовать как донор — забирать оттуда нужные детали.

Заявленный срок службы светодиодных ламп чуть ли не полвека, а через полгода накапливается несколько штук нерабочих

Пробой светодиода

Как уже говорили, в светодиодной лампочке кристаллы подключены последовательно. С выхода одного провод идет на вход другого и так оббегает все элементы. Схема очень простая. Но если хоть один кристалл не рабочий, лампочка не будет гореть. А выходят из строя кристаллы часто, поэтому первым делом проверяем их. Тем более, их легко найти в любой модели. Схема для проверки не нужна.

Для начала внимательно осмотрите все кристаллы. Те, которые нормально себя «чувствуют» имеют светлую ровную окраску. Вас должны насторожить темные пятна. Если на кристаллах есть темные, почти черные точки, эти светодиоды, скорее всего, пробиты. Их меняем однозначно. Если поверхность немного темнее, кристаллы еще светят, но уже «на последнем дыхании» и скоро перегорят, то их тоже лучше заменить сейчас.

Выгоревший светодиод имеет на поверхности темное пятно

Чтобы убедиться в исправности или неисправности светодиодов, можно использовать мультиметр. Его переключают в режим прозвонки, щупы прикладывают к контактам светодиода. Если ток для работы светодиода нужен небольшой, исправные светодиоды загораются. Второй вариант проверки — батарейка на 3-4 Вольта, к контактам которой припаяны провода. Эти провода (с соблюдением полярности) прикладываем к кристаллам. Исправные загораются, а неисправные остаются темными.

Как выпаять поврежденные светодиоды

До этого момента все просто и понятно, ремонт светодиодной лампочки трудностей, пока, не представляет. Теперь надо решить, как паять мелкие светодиоды. Вся штука в том, что они припаяны на подложку, хорошо проводящую тепло. То есть, прогревая контакт одного светодиода вы, одновременно, греете всю плату. Если действовать маломощным паяльником понадобится слишком много времени. Мощный — тоже не вариант, так как перегреть очень легко. Максимальная температура, которую кристаллы выносят без последствий — 80°C. При дальнейшем нагреве быстро идет разрушение, поэтому при ремонте светодиодной лампочки основная задача — как можно меньше нанести вреда остальным элементам.

Точечного нагрева все равно не выйдет, но можно попытаться нанести минимальный урон соседним кристаллам. Для этого сначала выкусываем/выламываем пластину кристалла, а оставшиеся металлические ножки прогреваем маломощным (на 20 Вт) паяльником и удаляем.

Выпаиваем поврежденные светодиоды

Если маломощного паяльника нет, можно использовать утюг. Его надо жестко закрепить (например, при помощи струбцины) и выставить на средний режим. Для минимизации «поля нагрева» лучше использовать носик утюга. Греть в этом случае будем всю плату. Вернее, греть будем тот край, на котором находится поврежденный светодиод, но прогреваться будет вся плата. И в этом минус этого способа — от перегрева кристаллы мутнеют и быстро выходят из строя. Поэтому весь фокус в том, чтобы, как только будет возможно, быстро удалить поврежденный кристалл.

Перед началом работы все неисправные кристаллы окрашиваем маркером. Поворачиваем плату так, чтобы место с прогоревшими элементами было на платформе утюга. Постоянно тянем поврежденный элемент вверх, зажав его щипцами. Как только он оторвался, пробуем расположенные рядом поврежденные. Если они оторвались — отлично. Нет — поворачиваем плату так, чтобы больше нагревался поврежденный элемент. Потом сразу снимаем плату и оставляем остывать. Никаких специальных средств для быстрого остывания! Просто положите, пусть сама охлаждается.

Как припаять новые светодиоды

На месте выпаянных светодиодов остаются контактные площадки. На них наносим каплю флюса для пайки, сверху выкладываем исправные (с соблюдением полярности) и снова прогреваем, но на этот раз на кристалл надавливаем. Когда его ножки «войдут» в припой, плату снимаем или переворачиваем. Если светодиода нет, можно вместо него впаять отрезок проволоки. Светить лампа будет чуть тусклее, но работать будет. Да! Этот фокус работает, только если на плате десять и больше кристаллов.

В некоторых случаях вместо сгоревших светодиодов можно использовать проволочные перемычки

Читать еще:  Шевроле ланос ремонт своими руками электрика

В видео представлен другой способ замены. Нужно найти похожий светодиод на ленте, вырезать его и вместе с подложкой припаять на место удаленного.

Еще один способ пайки мелких светодиодов. Он, кажется, наиболее реальным без применения спецтехники. Можно выпаять диоды при помощи небольшой газовой горелки.

Повреждения в драйвере

Если визуально все светодиоды нормальные или их уже поменяли, ремонт светодиодной лампочки продолжаем, рассматривая драйвер. Некоторые повреждения легко установить визуально. Почерневшие или треснувшие резисторы, вздутые емкости. Если присмотреться, то это все заметно. Если визуально ничего не определяется, берем тестер, проверяем целостность компонентов.

Могут быть сгоревшие сопротивления и потекшие/вздутые конденсаторы

Еще бывает так, что все элементы абсолютно нормальны, а светодиодная лампочка все равно не горит. Скорее всего, это плохая сборка. Надо проверять все места пайки. Если недостаточно прогреть место пайки, через время от постоянных температурных изменений контакт ухудшится или пропадет совсем. В первом случае лампочка то горит, то нет. Во втором, просто перестает работать. Подносим все места пайки к свету и внимательно смотрим. Если обнаруживаем трещину в пайке — это оно. Холодная пайка. Далее просто хорошо прогреваем это место паяльником.

Холодная пайка — одна из причин поломки светодиодных ламп

Очень редко выходят из строя диодные мосты, поэтому их проверяем в последнюю очередь. Если диод таки пробит, его выпаиваем, повторно проверяем (по идее, их проверять надо только выпаяв), если повреждение подтвердилось, ставим аналогичный. Не перепутайте подключение, иначе работать ничего не будет. В общем, ремонт светодиодной лампочки не слишком сложная задача. Обойдется он значительно меньше, чем новая лампочка. А вы, по пути, можете усовершенствовать конструкцию. В результате перегорать ЛЭД лампочки будут реже. В любом случае вы ничего (почти) не теряете.

Что потребуется для починки светодиодной лампочки

Ничего сверхъестественного из инструментов приобретать не придется. В каждой семье обычно есть паяльник, желательно, чтобы он был с тонким жалом. Вместе с ним обычно имеется припой и канифоль (либо флюс, содержащий припой), либо кислота для пайки. Также будут нужны и пинцеты — без них никуда.

Кроме этого, для комфортного проведения работ, желательно иметь держатель (третья рука), либо помощника, который придержит плату со светодиодами. Для быстрого разогрева платы со светодиодами мы рекомендуем использовать компактную газовую горелку. Она позволит быстро отпаять перегоревший светодиод и мгновенно припаять на его место старый. Купить газовую горелку можно в любом магазине табака и стоимость составляет около 350 рублей. Но, если вы не намерены сильно тратиться, подойдет и турбозажигалка.

Но главным компонентом нашего ремонтного набора является еще одна вышедшая из строя светодиодная лампа, желательно такого же типа. Именно она послужит донором запчастей для ремонтируемой лампочки. Т.к. обычно перегорает лишь 1 светодиод, то 7 других пригодятся вам для ремонта выходящих из строя устройств.

И да, после того, как вы почините лампочку, потребуется приклеить на прежнее место ее плафон, а значит нужно запастиcь и супер-клеем (или аналогичным прозрачным клеем для пластика).

Схема драйвера на CPC9909

Современные импульсные драйверы для светодиодных ламп имеют несложную схему, поэтому ее можно легко смастерить даже своими руками. Сегодня, для построения драйверов, производится ряд интегральных микросхем, специально предназначенных для управления мощными светодиодами. Чтобы упростить задачу любителям электронных схем, разработчики интегральных драйверов для светодиодов в документации приводят типичные схемы включения и расчеты компонентов обвязки.

Общие сведения

Американская компания Ixys наладила выпуск микросхемы CPC9909, предназначенной для управления светодиодными сборками и светодиодами высокой яркости. Драйвер на основе CPC9909 имеет небольшие габариты и не требует больших денежных вложений. ИМС CPC9909 изготавливается в планарном исполнении с 8 выводами (SOIC-8) и имеет встроенный стабилизатор напряжения.

Благодаря наличию стабилизатора рабочий диапазон входного напряжения составляет 12-550В от источника постоянного тока. Минимальное падение напряжения на светодиодах – 10% от напряжения питания. Поэтому CPC9909 идеальна для подключения высоковольтных светодиодов. ИМС прекрасно работает в температурном диапазоне от -55 до +85°C, а значит, пригодна для конструирования светодиодных ламп и светильников для наружного освещения.

Назначение выводов

Стоит отметить, что с помощью CPC9909 можно не только включать и выключать мощный светодиод, но и управлять его свечением. Чтобы узнать обо всех возможностях ИМС, рассмотрим назначение ее выводов.

  1. VIN. Предназначен для подачи напряжения питания.
  2. CS. Предназначен для подключения внешнего датчика тока (резистора), с помощью которого задаётся максимальный ток светодиода.
  3. GND. Общий вывод драйвера.
  4. GATE. Выход микросхемы. Подает на затвор силового транзистора модулированный сигнал.
  5. PWMD. Низкочастотный диммирующий вход.
  6. VDD. Выход для регулирования напряжения питания. В большинстве случаев подключается через конденсатор к общему проводу.
  7. LD. Предназначен для задания аналогового диммирования.
  8. RT. Предназначен для подключения время задающего резистора.

Схема и ее принцип работы

Типичное включение CPC9909 с питанием от сети 220В показано на рисунке. Схема способна управлять одним или несколькими мощными светодиодами или светодиодами типа High Brightness. Схему можно легко собрать своими руками даже в домашних условиях. Готовый драйвер не нуждается в наладке с учетом грамотного выбора внешних элементов и соблюдением правил их монтажа. Драйвер для светодиодной лампы на 220В на базе CPC9909 работает по методу частотно-импульсной модуляции. Это означает, что время паузы является постоянной величиной (time-off=const). Переменное напряжение выпрямляется диодным мостом и сглаживается емкостным фильтром C1, C2. Затем оно поступает на вход VIN микросхемы и запускает процесс формирования импульсов тока на выходе GATE. Выходной ток микросхемы управляет силовым транзистором Q1. В момент открытого состояния транзистора (время импульса «time-on») ток нагрузки протекает по цепи: «+диодного моста» – LED – L – Q1 – RS – «-диодного моста». За это время катушка индуктивности накапливает энергию, чтобы отдать её в нагрузку во время паузы. Когда транзистор закрывается, энергия дросселя обеспечивает ток нагрузки в цепи: L – D1 – LED – L. Процесс носит циклический характер, в результате чего ток через светодиод имеет пилообразную форму. Наибольшее и наименьшее значение пилы зависит от индуктивности дросселя и рабочей частоты. Частота импульсов определяется величиной сопротивления RT. Амплитуда импульсов зависит от сопротивления резистора RS. Стабилизация тока светодиода происходит путем сравнения внутреннего опорного напряжения ИМС с падением напряжения на RS. Предохранитель и терморезистор защищают схему от возможных аварийных режимов.

Читать еще:  Ремонт авто аккумуляторов своими руками

Расчет внешних элементов

Частотозадающий резистор

Длительность паузы выставляют внешним резистором RT и определяют по упрощенной формуле:

В свою очередь время паузы связано с коэффициентом заполнения и частотой:

tпаузы=(1-D)/f (с), где D – коэффициент заполнения, который представляет собой отношение времени импульса к периоду.

Рекомендованный производителем диапазон рабочих частот составляет 30-120 кГц. Таким образом, сопротивление RT можно найти так: RT=(tпаузы-0,8)*66000, где значение tпаузы подставляют в микросекундах.

Датчик тока

Номинал сопротивления RS задает амплитудное значение тока через светодиод и рассчитывается по формуле: RS=UCS/(ILED+0.5*IL пульс), где UCS – калиброванное опорное напряжение, равное 0,25В;

ILED – ток через светодиод;

IL пульс – величина пульсаций тока нагрузки, которая не должна превышать 30%, то есть 0,3*ILED.

После преобразования формула примет вид: RS=0,25/1.15*ILED (Ом).

Мощность, рассеиваемая датчиком тока, определяется формулой: PS=RS*ILED*D (Вт).

К монтажу принимают резистор с запасом по мощности 1,5-2 раза.

Дроссель

Как известно, ток дросселя не может измениться скачком, нарастая за время импульса и убывая во время паузы. Задача радиолюбителя в том, чтобы подобрать катушку с индуктивностью, обеспечивающей компромисс между качеством выходного сигнала и её габаритами. Для этого вспомним об уровне пульсаций, который не должен превышать 30%. Тогда потребуется индуктивность номиналом:

L=(USLED*tпаузы)/ IL пульс, где ULED – падение напряжения на светодиоде (-ах), взятое из графика ВАХ.

Фильтр питания

В цепи питания установлены два конденсатора: С1 – для сглаживания выпрямленного напряжения и С2 – для компенсации частотных помех. Так как CPC9909 работает в широком диапазоне входного напряжения, то в большой ёмкости электролитического С1 нет нужды. Достаточно будет 22 мкФ, но можно и больше. Емкость металлопленочного С2 для схемы такого типа стандартная – 0,1 мкФ. Оба конденсатора должны выдерживать напряжение не менее 400В.

Однако, производитель микросхемы настаивает на монтаже конденсаторов С1 и С2 с малым эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR), чтобы избежать негативного влияния высокочастотных помех, возникающих при переключении драйвера.

Выпрямитель

Диодный мост выбирают, исходя из максимального прямого тока и обратного напряжения. Для эксплуатации в сети 220В его обратное напряжение должно быть не менее 600В. Расчетная величина прямого тока напрямую зависит от тока нагрузки и определяется как: IAC=(π*ILED)/2√2, А.

Полученное значение необходимо умножить на два для повышения надежности схемы.

Выбор остальных элементов схемы

Конденсатор C3, установленный в цепи питания микросхемы должен быть ёмкостью 0,1 мкФ с низким значением ESR, аналогично C1 и C2. Незадействованные выводы PWMD и LD также через C3 соединяются с общим проводом.

Транзистор Q1 и диод D1 работают в импульсном режиме. Поэтому выбор следует делать с учетом их частотных свойств. Только элементы с малым временем восстановления смогут сдержать негативное влияние переходных процессов в момент переключения на частоте около 100 кГц. Максимальный ток через Q1 и D1 равен амплитудному значению тока светодиода с учетом выбранного коэффициента заполнения: IQ1=ID1= D*ILED, А.

Напряжение, прикладываемое к Q1 и D1, носит импульсный характер, но не более, чем выпрямленное напряжение с учетом емкостного фильтра, то есть 280В. Выбор силовых элементов Q1 и D1 следует производить с запасом, умножая расчетные данные на два.

Предохранитель (fuse) защищает схему от аварийного короткого замыкания и должен длительно выдерживать максимальный ток нагрузки, в том числе импульсные помехи.

Установка терморезистора RTH нужна для ограничения пускового тока драйвера, когда фильтрующий конденсатор разряжен. Своим сопротивлением RTH должен защитить диоды мостового выпрямителя от пробоя в начальные секунды работы.

Другие варианты включения CPC9909

Плавный пуск и аналоговое диммирование

При желании CPC9909 может обеспечить мягкое включение светодиода, когда его яркость будет постепенно нарастать. Плавный пуск реализуется при помощи двух постоянных резисторов, подключенных к выводу LD, как показано на рисунке. Данное решение позволяет продлить срок службы светодиода.

Также вывод LD позволяет реализовывать функцию аналогового диммирования. Для этого резистор 2,2 кОм заменяют переменным резистором 5,1 кОм, тем самым плавно изменяя потенциал на выводе LD.

Импульсное димирование

Управлять свечением светодиода можно путем подачи импульсов прямоугольной формы на вывод PWMD (pulse width modulation dimming). Для этого задействуют микроконтроллер или генератор импульсов с обязательным разделением через оптопару.

Кроме рассмотренного варианта драйвера для светодиодных ламп, существуют аналогичные схемные решения от других производителей: HV9910, HV9961, PT4115, NE555, RCD-24 и пр. Каждая из них имеет свои сильные и слабые места, но в целом, они успешно справляются с возложенной нагрузкой при сборке своими руками.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector