Як розібрати і полагодити світлодіодну лампу, її пристрій

Останнім часом популярними освітлювальними приладами стають лампи, які використовують в якості джерел світла світлодіоди. Ці світильники відрізняються своєю енергоефективністю та екологічною чистотою. Для управління діодами використовується електронна схема – драйвер. При виході освітлювача з ладу, з огляду на його дорожнечу, ремонт вигідно провести самостійно, але для цього знадобиться знати пристрій світлодіодної лампи і вміти її розбирати.

Загальні відомості

В основі роботи світлодіодного пристрою лежить винахід електронно-діркового переходу. У 1907 році фізиком Генрі Раундом була відкрита електролюмінесценція, яка послужила початком в створенні точкових джерел випромінювання. Після винаходу p-n переходу в 1961 році інженери з Texas Instruments запатентували технологію інфрачервоного світлодіода. А через рік американський учений Нік Холоньяк винайшов джерело світла, що працює в червоному діапазоні.

Протягом наступного десятиліття були створені світлодіоди, що працюють в жовтому, зеленому і синьому спектрі. Технологія виготовлення таких джерел випромінювання була дорогою. Тому в якості освітлення вони практично не застосовувалися. Поки в 1990 році дослідники з японського концерну Nichia Chemical Industries, не отримали дешевий синій світлодіод, який в комбінації з зеленим і червоним кольором давав ефективне випромінювання в білому спектрі.

Принцип роботи світлодіода

Світлодіод – це електронний прилад, що випромінює світло при проходженні через нього електричного струму. Загальноприйнятим його позначенням є абревіатура LED (light emitting diode). Випускання світла відбувається при рекомбінації носіїв заряду в області p-n переходу. Цей перехід утворюється на кордоні дотику матеріалів з різним типом провідності.

При контакті матеріалів між ними виникає дрейфовий і дифузійний струм, що приводить до динамічної рівноваги. Якщо до такого переходу прикласти різницю потенціалів, то дифузний струм збільшиться і почнеться активний процес переходу неосновних носіїв заряду через зону зіткнення матеріалів. Зустрічаючись один з одним на кордоні, ці протилежні заряди починають рекомбинировать, тобто відбувається їх знищення з виділенням енергії.

Але не кожен електронно-дірковий перехід при рекомбінації зарядів може випромінювати світло. Пов'язано це з шириною зони активної області, яка повинна бути близькою до квантової енергії видимого спектру. При цьому чим більше зона зіткнення p-n переходу, тим більше енергії зможе виділитися. Процес отримання закінченого світлодіода технологічно складний, адже для його виготовлення використовуються багатошарові структури. Тому в разі виходу джерела світіння з ладу, ремонт світлодіодним лампочки своїми руками буде полягати в його заміні.

Колірний спектр світіння визначається шириною зони електронно-діркового переходу, яка залежить від напівпровідникових матеріалів і легуючих домішок. Отримання білого світіння досягається трьома способами:

1. Комбінуванням трьох кольорів: червоного, синього, зеленого (RGB). Крім, випромінювача в корпусі світлодіода розміщується: відбивач, розсіювач, екран і світловий фільтр.
2. Нанесенням на світлодіоди, що працюють в ультрафіолетовому спектрі, люмінофора трьох кольорів. При протіканні струму люмінофор світиться різними кольорами, випромінювання яких змішується з допомогою лінзи.
3. Використанням синього світлодіода з нанесеним на нього люмінофором зеленого і червоного випромінювання.

характеристики випромінювачів

Виконуючи ремонт світлодіодних ламп своїми руками, користувач часто стикається з перегоранням одного або групи світлодіодів.Щоб не порушити збалансовану виробником роботу пристрою і не привести до посилювання поломки, перегоріли напівпровідник змінюють на аналогічний примірник.

Кожен тип світлодіода характеризується рядом параметрів, знаючи які можна без зусиль підібрати йому заміну. До важливих характеристик відносять:

1. Споживання струму. Середнє значення його становить 0,02 А. Однак існують конструкції, в яких одночасно інтегрованими можуть бути два і навіть чотири кристала, кожен зі своїм p-n переходом. Відповідно, споживання струму зросте в два і чотири рази. Збільшення сили струму призводить до зміни колірної гами випромінювання з подальшим перегоранням кристала. Тому спільно з ними в LED освітлювачах використовуються електронні драйвери, що підтримують струм в потрібному діапазоні. Використання LED діода з іншими параметрами приведе до перегріву елементів драйвера і його поломки.
2. Величина падіння напруги. Визначається різницею потенціалів на світлодіоді при протіканні через нього струму. Це значення залежить від кольору випромінювання, наприклад, синій, зелений, білий – три вольта, жовтий, червоний колір – від 1,8 до 2,4 вольта.
3. Светоотдача. Пристрої, що мають діаметр п'ять міліметрів випромінюють направлене світло з потужністю до 5 люмен. Тому в конструкції світлодіода важливий кут розсіювання, який може становити від 20 до 120 градусів.
4. Кольорова температура. Існує три градації білого кольору: теплий, денний, і холодний. Так як сприйняття випромінювання багато в чому залежить від колірної температури, то дуже важливо при заміні використовувати світлодіод з таким її самим значенням, як і перегоріли.
5. Типорозмір. Цей параметр характеризує розмір LED випромінювача. Найбільш вживаними значеннями є: 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 і 5630. Ці цифри показують ширину і довжину SMD матриці. Наприклад, 5730 – розмір матриці становить по ширині 5,7 мм, а по довжині – 3 мм. Цей показник в підсумку впливає на яскравість, колірну температуру, і потужність.

пристрій драйвера

Драйвер світлодіодних ламп є фактично блок живлення, стабілізуючий струм через кристал діода. При всій різноманітності схем світлодіодних ламп на 220 В принцип роботи їх однаковий. Він полягає в зниженні змінного вхідного напруги до потрібного значення і підтримці його на однаковому рівні в незалежності від змін на вході.

В якості основного елемента може використовуватися спеціалізований контролер, регульований інтегральний стабілізатор, резисторні схеми. Але найбільш часто застосовуються мікросхеми з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ). Саме вони мають найбільш стабільними і надійними параметрами, забезпечуючи потрібне вихідна напруга.

Драйвер на базі контролера працює за принципом частотної модуляції імпульсів. Вхідна напруга мережі випрямляється за допомогою діодного моста і надходить на ємність, що є елементом фільтра. Далі сигнал потрапляє на вхід мікросхеми, всередині якої він перетворюється в пачки імпульсів постійною величиною. Ці імпульси управляють ключовим елементом схеми, в якості якого використовують польовий транзистор (Mosfet).

Хто приходить імпульс відкриває транзистор і через світлодіоди починає протікати струм, при цьому котушка індуктивності накопичує енергію. Як тільки між імпульсами виникає пауза, Mosfet закривається, а подача струму забезпечується накопиченої енергією з котушки індуктивності. Цей процес повторюється в циклі з високою частотою, тому через LED-діод протікає струм пилкоподібної форми.

Найбільш часто застосовують такі мікросхеми:

Частота імпульсів драйвера визначається обв'язкою мікросхеми, а його стабілізація – шляхом порівняння опорної різниці потенціалів контролера зі значенням на датчику струму. Світлодіоди – це прилади, найбільш чутливі до якості харчування, ніж інші джерела світла. Перевищення параметрів струму на 15% скоротить термін їх служби в кілька разів.Тому до ремонту або заміні драйвера слід підходити особливо ретельно.

самостійний ремонт

Спеціалізованих сервісних центрів по ремонту світлодіодних ламп не існує. У разі гарантії їх просто міняють на нові вироби, а старі утилізують. Хоча є такі поломки, які нескладно усунути і своїми руками. Тому, якщо в гарантійній заміні відмовлено, слід спробувати відремонтувати світлодіодну лампу на 220 В самостійно. Але перед цим слід розібратися, чому ж перегорають лампочки. Причинами можуть бути:

1. Стрибки напруги в мережі 220V. Напруга високої величини на вході може викликати пробою в драйвері LED-лампи і привести до перегорання випромінюючих кристалів. Для того щоб цього не відбувалося, слід на введенні електрики використовувати захисні пристрої, наприклад, реле захисту.
2. Неправильно підібраний світильник. В результаті світлодіодним лампі не буде забезпечене потрібне охолодження, що призведе до її перегріву і згорянню. Тому при установці лампочки потрібно завжди звертати увагу на інструкцію до світильника, в якій вказана максимально допустима її потужність.
3. Низької якості елементи, використовувані при виготовленні джерела освітлення. Для уникнення такої проблеми необхідно купувати тільки вироби іменитих виробників, що мають обов'язково сертифікат.

Розбирання LED-освітлювача

Полагодити лампу, що не розібравши її, не вийде. Хоча вони і відрізняються за своїми формами їх конструктив дуже схожий один на одного. Так, в нижній цокольній частині, вкручувати в патрон, розташовується безпосередньо сам драйвер пристрою. Над ним – радіаторна пластина, на якій розміщуються світлодіоди. Зверху вони закриваються ковпаком, який може бути прозорим або матовим. Розбирання будь-якого типу лампи починається зі зняття захисного ковпака, а вже після витягується драйвер.

Тому, наприклад, знаючи як розібрати світлодіодну лампу Е27, можна за аналогією розібрати і інші типи цоколів. Тим більше що найбільш поширений тип якраз E27 і його зменшена копія – E14 (міньйон).

До складу конструкції лампи входять наступні частини:

• захисний ковпак;
• цоколь;
• радіатор з набором світлодіодів;
• драйвер харчування.

Нормальні виробники роблять верхній ковпак з пластика, який в подальшому застібається в цокольному підставі. Але при цьому існує один нюанс – для фіксації верхньої кришки використовується герметик.

Для того щоб роз'єднати половинки, слід підготувати гострий інструмент. Це може бути ніж або лезо, зігнуте буквою «Г». Під купол лампи вставляють інструмент і круговими рухами видаляють нанесений на нього клей. Як тільки клей буде видалений, купол знімають легкими погойдуваннями і витягуванням вгору.

В результаті відкриється доступ до радіатора зі світлодіодами. Цей радіатор поддевается все тим же гострим предметом і виштовхується на себе. Від нього будуть відходити два дроти, що йдуть на драйвер лампи. Якщо їх довжини буде недостатньо для вилучення плати електроніки і світлодіодним пластинки, то дроти отпаивают.

Усунення несправностей

Найпоширенішою причиною поломки є перегорання світлодіода. Його цілісність легко перевірити за допомогою мультиметра, переключивши його в режим хребці. Червоним щупом торкаються анода (плюс), а чорним – до катода (мінус). Робочий світлодіод повинен загорітися. Якщо він не світиться або на його корпусі видно чорна точка – він несправний. Полагодити його неможливо, тому слід його випаять, а на це місце запаяти робочий.

При випоюванні можна зіткнутися з тим, що паяльник просто буде прилипати до корпусу світлодіода. Це свідчить про недостатню потужність паяльника і добре організованому відвід від кристала тепла. Тому знадобиться скористатися інфрачервоної станцією або паяльником з більшою потужністю.

Якщо світлодіоди в порядку, то причина поломки в драйвері.В першу чергу перевіряється наявність напруга як на вході, так і на виході плати. При їх відсутності частою проблемою є лопнула пайка або несправний електроліт, що стоїть в схемі після діодного моста. Він є і причиною при виникненні ефекту «стробоскоп». Далі, в режимі прозвонки перевіряється діодний міст і запобіжники. Перевірити генерацію мікросхеми і ключового транзистора без осцилографа буде неможливо. Всі несправні деталі замінюють на такі ж або їхні податки. А після робиться пробне включення.