Статья-обзор

Линейные светодиодные лампы: как они устроены, как умирают, и можно ли их отремонтировать. Миссия иногда выполнима!

Когда появились первые светодиодные лампы, они были встречены публикой с восторгом. Цифры в 25-50 тысяч часов работы на их упаковках как бы намекали, что эти лампы будут вечными. И люди им верили, поскольку надёжность полупроводников значительно выше надёжности древних ламп накаливания и даже более новых энергосберегающих ламп на основе газосветных трубок.

Но затем "что-то пошло не так": эти "вечные" лампы тоже стали перегорать, и оказалось, что служат они ненамного дольше древних ламп накаливания, и только их энергосберегающие свойства подтвердились без всяких сомнений.

В этой статье разберём на примере линейных светодиодных ламп (которые так названы за свою форму), что и как в них сгорает, можно ли их отремонтировать и как это сделать.

Оглавление

Линейные светодиодные лампы: их конструкция, схемотехника и отличия от светодиодных лент

Тестирование цифровой ТВ-приставки

Окончательный диагноз

Линейные светодиодные светильники: их конструкция, схемотехника и отличия от светодиодных лент

Осветительные устройства на основе светодиодов подразделяются на два укрупнённых класса: лампочки и линейные светильники. Кроме того, существуют специальные классы светодиодных источников света: автомобильные лампы, прожектора и тому подобное.

Традиционные грушевидные лампочки обычно используются в быту. Там они успешно заменяют старые лампы накаливания, и позволяют создать изящные и разнообразные светильники: от простых ночников до помпезных люстр.

Линейным светодиодным светильникам не свойственен такой гламур, и они чаще всего используются для хозяйственно-производственного нужд: в офисах, цехах заводов, магазинах, гаражах, чуланах и других нежилых помещениях.

Линейные светодиодные светильники имеют удлинённую конструкцию; и сначала кажется, что у них внутри те же самые светодиодные ленты, которые продаются в магазинах бобинами по 5-10 метров.

Но на самом деле они устроены совсем по-разному. Далее отличия будут подробно описаны, чтобы не возникало греховного соблазна обращаться с линейными светильниками так же, как со светодиодными лентами.
 

Устройство светодиодных лент

Возьмём для примера отрезок типовой светодиодной ленты на напряжение 12 В:

Лента состоит из множества ячеек, расположенных на ленте последовательно, но электрически соединённых параллельно.

В каждой ячейке содержатся по три последовательных светодиода и один гасящий резистор, задающий необходимую величину тока через светодиода.

Ленту можно резать на куски с любым произвольным числом ячеек, при этом в их функционировании ничего не меняется.

Какого-то особого питания светодиодным лентам не требуется: их просто надо подключить к стабилизированному блоку питания 12 В, и всё работает!

Бывают также ленты на напряжения 5 и 24 В, они отличаются только числом светодиодов в секциях.
 

Устройство линейных светодиодных светильников

В отличие от низковольтных светодиодных лент, источник света в светодиодных светильниках - высоковольтные светодиодные планки.

Так выглядит типовая светодиодная планка (фрагмент):

Высокое напряжение их работы достигается путём последовательного соединения большого числа светодиодных секций (от 10 и выше). В каждой последовательной секции может быть от одного до 5-7 параллельных светодиодов. Напряжение питания таких планок может достигать 100 В и выше.

На приведённой выше фотографии светодиодной имеется наиболее полное её обозначение (так бывает редко): указано число светодиодов (85 шт.), структура их соединения (5B17C - 5 параллельных светодиодов в секции, 17 последовательных секций), и даже длина линейки (568 мм).

Изготовляются светодиодные планки, как правило, на жесткой основе (в отличие от светодиодных лент, в которых светодиоды наносятся на гибкую основу).

В высоковольтных светодиодных планках нет гасящих резисторов. Из этого проистекают два вывода: первый - их КПД выше, чем КПД светодиодных лент; а второй - что для них нужен специфический высоковольтный блок питания со стабилизацией выходного тока. Подобного рода блоки питания по традиции называются светодиодными драйверами (не путать с программными драйверами для компьютерных устройств).

Как выглядят драйверы для светодиодных планок, увидим далее в статье.
 

Драйверы для ремонта линейных светодиодных светильников (краткий обзор)

В предвкушении того, что во многих из собранных для анализа неисправностей линейных светильников будут сгоревшие драйверы, я заранее заказал на небезызвестном Алиэкспресс пару разных по отдаваемому току светодиодных драйверов: одни - на ток 220-230 мА, второй - на 270-280 мА. Эти токи на самом деле могут быть с помощью паяльника изменены (в меньшую сторону); и как это сделать - тоже будет описано.

Куплены драйверы были здесь.

Выглядят драйверы так:

Верхний на фото светодиодный драйвер - на ток 270-280 мА, нижний - на 220-230 мА. Внешне они отличаются тем, что на более сильноточном драйвере установлен более крупный электролитический конденсатор со стороны подключения сетевого напряжения (15 мкФ 400 В против 10 мкФ 400 В у "младшего" драйвера).

Центральный элемент светодиодных драйверов - чип импульсного понижающего DC-DC преобразователя со стабилизацией тока выхода. Чип работает совместно с дросселем, внешне похожим на маленький трансформатор.

Важно! Драйверы для линейных светодиодных светильников - неизолированные, т.е. как на драйверах, так и на питаемых светодиодах присутствует сетевое напряжение. Необходимо строгое соблюдение правил электробезопасности!

В обоих драйверах используется микросхема BP2866C. К сожалению, толковой информации найти не удалось; а в datasheet, собственно, из полезного - только типовая схема включения (datasheet BP2866C).

Драйверы работают на высокой частоте преобразования (около 100 кГц), поэтому на выходе драйвера для сглаживания пульсаций достаточно конденсатора значительно меньшей ёмкости (2.2 мкФ 400 В).

Поскольку драйверы выдают на выходе стабилизированный ток, напряжение на нагрузке определяется самой нагрузкой, т.е. светодиодами. Приблизительно можно считать, что каждый белый светодиод (или каждая последовательная секция светодиодов) требует напряжения около 3 В. Умножая число последовательных секций на 3 В, получаем напряжение, которое падает на всей светодиодной линейке.

На холостом ходу (когда нагрузка не подключена) напряжение на выходе драйвера составляет почти что величину выпрямленного сетевого напряжения, т.е. около 300 В (руками не трогать!).

Обратная сторона печатных плат драйверов:

Разводка печатных плат абсолютно одинаковая (как и следовало ожидать).

Теперь снова посмотрим на верхнюю сторону плат, чтобы разобраться, как они задают ток нагрузки и как его поменять.

Начнём с платы на 220-230 мА (возможный разброс выходного тока):

В качестве токозадающего резистора здесь используются два параллельных резистора: 1.3 Ом и 2.1 Ом. Они расположены на фото над чипом преобразователя и обведены красной рамкой.

Их общее сопротивление - 0.803 Ом. Соответственно, для уменьшения тока выхода достаточно отпаять один или другой резистор.

Если допустить линейную зависимость отдаваемого тока от сопротивления токозадающего резистора, то можно рассчитать значение тока, если отпаять один или другой резистор.

Если отпаять 2.1 Ом (оставить 1.3 Ом), то получим 135.9 - 142.1 мА.

Если отпаять 1.3 Ом (оставить 2.1 Ом), то получим 84.1 - 87.9 мА.

Теперь аналогично проанализируем плату на 270-280 мА:

Здесь ток задают соединённые параллельно резисторы 1.13 Ом и 1.5 Ом; общее сопротивление 0.644 Ом.

Если отпаять 1.5 Ом (оставить 1.13 Ом), то получим 153.9 - 159.6 мА.

Если отпаять 1.3 Ом (оставить 2.1 Ом), то получим 115.9 - 120.2 мА.

В статье вернёмся к этим драйверам далее, когда они потребуются.
 

Разборка, анализ и возможность ремонта светодиодной лампы SmartBuy SBL 13 Вт, 6400K, цоколь G13 (T8)

Хотя эта лампа схемотехнически ничем не отличается от остальных героев статьи, она сильно отличается по конструктиву. Отличие заключается в том, что остальные герои обзора - это самодостаточные и готовые к употреблению изделия, а эта лампа - именно лампа. Она предназначена для замены старинных ртутных ламп дневного света и имеет совместимый с ними цоколь:

Цоколь T8 светодиодной лампы Smartbuy:

Особенность лампы состоит в том, что её основная часть - стеклянная. Обращаться с осторожностью!

Для разборки лампы с силой выдираем "пробки" с её торцов (если часть обрамления лампы будет повреждена, ничего страшного). Со стороны одного из торцов обнаруживается светодиодный драйвер:

Так выглядит светодиодный драйвер лампы с одной и другой стороны:

В драйвере использован чип MT7828C (datasheet).

Пробное включение драйвера в разобранном виде показало, что на выходе драйвера (и, соответственно, на входе светодиодной линейки) имеется постоянное напряжение 280 В, но светодиоды не светятся. Диагноз: обрыв в светодиодной линейке. Сам светодиодный драйвер, скорее всего жив; так как на холостом ходу напряжение на их выходе должно быть близким к выпрямленному сетевому напряжению.

Очень хотелось достать светодиодную линейку и посмотреть, что там случилось со светодиодами; но оказалось, что линейка насмерть приклеена к внутренней стороне стеклянного корпуса лампы по всей длине. Природное любопытство всё же заставило разбить лампу и проверить, что там произошло.

Были, действительно, обнаружены прогоревшие светодиоды:

Каковы могут быть причины этой беды?

Возможных причин две: либо скрытые дефекты в светодиодах, либо их работа в режиме, близком к предельному. Впрочем, одно не исключает другого.

Перегрев светодиодов в данном случае вне подозрения, так как рассеваемая мощность на каждом светодиоде относительно невелика (13 Вт / 68 диодов = 191 мВт), а расстояние между светодиодами - достаточное.

Участники разборки и попыток ремонта линейных светодиодных светильников

Всего для экспериментов было собрано 5 вышедших из строя линейных светодиодных светильников:

Приставка имеет простой металлический корпус без особых дизайнерских изысков:

(изображение с Яндекс.Маркет, кликнуть для увеличения; откроется в новом окне)

Перед дальнейшим повествованием о конструкции ТВ-приставки изучим её технические характеристики:

Упаковка ТВ-приставки - недорогая из гофрокартона, но достаточно красочная и информативная:

Здесь сразу надо сделать замечание по поводу поддержки ресурса MEGOGO, упоминаемого в нижней строке упаковки. Этот некогда популярный видео-ресурс основан в Украине и на территории России сейчас заблокирован.

Так выглядит сам ТВ-тюнер:

Шнур питания - неразъёмный.

На передней панели ТВ-приставки расположен один из разъёмов USB, простой цифровой индикатор и три механические кнопки управления:

Разъём USB на передней панели удобен для подключения флешки для записи или воспроизведения видео, а разъём USB сзади - для подключения Wi-Fi адаптера.

На следующем изображении показана приставка в "боевой работе" с телевизором, не имеющем поддержки цифрового ТВ и потому нуждающемся в приставке:

В режиме обычного просмотра приставка показывает на индикаторе текущее время, а при переключении каналов - их номера.

Слева от цифрового индикатора - небольшой символьный индикатор, показывающий уровень входного радиочастотного сигнала.

Сзади приставки расположена основная часть разъёмов для связи с внешним миром:

Самый левый разъём - для антенны, а рядом с ним - антенный выход для последовательного соединения телевизионных устройств.

Затем идут разъёмы USB (Wi-Fi адаптер или флешка) и HDMI (выход видеосигнала на монитор или телевизор).

Далее идут три разъёма RCA ("тюльпаны") для подключения сигналов видео и звука к телевизорам с входами только для аналогового сигнала.

К сожалению, традиционного для подключения к колонкам и усилителям разъёма джек 3.5 мм не предусмотрено (при необходимости придётся применять переходник с "тюльпанов" на 3.5 мм).

В завершение осмотра пора показать внутреннее убранство ТВ-приставки:

Вся приставка собрана всего на одной плате (весьма экономно, что и позволило удержать цену на очень доступном уровне).

Из положительных сторон "начинки" устройства надо отметить, что на процессор приклеен радиатор; это поможет его долгой и счастливой жизни.

В комплект приставки, кроме традиционных бумажек, входит пульт дистанционного управления и аудио/видеокабель с разъёмами RCA:

В верхней части пульта рамкой обведены четыре обучаемые кнопки, которые можно запрограммировать для управления с этого же пульта телевизором.

Тестирование TV-приставки Perfeo DVB-T2

1. Приём каналов кабельного цифрового телевидения

Для приёма кабельных каналов их поиск в приставке следует делать в режиме DVB-C (разновидность протокола для передачи сигналов цифрового ТВ по кабелю, позволяющая улучшить качество изображения за счёт отсутствия помех в кабеле).

При приёме кабельного ТВ нет проблем с уровнем сигнала (если кабель не повреждён), и все действующие каналы были видны с прекрасным качеством.

В Москве было обнаружено несколько десятков каналов кабельного цифрового ТВ (включая тестовые, где показывали неподвижную картинку). Каналов цифрового радио было обнаружено всего три; так что доброе старое FM-радио цифровые приставки пока не заменят.

Здесь надо заметить, что в Москве и многих других городах в кабельной сети имеются оба вида телевизионных сигналов: и цифрового ТВ, и аналогового ТВ (преобразованного из цифрового на уровне оборудования здания). По этой причине можно пользоваться даже старыми телевизорами, не покупая никаких ТВ-приставок.

Тем не менее, приобрести цифровую приставку весьма рекомендуется: и качество изображения будет лучше, и число доступных каналов увеличится (так как в аналоговом виде дублируются не все цифровые каналы).

Что удивило, и не совсем приятно: по каналам цифрового телевидения изображение передаётся с частотой кадров только 25 в секунду (расследование - далее, в пункте 3 этой главы). В этом отношении цифровое телевидение отстаёт по качеству от интернет-телевидения, где без проблем работает частота кадров от 30 в секунду и выше. И уж тем более отстаёт от банального скачивания файлов с фильмами, которые можно скачивать в высоком разрешении до 4K и с высокой частотой кадров.

Но такова специфика цифрового телевидения: в отведённой для него полосе надо "утрамбовать" как можно больше каналов (экономика должна быть экономной!).
 

2. Приём каналов эфирного цифрового телевидения

Первый эксперимент состоял в приёме цифровых каналов на комнатную антенну, и он с треском провалился: было видно всего несколько каналов, да и те с высоким уровнем дефектов изображения.

Ситуация значительно улучшилась после того, как антенна была размещена вплотную к оконному стеклу.

В этом случае, даже несмотря на то, что телевизионная вышка находится вне зоны прямой видимости (загорожена соседним домом), было обнаружено около 20-ти каналов, работающих с достаточным качеством.

Так же было найдено и три канала цифрового радио, но их не было слышно: приставка сообщала "Нет сигнала".

Мораль: для приёма эфирных цифровых каналов весьма желательна наружная антенна, направленная в сторону источника сигнала. При значительном удалении от передатчика может помочь антенна со встроенным усилителем.

3. Запись ТВ-передач

Эксперименты с записью передач позволили вывести на "чистую воду" истинный уровень качества цифрового телевидения в отношении частоты кадров. Анализ записанных фрагментов передач показал следующее.

Для каналов "обычной" чёткости (576p) в типовом случае скорость потока видео составляет около 2000 Кбит/с, плюс могут содержатся два потока аудио (русский 160 Кбит/с и английский 128 Кбит/с); частота кадров - 25 в секунду. Скриншот примера изображения:

Технические данные записанного файла согласно приложению MediaInfo:

Для каналов высокой чёткости (1080p) в типовом случае скорость потока видео составляет 4000-7000 Кбит/с, плюс могут содержаться два потока аудио (русский и английский) по 192 Кбит/с; частота кадров - 25 в секунду, размер кадра 1920*1080. Скриншот примера изображения с канала высокой чёткости:

Технические данные записанного файла согласно приложению MediaInfo:

Интересная деталь относительно процесса записи: запустить запись можно кнопкой с красной точкой на пульте ДУ, но остановить запись этой же кнопкой нельзя! Для остановки надо нажать на кнопку "MENU" (приставка запросит подтверждение остановки).

Если запись не остановить, то она продолжится столько, сколько указано в настройках приставки.

Кстати, при просмотре видео в интернете (Youtube и т.д.) запись не работает!
 

4. Просмотр видео в Интернете

Благодаря возможности подключения приставки к Интернету с помощью Wi-Fi адаптера, возможен просмотр видео из Сети. Адаптер в комплект не входит, его надо приобретать отдельно.

Приставка поддерживает исключительно адаптеры на основе чипа MT7601. Такие адаптеры - не дорогие (особенно - на китайских площадках), но и не блещут техническим совершенством: поддерживают только диапазон 2.4 ГГц.

Один из таких адаптеров выпускает и сама компания Perfeo:

После выполнения необходимых настроек сети, сервисы просмотра видео из интернета через приставку Perfeo Medium становятся работоспособными.

В приставке преднастроены несколько разделов Youtube: Now, Music, Gaming, Movies. Поиск по всему YouTube тоже возможен, хотя набор текста для поиска с помощью пульта ДУ нельзя назвать большим удовольствием:

Возможно также подключение каналов IPTV. Списки бесплатных каналов IPTV в виде файлов *.m3u можно найти в интернете, хотя их актуальность часто оставляет желать лучшего. Для настройки приставки на каналы IPTV заходим в Меню -> USB -> Интернет.
 

5. Просмотр видео с флешки

Целью этого эксперимента было выяснить, какой максимально "тяжелый" формат может воспроизвести ТВ-приставка автономно, т.е. с флешки.

Результаты таковы:

- Видео с разрешением ниже Full HD @30 fps - воспроизводится без проблем;

- Видео Full HD @30 fps поток 17 Мбит/с - воспроизводится нормально;

- Видео Full HD @50 fps поток 26.5 Мбит/с - воспроизводится с рывками и остановками, смотреть невозможно;

- Видео 4K (3840*2160) @30 fps поток 41.9 Мбит/с - воспроизводится только звук.
 

6. Глюки

Проблем в работе ТВ-приставки DVB-T2 обнаружено немного, но они есть.

Иногда при возврате из меню к просмотру видео менялся формат экрана (исправляется нажатием кнопки Aspect на пульте ДУ); а также в меню язык некоторых пунктов менялся с русского на английский.

Кроме того, замечен глюк, точное происхождение которого не известно: он возник на передающей или на приёмной стороне. Он заключается в том, что субтитры отображались в транслите на латинице (при этом в меню язык субтитров был установлен русский, разумеется):

7. Скриншоты настроек

Этот пункт обзора - "факультативный" - для тех, кого могут заинтересовать тонкости настроек TV-приставки Perfeo DVB-T2 Medium.

Далее приведены скриншоты только основных настроек, без раскрытия подпунктов. К некоторым скриншотам будут даны пояснения.

На этом скриншоте настроек надо обратить внимание на строку "Формат экрана". Такой формат (4:3 Letter Box) надо устанавливать для воспроизведения изображения без геометрических искажений на телевизорах при передаче сигнала через композитный вход.
 

В строке "Диапазон поиска" устанавливаем режим в зависимости от того, как подключена приставка. Если она подключена к кабельному ТВ, то устанавливаем DVB-C, а если к эфирной антенне, то DVB-T2.
 

Пункт "Обновление ПО" на момент обзора не работал, поскольку обновлённых прошивок для приставки не выходило.
 

8. Мощность потребления

В дежурном (выключенном) режиме мощность потребления составила 1.1 Вт.

В стандартном режиме воспроизведения цифрового канала 576p мощность составила 3.6 Вт.

В самом "тяжелом" режиме (воспроизведение канала 1080p, подключены флешка и Wi-Fi адаптер) мощность составила 4.9 Вт.

Окончательный диагноз цифровой ТВ-приставки Perfeo Medium

Протестированная TV-приставка Perfeo Medium DVB-T2 показала себя с наилучшей стороны с точки зрения цены за реализованные в приставке функции.

Конечно, надо сразу заметить, что применённый в приставке процессор GX3235S весьма распространён в такого рода изделиях, и аналогов у этой ТВ-приставки - как донов Педро в Бразилии. :)

Но в данном случае всё реализовано скромно и вместе с тем по уму.

Похвалить можно даже простой металлический корпус из тонкой жести: такой корпус хорошо помогает теплоотводу от внутренностей устройства, в отличие от фигурных корпусов из толстого пластика.

Не забыт и радиатор на центральном процессоре, благодаря чему перегрева и сопутствующих зависаний в процессе тестирования обнаружено не было.

В отношении функциональности надо отдать должное разветвлённым настройкам приставки, поддержке воспроизведения видео из интернета и возможности записи ТВ-передач с функцией Time-Shift.

Разумеется, такое относительно простое и недорогое устройство не могло остаться без недостатков.

Здесь надо отметить, в первую очередь, отсутствие поддержки кодированных каналов. Это - привилегия цифровых ТВ-приставок более дорогого класса.

Можно и дальше продолжать перечислять отсутствие функций, свойственных более дорогим моделям: нет функции "картинка в картинке" (PiP), нет подключения к кабельному интернету (RJ-45), нет возможности установить дисковый накопитель и тому подобное. Но у TV-приставок данной ценовой категории этого и не может быть.

Из мелких претензий к ТВ-приставке - поддержка Wi-Fi адаптеров только на чипе MT7601 и наличие небольших "глюков" в программном обеспечении.

Что касается применения ТВ-приставки Perfeo Medium DVB-T2, то она может использоваться не только для подключения к цифровым каналам "старорежимных" телевизоров, но и для превращения в телевизоры компьютерных мониторов.

При наличии в мониторе входа HDMI он может соединяться с ТВ-приставкой напрямую; а если в мониторе входа HDMI нет, то через переходник HDMI -> VGA (D-Sub).

В случае, если монитор не имеет динамиков, потребуются также компьютерные колонки (или "обычные" колонки с усилителем).
 

Купить приставку можно, например, на маркетплейсе Яндекс.Маркет; типовая цена на дату обзора - около 1500 российских рублей (цена может меняться, проверяйте!).

Там же можно купить и Wi-Fi адаптер Perfeo Connect на чипе MT7601 (но не обязательно именно такой адаптер, главное, чтобы чип был именно этот).

Всем спасибо за внимание!

  Ваш Доктор.
 21 ноября 2022 г.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru  Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

  Комментарии вКонтакте:

При копировании (перепечатке) материалов ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!