СмартПульс - держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций

   Главная - DIY (сделай сам) - Свет и освещение - Ремонт потолочного светодиодного светильника

Ремонт потолочного светодиодного светильника своими руками

Предисловие

Возможно, это покажется кому-то банальностью, но светодиодные лампы и светильники служат вовсе не так долго, как обещают их производители. В этой статье будет описан пример ремонта крупного потолочного светодиодного светильника мощностью 36 Вт; а причины укороченного срока службы светодиодных ламп и прочих осветителей ещё обсудим по ходу материала.

Так выглядит светильник на фоне свежей зелёной травы:

Обычно такие светильники используются в нежилых помещениях: офисах, цехах и т.п. Изредка могут использоваться на кухне или в прихожей.

Внешняя сторона лампы прикрыта листом прозрачного пластика с "пупырышками", которые направляют свет в разные стороны, не ослабляя его.
 

Оглавление

1. Вскрытие светильника, история его жизни и план ремонта
 

2. Тонкости монтажа и техника безопасности
 

3. Испытания светодиодного потолочного светильника после ремонта
 

4. Особенности использования для ремонта светильников светодиодных лент
 

5. Причины выхода из строя осветительных светодиодов и окончательный диагноз
 

Вскрытие потолочного светодиодного светильника, история его жизни и план ремонта

Вскрытие это светильника (и ему подобных) делается очень легко: достаточно открутить 4 винта с двух боков.

Внутри светильника обнаруживаются четыре светодиодные линейки и светодиодный драйвер, один на все линейки. Линейки соединены последовательно, структура линеек обозначена на них самих - 6B8C (если не будет обозначена, можно самому посмотреть по дорожкам металлизации и определить).

Обозначение на линейках 6B8C расшифровывается, как 8 последовательных секций по 6 параллельных светодиодов в каждой секции.

Итого, суммарно по четырем линейкам получаем 32 последовательные секции.

Учитывая типовое напряжение на белом светодиоде в 3 В, получаем, что суммарное напряжение питания всех последовательных линеек светодиодов должно быть около 32*3 В = 96 В. Номинальный ток светодиодного драйвера составляет 350 мА, а расчетная мощность на светодиодах составляет 350 мА*96 В = 33.6 Вт, что близко к указанному номиналу светильника в 36 Вт (а номинал светильника - это полная потребляемая мощность, т.е. мощность на светодиодах плюс мощность рассеяния на светодиодном драйвере).

На этикетке светодиодного драйвера обозначены все характеристике по токам, напряжениям и мощности, которые нельзя превышать. Но одна из них всё-таки будет чуть-чуть превышена по ходу ремонта (риск будет снижен за счёт улучшенного охлаждения).

Справедливости ради надо сказать, что, при выходе из строя одного светодиода не надо устраивать капитальный ремонт всему светильнику: можно параллельно сгоревшему светодиоду припаять живой, и с этим жить дальше. На следующей фотографии - как это было сделано при первых неисправностях в ремонтируемом светильнике:

Но когда стали сгорать следующие светодиоды, то после 4-го из них было принято решение не заменять их поодиночке, а заменить их все и сразу. Ждать, когда светодиоды начнут "сыпаться" один за другим, смысла не было.

Следующий вопрос - на что заменять? - оказался самым нетривиальным.

Логично было бы извлечь все светодиодные линейки и заменить на аналогичные, только новые.

Однако же оказалось, что высоковольтные светодиодные линейки нигде не продаются: ни у нас, ни на китайских площадках.

Следующая идея - заменить на светодиодные ленты.

В продаже есть светодиодные ленты на напряжение 12 и 24 В.

Берём 8 или 4 отрезка ленты, соединяем последовательно, получаем суммарно те же 96 В, и вуаля!

Но в таком решении есть свой недостаток: яркость свечения светильника с такой заменой будет ниже, чем у исходного светильника. Это связано с тем, что в каждой секции 12-вольтовой ленты на каждые три светодиода приходится приходится один гасящий резистор, на котором падает напряжение примерно в 3 В. Итого, КПД снизится примерно на 25% (для ленты на 24 В - примерно вдвое меньше).

Выход из этой ситуации - применить светодиодные лампочки типа COB (Chips-on-Board), в которых на одной подложке расположена целая группа светодиодов. В таких лампах нет гасящих резисторов, и они выпускаются на широкий набор токов и напряжений.

Кроме того, алюминиевая подложка таких ламп служит хорошим теплораспределителем, что поможет передаче тепла на основной теплоотвод (его необходимость никто не отменял!). В качестве основного теплоотвода выступит металлический корпус светильника.

Теоретически, для ремонта светильника было бы достаточно всего нескольких COB-ламп высокой мощности. Но практически, для создания более равномерного потока света от светильника, было решено использовать большое количество "мелких" cob-лампочек по 3 Вт (24 шт.) со структурой 2B3C.

 В результате каждая лампа будет недогружена по мощности, что продлит их срок долгой и счастливой жизни.

Учитывая некоторое улучшение теплоотвода и недогрузку по мощности каждой лампочки в отдельности, было решено немного повысить общую мощность светильника.

Для этого можно собрать из cob-лампочек более высоковольтную цепь, чем была раньше (96 В).

В данном конкретном случае можно соединить последовательно 12 cob-лампочек, что суммарно даст 36 последовательных секций по 2 параллельных светодиода в каждой. Итого, общее напряжение составит 36*3 В=108 В.

А поскольку всего планировалось установить 24 cob-лампочки, собираем из них две цепочки по 12 шт., и соединяем их параллельно. В результате заодно получаем частичное "горячее резервирование" системы: если сгорит одна цепочка cob-лампочек, вторая продолжит работу. Главное - потом оперативно отремонтировать сгоревшую цепочку, поскольку мощность на лампочках рабочей цепочки удвоится.

Тонкости монтажа и техника безопасности

COB-лампочки приклеиваем к основе (донышку светильника) термостойким силиконовым клеем. Очень высокой термостойкости не надо (150 градусов будет более, чем достаточно), но банальный клей "Момент" не подойдёт: всё рассохнется и развалится.

Теперь - насчёт техники безопасности.

Подложка cob-лампочек изолирована от их электрической схемы. Надо проверить на всякий случай, что изоляция не нарушена.

При пайке проводников не делаем слишком длинными их оголённые концы: они ни в коем случае ни при каких изгибах не должны соприкасаться с краем подложки cob-ламп, и, тем более, с корпусом светильника!

При испытании светильника после ремонта не прикасаемся ни к каким к контактам: схемы с такими светодиодными драйверами не изолируют светодиоды от сетевого напряжения!

Во всех случаях руководствуемся документом ПУЭ и не забываем о заземлении корпуса светильника (это обязательно для светильников с металлическими корпусами).

Теперь вернёмся к светильнику и посмотрим, что получилось после монтажа.

Вот общий вид светильника в открытом виде:

Пример монтажа линейного участка цепочки лампочек:

 Пример монтажа углового участка:

Кстати, по углам светильника были установлены светодиодные лампочки тёплого света (все остальные - нейтрального белого).

Это позволило добавить свету немного "теплоты", что более приятно для глаз, чем чисто белый свет.

Испытания светодиодного потолочного светильника после ремонта

В ходе испытаний проверяем: светится ли, собственно говоря, светильник; какую мощность он потребляет и не перегревается ли он?

Вот как он светился до закрытия крышки с рассеивателем:

Фон, окружающий светильник, кажется тёмным; но на самом деле так только кажется из-за очень высокой контрастности картинки.

Теперь - с закрытым рассеивателем:

Сквозь рассеиватель немного просвечивает корпус светодиодного драйвера, но так было и до ремонта. В общем, всё работает; а "тёплые" лампочки по углам придают светильнику некоторый шарм.

Замер мощности с помощью ваттметра (обзор) показал, что в момент включения светильника потребляемая мощность составляет 41.7 Вт, через час работы - 39.1 Вт. Мощность изменяется вследствие ухода вольт-амперной характеристики светодиодов при прогреве.

Кстати, для оценки нагрева был сделан тепловой снимок светильника (без рассеивателя, само собой; и в установившемся тепловом режиме):

Снимок показал, что самым тёплым элементом в светильнике является светодиодный драйвер. Для контроля его нагрева был сделан дополнительный снимок того угла светильника, где расположен драйвер:

Нагрев корпуса светодиодного драйвера составил 57.4 градуса, что вполне допустимо даже с учётом того, что внутри корпуса температура может быть на 10-20 градусов выше, чем на поверхности.

Таким образом, констатируем, что с температурным режимом светодиодного светильника всё в порядке. Можно его вешать на своё законное место и отмечать новую техническую победу. :)

Особенности использования для ремонта светильников светодиодных лент

Вместо применённых в данном случае cob-лампочек можно было бы использовать и светодиодные ленты. Стратегия их применения была кратко рассмотрена во 2-ой главе этой статьи.

К этому надо добавить, что монтаж лент делается, конечно, в разы проще, чем приклейка и соединение cob-лампочек. Ленты имеют клейкий слой, благодаря которому их можно просто наклеить на основу (корпус светильника).

При этом сначала надо рассчитать, сколько отрезков светодиодной ленты нам надо соединить последовательно, чтобы получить то напряжение, которое до ремонта было суммарно на высоковольтных светодиодных планках светильника.

Кроме того, надо правильно рассчитать длину отрезков светодиодных лент, чтобы у них не было перегрузки по току. Для этого надо обеспечить, чтобы потребление каждого отрезка при номинальном напряжении ленты было бы строго больше, чем ток, отдаваемый светодиодным драйвером светильника. Можно даже сказать, что чем больше, тем лучше: в этом случае ток через каждый отдельный светодиод ленты будет ниже, что поможет продлению срока службы светодиодов.

Короче говоря, не скупитесь на длину соединяемых отрезков светодиодной ленты, если выберите этот путь!

Расплатой за упрощение монтажа будет некоторое снижение КПД светильника. Это будет происходить из-за наличия на ленте токоограничительных резисторов, которые греют, но не светят. В схеме со светодиодными драйверами сами драйверы служат ограничителями тока, резисторы здесь не требуются.

Кстати, чем больше будет длина отрезков ленты, тем меньше будет потеря КПД (ещё один повод не скупиться на ленте).

По части техники безопасности никаких послаблений при применении светодиодных лент не будет: все ранее указанные требования обязательны.

Пожалуй, на этом переходим к итогам.

Причины выхода из строя осветительных светодиодов и окончательный диагноз

К сожалению, светодиодные источники света не оправдали возложенных на них надежд в отношении долговечности. Хотя светодиоды в принципе имеют ограниченный срок службы (они постепенно деградируют в процессе работы), практически они до конца периода деградации не доживают: выходят из строя по причине внутренних механических напряжений в результате температурных циклов сжатия-расширения. А температурные колебания могут быть очень сильными, поскольку наши китайские товарищи ради экономии стараются установить меньше светодиодов, нагружая каждый из них при этом на 100-150% от допустимой мощности.

Такие температурные циклы приводят к тому, что расшатывается контакт проводников, подводящих энергию к кристаллу светодиода, с самими кристаллами. В результате в местах плохого контакта возникает искрение с последующим прогоранием и образованием характерной чёрной "копоти" на светодиодах.

Но в некоторых случаях может происходить обрыв контакта в чистом виде без искрения и образования "копоти".

Соответственно, методы борьбы с этими явлениями очевидны: улучшение теплоотвода и снижение нагрузки на каждый светодиод по отдельности.

В данном случае был выполнен ремонт светильника с заменой светодиодов на cob-лампочки с одновременным улучшением теплоотвода от светодиодов за счёт их алюминиевой подложки и хорошим тепловым контактом подложки с основой (корпусом) светильника.

Так что есть надежда, что после такого варианта ремонта светильник проживёт очень долго.

В случае, если владелец светильника решит провести аналогичный ремонт с заменой светодиодных планок на светодиодную ленту, то проблему снижения нагрева тоже можно решить, но уже за счёт увеличения числа светодиодов (увеличения общей длины ленты). При этом не грешно будет даже заменить, например, одну светодиодную планку на два отрезка светодиодной ленты, приклеив их рядом параллельно.

В ходе любого из видов ремонта пользователь может откорректировать цветовой тон освещения на свой вкус. Разве что для этого придётся купить два вида cob-ламп или светодиодных лент: с нейтральным белым светом и с тёплым. Далее их смешиваем в желаемых пропорциях (делаем кастомное освещение, говоря научно).

Лампы или ленты с холодным светом не рекомендуются: медики излишний синий свет осуждают.

COB-лампы можно купить, например, у этого продавца. Цена на дату публикации статьи - около $1 за 15(!) штук! (в дальнейшем цена может меняться, проверяйте!). Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

Вот мы и разобрались, как починить светодиодный светильник своими руками. Это совсем не страшно!

Теплоснимки были сделаны с помощью тепловизора UTi260M (обзор).

Всем спасибо за внимание!

Весь раздел Свет и освещение

Весь раздел DIY (сделай сам!)

Перейти на Главную

  Ваш Доктор.
 07 сентября 2024 г.

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

  Комментарии вКонтакте:

При копировании (перепечатке) материалов или использовании изображений ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!  Доктора! (Администрация сайта - контакты и информация)
  Группа SmartPuls.Ru  Контакте - анонсы обзоров, актуальные события и мысли о них