СмартПульс
- держите руку на пульсе высоких технологий!
Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций
СмартПульс
- держите руку на пульсе высоких технологий!
Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций
Главная - Обзоры - Свет и освещение - Как сделать вечную светодиодную лампочку (часть 2). Превентивный ремонт
В этой, 2-ой части статьи, продолжаем тему увеличения срока службы светодиодных ламп; которые работают вовсе не так долго, как обещают производители.
В первой части статьи описывался способ продления жизни светодиодных ламп с помощью снижения их мощности, что достигалось заменой токозадающего резистора в схеме светодиодного драйвера. Польза метода состоит в том, что срок жизни увеличивается сильнее, чем падает яркость освещения (ссылка).
Но что делать, если пользователь снял купол лампы для её доработки, а там нет ни драйвера, ни резисторов, - вообще ничего, кроме светодиодов?
Этот случай и будет рассмотрен в этой части статьи.
Первой "жертвой" экспериментов будет вот эта лампа марки "Старт" номинальной мощностью 10 Вт:
Оглавление:
1. Теоретические основы метода
"превентивного ремонта"
2. Разборка светодиодной лампы и
оценка её пригодности к различным способам доработки
3. Температурные режимы светодиодных ламп
после ремонта методом замыкания сгоревших светодиодов
5. Окончательный диагноз с техническими
и экономическими выводами
В подавляющем большинстве случаев, если в лампе сгорел один иди несколько светодиодов, отремонтировать лампу можно просто замыканием этих светодиодов. Нагрузка на оставшиеся в живых светодиоды при этом не повысится, поскольку светодиодные драйверы стабилизируют ток: он не меняется и не зависит от того, через какое количество последовательных светодиодов он проходит.
А вот мощность, рассеиваемая всей лампой в целом, от типа драйвера зависит.
Дело в том, что если применён линейный драйвер, то при замыкании светодиодов происходит просто перераспределение выпрямленного сетевого напряжения: на цепочке светодиодов уменьшается, а на чипе стабилизатора - повышается. В результате суммарная мощность не изменяется. Внешне линейный драйвер опознаётся по отсутствию в схеме драйвера индуктивности, наличие которой обязательно в импульсных драйверах.
В случае импульсного стабилизатора ситуация другая. Они имеют КПД около 90%; и, если снижается мощность на светодиодах, то снижается и мощность, рассеиваемая светодиодным драйвером. В результате суммарная мощность, рассеиваемая всей лампой, тоже снизится, и снизится её температура!
На этом и основан принцип "превентивного ремонта": замыкаем в живой и здоровой лампе с импульсным драйвером несколько светодиодов, в результате чего снижается потребляемая лампой мощность, снижается её температура, и, в итоге, увеличивается срок её службы.
Кстати. Если в конце концов когда-то в доработанной лампе сгорит сколько-то светодиодов, то в процессе ремонта можно их замкнуть, а ранее замкнутые в "превентивном" порядке светодиоды освободить от перемычек. В результате лампа не потеряет или почти не потеряет яркость свечения.
Кроме того, у ранее отремонтированных методом замыкания
сгоревших светодиодов лампочек тоже будет увеличиваться срок службы за счёт
снижения температуры. Но, увы, будет увеличиваться не весь срок службы, а только
его остаток для тех светодиодов, которые не успели сгореть.
Итак, в любом случае для доработки светодиодной лампы с целью увеличения срока службы надо снять с неё купол. Для этого слегка подогреваем лампу (можно, просто включив её минут на 5-10, можно и иными способами, не повреждающими лампу), вставляем шлиц тонкой отвёртки между куполом лампы и её цокольной частью, обходим по кругу, и готово!
Таким способом получаем доступ к светодиодам и светодиодному драйверу, если он расположен на одной плате со светодиодами.
Но бывает так, что лампу открыли, а там только одни светодиоды:
Что делать???!!!
Не паникуем: Чип и Дейл, Винтик и Шпунтик, и целая команда Фиксиков уже спешат на помощь!
То, что на поверхности нет светодиодного драйвера, означает, что драйвер скрыт в глубине цокольной части. А ещё это значит, что драйвер - импульсного типа; и что лампа подходит для доработки описанным далее способом "превентивного ремонта".
Кстати, сам светодиодный драйвер, если он скрыт в глубине лампы, после извлечения выглядит так (вид сверху и снизу):
За черной термоусадочной трубкой скрывается резистор, предотвращающий критические броски тока в момент включения лампы. Номинал - обычно от нескольких Ом до 20-30 Ом.
К этому надо добавить, что лампы со светодиодными
драйверами, расположенными на отдельных платах, стали встречаться довольно
редко; так как это удорожает конструкцию по сравнению с расположением
светодиодного драйвера на одной плате со светодиодами.
Вернёмся же к нашей лампе.
В данной лампе будет применён "мягкий" вариант "превентивного ремонта" - замкнуты будут только 2 светодиода из 9-ти, расположенных на плате. В принципе оптимальным будет замыкание 20-40% светодиодов. Если замкнуть меньше светодиодов, то увеличение срока службы будет не очень заметным; а если замкнуть больше, то будет слишком сильной потеря яркости лампы.
Вот как выглядела лампа после замыкания двух светодиодов:
Здесь надо обратить внимание, что замкнуты светодиоды на противоположных сторонах платы. Так надо делать для более равномерного распределения температуры по поверхности платы со светодиодами.
Если светодиодов на плате очень много, то их можно замыкать, например, по одному через 2-3 светодиода.
Теперь проводим измерения мощности и температуры корпуса.
Хотя номинальная мощность лампы составляет 10 Вт, реально она оказалась равной только 8.2 Вт (в установившемся режиме; в момент включения - 8.6 Вт). Почему реальная мощность светодиодных ламп почти всегда ниже номинальной, пояснено в статье "Тест мощных светодиодных ламп: не обманешь - не продашь?!".
Температура корпуса лампы до доработки составила почти 86 градусов:
Теперь делаем аналогичный тест после доработки (замыкания двух светодиодов). Мощность лампы составила в установившемся режиме 6.4 Вт (снизилась в 1.28 раза), а максимальная температура корпуса составила около 77 градусов:
Теперь оцениваем возможное продление срока жизни, исходя из эмпирического закона Вант-Хоффа (статья), который гласит, что при повышении температуры на 10 градусов скорость химических реакций реакций увеличивается в 2-4 раза. Деградация материалов светодиодов тоже относится к химико-физическим процессам, и на неё тоже можно распространить эту формулу. Ориентировочно можно принять эту зависимость за экспоненту ex, где e=2.718.
Считая, что температура корпуса снизилась на 9 градусов, получаем величину замедления деградации как e0.9=2.46. Очень даже неплохо получилось: яркость (считая её пропорциональной мощности) снизилась в 1.28 раза, а ожидаемый срок жизни лампы увеличился в 2.46 раза!
И это при том, что "выключены" оказались только 2 светодиода из 9-ти.
Можно было бы и ещё один светодиод выключить для усиления эффекта, но лампа и так не слишком мощная, и яркость стала бы совсем слабой.
Теперь изучим уже влияние не превентивного, а самого
настоящего ремонта светодиодных ламп (сгоревших) на их температуру после ремонта, и аналогично
попытаемся оценить срок оставшейся жизни.
В этой главе рассмотрим температурные режимы трёх светодиодных ламп "свечного" формата номинальной мощностью 7 Вт; все они имеют светодиодные драйверы импульсного типа.
Первая лампа - живая и здоровая (эталон), во второй лампе замкнуто 2 светодиода из 7-ми, в третьей лампе - 4 (!) из 7-ми.
Третья лампа была сильно повреждена при разборке, поэтому после ремонта её пришлось обильно намазать термостойким силиконовым клеем.
Теперь приступаем к измерениям мощности и температуры тестируемых ламп. Мощность измерялась в установившемся режиме.
Сначала - эталонная светодиодная лампа (без ремонта и замыкания светодиодов).
Тепловой снимок:
Мощность составила 5.7 Вт (а не 7 Вт, снова обман!),
максимальная температура корпуса составила почти 89 градусов.
Следующая светодиодная лампа - отремонтированная, у которой замкнуто 2 светодиода (сгоревших) из 7-ми.
Тепловой снимок:
Мощность составила 4.1 Вт, максимальная температура корпуса составила около 74 градусов (на 15 градусов ниже "эталонной" лампы).
Таким, образом, остаток ресурса по продолжительности жизни повысится в e1.5=4.48 раз. Увеличится не общая продолжительность жизни лампы, а именно её остаток; так как до момента сгорания светодиодов лампа уже успела какое-то время проработать, и притом в довольно тяжелом температурном режиме.
Последняя лампа - отремонтированная, у которой замкнуто 4 светодиода (сгоревших) из 7-ми.
Тепловой снимок:
Мощность составила совсем слабые 2.7 Вт, максимальная температура корпуса составила около 58 градусов (на 31 градус ниже "эталонной" лампы).
Таким, образом, остаток ресурса по продолжительности жизни повысится в e3.1=22.2 раза. Прекрасный результат, но портит его крайне слабая яркость света от такой лампы. Но её можно использовать там, где высокая яркость и не требуется; например, в ночниках.
Каков остаток жизни светодиодных ламп, которые уже пережили выгорание одного или нескольких светодиодов (и увеличение которого было здесь рассчитано), сказать довольно сложно. Если исходить из теории, что первый светодиод сгорает, когда лампа достигает наработки до "периода полураспада", то остаток ресурса к моменту первого ремонта может составлять в среднем около половины от общего ресурса.
Таким образом, срок жизни ламп, отремонтированных в порядке
"настоящего" ремонта (а не "превентивного"), значительно увеличится; но вечной
лампа уже не станет. У автора уже есть пара отремонтированных таким способом
ламп, впоследствии сгоревших уже окончательно и бесповоротно (слишком мало
светодиодов уцелело).
Метод замены токозадающего резистора описан в первой части серии статей о продлении срока службы светодиодных ламп.
Сравнение методов начнём с повторения того факта, что метод "превентивного ремонта" можно применять только в лампах с импульсным светодиодным драйвером; а в лампах с линейным драйвером он ситуацию не только не улучшит, но и может ухудшить (из-за перегрева самого чипа драйвера он может выйти из строя).
Если же к Вам в руки попала лампа с импульсным драйвером на одной плате со светодиодами, то для неё возможны оба метода продления жизни светодиодных ламп. Какой выбрать?
При условии равного снижения мощности безусловный приоритет следует отдать методу замены токозадающего резистора. Дело в том, что он не только снижает температуру лампы, но и снижает ток через светодиоды. Это может оказаться дополнительным фактором продления жизни светодиодов, так как не исключено, что наши китайские товарищи задают ток через светодиоды, близкий к предельно-допустимому (и ещё хорошо, если они его не превышают).
Но может получиться и так, что, например, пользователь не смог найти нужный резистор для замены токозадающего резистора в лампе, или же вообще не хочет связываться с пайкой SMD-элементов (которая совсем не проста, особенно в лампах, где подложка забирает много тепла). В этом случае можно использовать и метод "превентивного ремонта" (перемычки установить намного проще, чем заменить резистор).
Пожалуй, на этом можно
перейти к итогам.
Итак, метод "превентивного ремонта" светодиодных ламп (т.е. замыкания вполне работоспособных светодиодов) позволяет снизить мощность лампы, а тем самым - снизить её температуру и повысить долговечность.
Этот способ эффективен только для ламп с импульсным светодиодным драйвером; а для ламп с линейным драйвером он не только бесполезен, но и может быть вреден.
Плюс этого метода - его относительная простота и доступность. А в случае, если светодиодный драйвер скрыт под платой со светодиодами, такой метод становится единственно возможным.
Теоретически можно приподнять плату со светодиодами и извлечь плату с драйвером, а затем его "поправить"; но практически это - сложно, и к тому весьма травматично для самой лампы.
Ещё один плюс метода состоит в том, что отремонтированные замыканием сгоревших светодиодов лампы тоже увеличивают свой срок службы, но уже не весь срок службы, а только его остаток (который может быть большим, а может - и не очень).
В целом же этот метод тоже даёт увеличение срока службы
ламп, значительно превышающее снижение их яркости, и, тем самым, даёт хорошую
экономическую эффективность и снижение суеты в связи с необходимостью срочной
замены сгоревших ламп.
Предыдущая (1-ая) часть статьи -
Как сделать вечную светодиодную лампочку (часть 1). Метод замены токозадающего
резистора
Дополнительно:
Весь раздел
"Свет и освещение"
Перейти на Главную
Ваш Доктор.
02 апреля 2025 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