Статья-обзор-руководство

Светодиодные лампочки: как они устроены, почему выходят из строя, и как их можно отремонтировать (главный способ и варианты)

Светодиодные лампочки, при всех их огромных плюсах, не оправдали ожидания общественности в отношении своей надёжности.

Первоначально объявленные производителями и продавцами как "почти вечные", они стали погибать почти также часто, как добрые старые лампочки накаливания.

Но есть нюанс: если добрые старые лампочки накаливания после выхода из строя можно только выбросить, то светодиодные лампочки можно отремонтировать! Правда, чаще всего это будет с некоторой потерей яркости свечения; но в большинстве случаев потеря будет небольшая.

А сначала совершим экскурс с "глубоким погружением" на тему, как они устроены, и насколько хорош свет, который они дают.

Кого мало интересует теория вопроса, а больше интересует практическая полезность статьи, может сразу перейти к главе, посвященной ремонту светодиодных ламп.

Оглавление

1. Зачем светодиодной лампе драйвер; устройство лампы и структура светодиодов в лампе

2. Три типовых варианта светодиодных драйверов для ламп и качество света ламп с такими драйверами

      2.1. Драйвер с гасящим конденсатором

      2.2. Драйвер с линейным стабилизатором тока

      2.3. Драйвер с импульсным стабилизатором тока

3. Причины выхода из строя светодиодных ламп

4. Главный способ ремонта светодиодных ламп

5. Редкие случаи выхода из строя светодиодных ламп и их ремонт

      5.1. Всё дело в контактах

      5.2. Бракоделы - они и в Китае бракоделы

      5.3. Редкий гость с параллельными цепочками светодиодов

      5.4. Когда медицина бессильна

      5.5. Геморрой по полной форме

6. Бывают ли вечные светодиодные лампы?

7. Окончательная сборка отремонтированных ламп

8. Итоги ремонта 9-ти ламп

9. Окончательный диагноз, итоги и выводы

1. Зачем светодиодной лампе драйвер; устройство лампы и структура светодиодов в лампе

Древние лампы накаливания подключались непосредственно к питающему напряжению, никакой электронной схемы для них не требовалось. Вольфрамовая нить, которая разогревалась проходящим через неё током до состояния свечения, была безразлична к тому, протекает через неё переменный или постоянный ток; и довольно терпимо относилась к небольшим перепадам напряжения.

Светодиоды гораздо более требовательны к питающему напряжению. Они питаются постоянным током, а их вольт-амперная характеристика - нелинейна в очень высокой степени, и после точки начала свечения взлетает вверх по экспоненте:

На графике представлена вольт-амперная характеристика белого светодиода 2835, снятая лично автором статьи (2835 - это типоразмер светодиода, составляющий 2.8*3.5 мм). Светодиоды других цветов имеют другую точку начала свечения (открытия) светодиода, но характер кривой - такой же.

Из этой характеристики проистекает, что даже при небольшом изменении напряжения источника питания ток светодиода меняется очень сильно. И даже хуже того: под влиянием температурного изменения вольт-амперной характеристики ток может меняться даже без изменения напряжения!

Мораль: светодиод надо питать не стабилизированным напряжением, а стабилизированным током. Именно эту задачу и решают светодиодные драйверы.

Светодиодные драйверы бывают, как водится, разными. Одни стабилизируют ток получше, другие - похуже. Далее рассмотрим три самых распространённых типа светодиодных драйверов.

Что же касается собственно светодиодов в лампе, то они располагаются на печатной плате, которая через тонкую диэлектрическую прокладку плотно закреплена на алюминиевой пластине-основе (филаментные лампы пока оставляем в стороне):

Зрительно кажется, что светодиодов на плате немного. Но (внимание!) в каждом корпусе светодиода на самом деле содержится несколько светодиодов, обычно от 2 до 6 шт. Иногда в лампе комбинируют светодиоды с разным количеством кристаллов в корпусе, чтобы при их последовательном соединении набрать светодиодов на требуемое напряжение (оно бывает разным, примерно от 80 до 240 в, в зависимости от типа драйвера и фантазии производителя).

Примеры светодиодов с тремя и шестью кристаллами в корпусе:

Пластина со светодиодами вставлена в корпус лампы, который кажется пластиковым, но на самом деле он - не совсем пластиковый.

Нижняя (цокольная) часть корпуса лампы - двухслойная. Внутренний слой - алюминиевый, он служит для улучшения теплоотвода от пластины со светодиодами.

КПД белых светодиодов нейтрального оттенка (4000K) составляет 25-30%. Это - много по сравнению с древними лампами накаливания, но всё равно большая часть потребляемой мощности не излучается, а остаётся внутри лампы.

В результате лампа разогревается очень сильно; температура корпуса в цокольной части (базе) может приближаться к 100 градусам. В связи с этим дополнительный теплоотвод от корпуса - это не "архитектурное излишество", а жизненная необходимость.

Что касается пластикового внешнего слоя цокольной части лампы, то это - дань электробезопасности.

Если светодиодный драйвер расположен не на одной пластине со светодиодами, то, значит, он располагается в нижней части лампы в этом алюминиевом "стакане":

Теперь переходим к рассмотрению схемно-технических вариантов драйверов светодиодных ламп.

2.1. Светодиодный драйвер с гасящим конденсатором

Этот драйвер - самый примитивный; но, благодаря своей простоте, и самый надёжный. Его схема в большинстве случаев такова:

Собственно гасящий конденсатор - это C1. Это - обязательно "сухой" конденсатор; номинал рассчитывается в зависимости от требуемого тока через светодиоды и обычно составляет от нескольких десятых микрофарады до нескольких микрофарад.

Параллельный ему резистор R1 - большого номинала (сотни кОм), служит только для разряда гасящего конденсатора в выключенном состоянии драйвера (чтобы током не садануло, если взяться за цоколь лампы).

Резистор R2 служит для ограничения тока в момент подключения сетевого питания; номинал - небольшой, вблизи 10-20 Ом.

Конденсатор C2  - электролитический на напряжение 400-450 Вольт. Служит для сглаживания пульсаций тока через светодиоды; номинал - до 15 мкФ.

Сгорать в этой схеме практически нечему, кроме светодиодов.

Недостаток этой схемы - наличие пульсаций тока через светодиоды и соответствующих пульсаций яркости света. С увеличением ёмкости конденсатора они снижаются, но полностью не исчезают никогда.

В случае особо бессовестного производителя может полностью отсутствовать конденсатор C2, и тогда пульсации вообще становятся невыносимыми.

Выглядит этот примитивный драйвер так:

В типовом случае кривая яркости светодиодной лампы с таким драйвером выглядит так:

Частота пульсаций - 100 Гц, и они часто бывают заметны "невооруженным глазом". Это - главный недостаток ламп с таким драйвером.

Но есть у этого драйвера и достоинство: у него - максимальный КПД из всех трёх вариантов драйверов; даже немного выше, чем у драйвера с импульсным стабилизатором тока.

2.2. Светодиодный драйвер с линейным стабилизатором тока

В схеме этого светодиодного драйвера уже есть настоящая микросхема, хотя и довольно простая. Её функция - стабилизация тока, и выполняет эту функцию микросхема отлично!

Стандартная схема светодиодной лампы с линейным драйвером выглядит так:

На изображении приведена схема, взятая из datasheet чипа CL1570.

Ток задаёт резистор, обозначенный просто R и подключенный к выводу 3 микросхемы (номинал обычно около 10 - 50 Ом, зависит от необходимого тока через светодиоды).

Недостаток такой схемы - снижение КПД драйвера из-за того, что для нормальной работы микросхемы необходимо, чтобы на ней падала какая-то часть выпрямленного напряжения; причём с запасом для поддержания тока в "провалах" между полупериодами входного напряжения.

Соответственно, на микросхеме рассеивается какая-то часть входящей мощности, обычно в пределах 15-30%.

В зависимости от параметров схемы, свет при использовании драйвера с линейным стабилизатором тока может быть как с пульсациями (недобросовестный производитель), так и полностью без пульсаций.

Пример кривой яркости светодиодной лампы в случае, когда пульсации присутствуют:

В данном случае ёмкость электролитического конденсатора (C0) в схеме оказалась недостаточна для поддержания тока в "провалах" между полупериодами сетевого напряжения. Справедливости ради надо сказать, что такие случаи обнаруживаются редко; обычно никаких пульсаций нет.

Выглядят внутренности лампы с линейным драйвером обычно так:

В данном случае стабилизатором тока является чип TM7606, расположенный в верхней части последнего фото.

Рядом с ним - два параллельных резистора 39 и 43 Ом (итого - 20.5 Ом), задающих ток через светодиоды.

Теоретически, чип драйвера должен следить за температурой и при перегреве снижать ток нагрузки. Но этот параметр не нормируется, и как эта функция работает и работает ли вообще - неизвестно.

Часто схема драйвера располагается на отдельной плате, спрятанной под платой со светодиодами. Но, в принципе, при ремонте, если драйвер работает нормально, а сгорела только часть светодиодов; то выковыривать плату со светодиодами и извлекать драйвер не требуется.

2.3. Светодиодный драйвер с импульсным стабилизатором тока

И, наконец, самый прогрессивный из светодиодных драйверов - импульсный. Он имеет высокий КПД и широкий диапазон рабочих напряжений; но при этом и самую сложную структуру чипа.

Внешне импульсные светодиодные драйверы легко определяются по наличию индуктивности (дросселя).

Стандартная схема светодиодной лампы с импульсным драйвером выглядит так:

На изображении приведена схема, взятая из datasheet чипа MT7725. На входе схемы, пожалуй, не хватает резистора небольшого номинала для ограничения броска тока в момент включения.

В современных светодиодных лампах драйвер располагается на одной плате со светодиодами (экономно!):

В данном случае импульсным стабилизатором тока является миниатюрный чип TM7725 (обозначен U1), расположенный в нижней части последнего фото.

Токозадающий резистор - R1, номинал - 1.5 Ом.

В более старых светодиодных лампах и лампах с маленьким диаметром колбы ("свечных" и т.п.) импульсный драйвер располагается в виде отдельной платы под платой со светодиодами. Выглядит подобная конструкция так (плата извлечена из "свечной" лампы мощностью 7 Вт):

Импульсные стабилизаторы тока питания светодиодов в основе схемотехники имеют тот же принцип действия, что и понижающие DC-DC преобразователи (постоянного тока в постоянный).

Что касается пульсаций света от ламп с такими драйверами, то здесь ситуация такая же, как и у ламп с линейными драйверами: при грамотном расчёте схемы пульсаций нет совсем, при неправильном - всё может быть очень плохо (но редко).

Интересный факт: лампы с импульсным драйвером в течение нескольких минут после включения немного снижают потребляемую мощность (для драйверов с гасящим конденсатором этот эффект тоже заметен).

Происходит это из-за того, что при разогреве светодиодов их вольт-амперная характеристика смещается в сторону уменьшения напряжения, а ток остаётся постоянным.

Проверка на светодиодной лампе "Эра" номинальной мощностью 25 Вт показала, что в момент включения потребляемая мощность составляет 16.4 Вт, а через 10 минут мощность снижается до 15.7 Вт. Кстати, вопроса о честности производителей приведённые цифры тоже касаются; хотя такой случай - наиболее вопиющий и встречается нечасто. :)

В лампах с линейным типом светодиодного драйвера этого эффекта нет.

3. Причины выхода из строя светодиодных ламп

Теоретически, светодиодные лампы должны были получиться почти вечными: все входящие в их состав компоненты обладают высокой надёжностью.

Но на практике всё оказалось не так радужно: вмешались как законы природы, так и производственные дефекты.

Закон природы, который портит надёжность светодиодных ламп, - это закон расширения тел при нагревании. И его зловредность усугубляется тем, что разные части лампы разогреваются в разной степени, и вдобавок их температурные коэффициенты расширения не совпадают.

В результате при каждом включении и выключении лампы в ней возникают механические напряжения, особо опасные для светодиодов, так как именно они подвергаются наибольшим температурным циклам. Их внутренности, а также места пайки "раскачиваются" механически из стороны в сторону.

О степени нагрева лампы даёт представление термоснимок лампы мощностью 15 Вт:

Цокольная часть лампы, которая является основным теплоотводом, разогрелась до 86 градусов.

Теперь снимем с лампы купол (рассеиватель) и посмотрим, что творится под ним:

Отдельные участки платы со светодиодами разогрелись свыше 100 градусов, и это даже при том, что, благодаря снятому рассеивателю, охлаждение лампы улучшилось!

При надетом рассеивателе можно прогнозировать температуру платы со светодиодами на уровне 110 - 120 градусов.

Два тёмных пятна на тепловом снимке - это "макушки" электролитических конденсаторов. Они имеют почти зеркальную поверхность, поэтому тепловизор показывает здесь температуру не конденсаторов, а тех предметов, которые отражаются в этой поверхности.

Таким образом, можно констатировать, что при каждом включении и выключении плата со светодиодами совершает температурный цикл величиной в 100 градусов.

Каким образом сгорают светодиоды?

Если не брать в расчёт явный производственный брак, то реконструкция событий может быть примерно такой.

В процессе термоциклирования из-за возникающих механических напряжений ухудшается качество контактов внутри светодиодов или светодиодов с платой.

Затем в месте ухудшившегося контакта повышается выделение тепла; поскольку при постоянной величине тока больше тепла выделяется там, где выше сопротивление. Этот процесс лавинообразно усиливается до тех пор, пока светодиод не выгорит полностью.

Часто места выгорания видны на светодиоде в виде чёрных точек:

Теоретически, после выгорания одного светодиода цепь должна разорваться, и выгорание остальных должно прекратиться.

Но на практике всё может быть гораздо хуже. Выгорающий светодиод может в течение какого-то времени то терять контакт, то восстанавливать его.

Восстановление контакта несёт опасность для остальных светодиодов.

В течение времени, когда контакт в выгорающем светодиоде - плохой, электролитический конденсатор на выходе драйвера заряжается до повышенного напряжения (относительно штатной работы).

Затем, в момент восстановления контакта, это повышенное напряжение может разряжаться на цепочку светодиодов, вызывая выход из строя последующих светодиодов.

Так в лампе могут оказаться сгоревшими несколько светодиодов; но не всегда они столь явно заметны, как на приведённой выше фотографии.

В месте выгорания светодиодов образуются обуглившиеся участки их объёма, имеющие всё-таки небольшую электропроводность, из-за чего лампа может продолжать светиться очень слабым светом.

Существуют, конечно, и другие причины выхода светодиодных ламп из строя: скрытый брак комплектующих (в первую очередь - светодиодов), производственный брак при сборке, броски напряжения в питающей сети.

Симптомы вышедшей из строя лампы - очевидны, но могут быть разными.

1. Лампа совсем не светится - самый распространённый случай.

2. Лампа светится очень слабо (причины были описаны выше).

3. Лампа мигает: светится то нормально, то слабее. Это - самый сложный для диагностики случай.

4. Главный способ ремонта светодиодных ламп

Ремонт на уровне замены отдельных элементов в светодиодной лампе - сложен и экономически не оправдан.

В Сети описаны подобные варианты с заменой чипов в драйвере или светодиодов на плате с ними. Для заменённых светодиодов требуется ещё и термопаста, так как в домашних условиях сложно обеспечить пайку с надлежащим тепловым контактом нового светодиода с платой.

Но такого рода ремонт - это, чесслово, колхоз "Напрасный труд".

Поэтому далее будем рассматривать только ремонт методом замыкания сгоревших светодиодов или блочной замены (драйвера или платы со светодиодами).

Благодаря тому, что в светодиодных лампах стабилизируется ток через светодиоды, а не напряжение, то при замыкании сгоревших светодиодов нагрузка по мощности на остальные (живые) светодиоды не возрастает.

Но при этом немного снижается яркость свечения лампы (пропорционально снижению числа работающих светодиодов).

Несколько хуже ситуация, если в лампе установлен драйвер с гасящим конденсатором. В них нагрузка на оставшиеся в живых светодиоды возрастает, но рост этот - небольшой.

Отдельный вопрос - о надёжности работы отремонтированных светодиодных ламп.

Перспективы их долгой и счастливой жизни можно прогнозировать как положительные.

Главный вклад в это внесёт немного снизившаяся тепловая мощность рассеяния: температурные "качели" станут менее жёсткими. Правда, это не касается ламп с драйверами на основе линейных стабилизаторов: там всего лишь произойдёт перераспределение тепла от светодиодов к чипу стабилизатора тока.

Ещё один фактор, в какой-то степени вероятностный, заключается в том, что первыми сгорели светодиоды, которые были "слабым звеном"; и есть шанс, что остальные светодиоды будут более счастливыми.
 

Ремонт начинаем со съёма купола (рассеивателя) лампы. Для этого просовываем шлиц отвёртки в щель между куполом и основой, и, проходя по кругу, приподнимаем купол над базой.

Купол с основой скреплён термостойким силиконовым клеем. Отделить купол будет немного легче, если лампу прогреть в горячей воде, под феном или иным способом.

Опыт показывает, что лампы стандартного типоразмера почти всегда можно вскрыть без повреждений; а малогабаритные лампы - наоборот, почти всегда повреждаются со стороны основы. После ремонта эти раны тоже залечиваются силиконовым клеем.

Если внутри лампы явно видны сгоревшие светодиоды, то просто их закорачиваем с помощью паяльника проволочными перемычками. Но припаивать перемычки прямо к контактам светодиодов сложно и не удобно.

Легче, на мой взгляд, процарапать краску на плате до металлизации, и уже к этим площадкам припаять перемычки. На следующих двух фото показаны процарапанные контактные площадки и припаянные к ним перемычки (для одной из перемычек был использован "готовый" контакт от светодиодного драйвера):

Но, в принципе, как паять перемычки  - к контактам светодиодов, или же к процарапанным площадкам, - это исключительно дело вкуса.

Кстати, я изготовлял перемычки из оголённой жилы кабеля "витая пара" для прокладывания локальной сети.
 

Если сгоревшие светодиоды не видны явным образом, то придётся заняться их прозвонкой.

Задача осложняется тем, что, в отличие от обычных одиночных светодиодов, которые можно прозвонить от стандартного источника напряжением 5 В, здесь потребуется относительно высоковольтный источник с напряжением 18-30 В, так как при низких напряжениях тройные или "шестерные" светодиоды просто не загорятся ни насколько.

Такой источник вряд ли найдётся в каждом доме, но зато во многих домах найдутся зарядные устройства для ноутбуков, которые обычно выдают напряжение 19-24 В. Надо только суметь к ним подключиться.

Для прозвонки светодиодов надо к щупам с подаваемым напряжением подключить резистор 1-5 кОм, чтобы прямой подачей высокого напряжения их невзначай не сжечь.

Если светодиод не загорелся, то надо попробовать перевернуть полярность (заодно Вы её и определите).
 

Если лампа мерцает от полноценного свечения до ослабленного, то это - самый сложный для диагностики случай.

Проблема осложняется тем, что она может быть естественной реакцией лампы на колебания сетевого напряжения, особенно, если сетевое напряжение - пониженное; или драйвер работает вблизи нижнего предела допустимого напряжения (недобросовестный производитель, или же драйвер на грани выхода из строя и вот-вот "отбросит контакты").

Кроме проблем собственно с драйвером, может быть проблема и с контактом проводника от драйвера к винтовой части цоколя (пара случаев будет описана далее).

Но чаще всего проблема - в светодиодах, и потому придётся сделать лампе вскрытие.

Для начала после вскрытия неплохо бы произвести поштучную прозвонку светодиодов - возможно, виновник найдётся таким простым способом.

Если не получилось (скорее всего), то придётся включить лампу и работать с ней "по живому".

Работы со включённой лампой настоятельно рекомендуется проводить в тёмных очках (или даже в двух).

Можно попробовать надавить по очереди неметаллическим предметом по очереди на каждый светодиод. Возможно, что какой-то из них отреагирует на нажатие.

И, наконец, последнее: попробовать поочерёдно их замыкать и смотреть, не прекратилось ли мерцание.

Если всё это не помогло, то потребуется сложный ремонт с осциллографом и т.п.

При всех работах на открытой лампочке строго соблюдаем технику безопасности!

Итак, с самой частой неисправностью и методом её устранения ознакомились. Но самый интересные случаи - как раз редкие; вот к ним и приступим.

5.1. Всё дело в контактах

Это, конечно, интересный случай, но, вероятно, не совсем редкий: плохой контакт в цоколе лампы. Во всяком случае, у меня оказалось две лампы с таким дефектом (из 10-ти сгоревших).

Этот случай оказался легко диагностируемым: лампа мерцала, а изнутри лампы было слышно характерное электрическое потрескивание.

На всякий случай для проверки я переставил лампу в другой светильник, но ситуация не поменялась.

В результате потребовалась разборка со снятием не только купола, но и платы со светодиодами (для доступа к цоколю изнутри).

Вскрытие показало, что провод, который идёт от драйвера к цоколю, соединён с цоколем не пайкой, а банально зажат между металлической и пластиковой частью цоколя. И держится этот провод плохо: болтается при малейшем приложенном к нему усилии в любую сторону.

Осмотр других ламп показал, что в них тоже проводник прижимается к резьбовой части цоколя без пайки или сварки (но в большинстве ламп это не приводит к проблемам).

Было принято решение запараллелить этот проводник другим с полноценной пайкой.

К счастью, оказалось возможным подпаяться к нижней части светодиодного драйвера без полной разборки лампы и его извлечения:

Затем я просверлил в цоколе отверстие, и изнутри лампы продел в него этот провод. А затем припаял его к цоколю снаружи лампы:

Затем, для надёжности крепления купола на базе, немного мазнул силиконовым клеем.

Закончилось всё благополучно: лампа стала светить, как должно. Разве что, пожалуй, стоило применить более термостойкий провод (МГТФ).

5.2. Бракоделы - они и в Китае бракоделы

Если неправильно (криво в прямом смысле слова) собрать лампу, то она тоже может выйти из строя.

Именно так и случилось с представленной на следующем фото лампой:

На этой фотографии надо обратить внимание, что левая сторона пластины со светодиодами утоплена ниже уровня ободка, на котором должна лежать; а правая - наоборот, приподнята выше.

В результате такой кривой сборки ухудшился тепловой контакт светодиодной пластины с алюминиевым "стаканом" лампы.

А затем уже хронический перегрев привёл к ускоренной деградации светодиодов и выходу одного из них из строя (лампа не прослужила и года).

Простое замыкание сгоревшего светодиода перемычкой вылечило бы лампу; но ненадолго, так как первопричина неисправности продолжила бы действие.

Поэтому пришлось пластину со светодиодами извлечь (при этом она ещё больше покривилась), замкнуть перемычкой сгоревший светодиод, выпрямить наиболее кривые места пластины плоскогубцами, и вставить её обратно.

Наиболее "тонкой" частью работы оказалось отделение пластины от проводников, идущих от цоколя.

Эти проводники были зажаты в миниатюрном разъёме, но, к счастью, без пайки. Я вставил в контакты разъёма тонкие иглы, чтобы слегка их раздвинуть, а затем уже с помощью отвёрточки достал пластину со светодиодами.

После ремонта лампа продолжила свою полезную работу почти без потери мощности.

5.3. Редкий гость с параллельными цепочками светодиодов

Ламп этого производителя (VOLPE) я давно не видел в продаже, но с добрых старых времён у меня светила одна такая лампа, и вдруг перестала:

Вскрытие показало интересную конструкцию.

Пластина со светодиодами оказалась не вставлена в стакан, а прикручена к нему шурупами:

После снятия пластины со светодиодами оказалось, что основа лампы - не "стакан", как у всех остальных, а закрытая со всех сторон конструкция; и на неё ещё нанесён слой термопасты для улучшения теплоотвода от светодиодов:

Поскольку светодиодный драйвер оказался расположен в закрытом со всех сторон пространстве, то достоверно установить его тип не удалось. Но он - из приличных: после ремонта лампа не мерцала.

Но самое интересное не в этом. Внимательный осмотр пластины со светодиодами показал, что на ней расположены две цепочки по 6 последовательных светодиодов, параллельно соединённых с контактами питания (во всех остальных лампах было только по одной "длинной" цепочке).

Далее методом прозвонки было установлено, что в каждой из них сгорело по одному светодиоду.

И вот это - очень важный момент. Если в лампе есть несколько параллельных цепочек, то после ремонта в каждой из них должно оставаться строго равное количество "живых" светодиодов! Лишние, даже "живые", светодиоды надо закоротить.

Иначе токовая нагрузка на более "короткую" цепочку окажется выше, и светодиоды в ней долго не проживут.

Фото отремонтированной этой лампы уже приводилось, но можно ещё раз посмотреть:

Так что здесь всё закончилось счастливо, в отличие от лампы в следующей главе.

5.4. Когда медицина бессильна

При жизни это была обычная малогабаритная лампа-"свечка". После того, как она сгорела, она была вскрыта; и вскрытие показало, что на границе между металлизацией на плате со светодиодами есть странные потемневшие линии, как будто под ними что-то горело:

Одну из дорожек с металлизацией я оторвал; и под ней оказалась обуглившаяся плата, служившая изоляционным слоем между светодиодами и алюминиевой основой:

Как такое могло произойти?!

Скорее всего, это было нечто вроде "цепной реакции". Сначала сгорел светодиод, а затем обуглившаяся (и потому электропроводная) часть платы стала сжигать соседние участки, и так далее до полного выгорания.

Как ни странно, светодиодный драйвер, расположенный под пластиной со светодиодами, оказался жив-здоров, и отдавал ток 55 мА (в качестве нагрузки при измерении использовалась лампа накаливания 75 Вт).

Кстати, при измерении выходных токов светодиодных драйверов нельзя напрямую к ним подключать мильтиметр - он может сгореть от тока разряда электролитического конденсатора на выходе драйвера. Обязательно нужно использовать какую-либо последовательную нагрузку (лампу, резистор и т.п.).

Светодиодный драйвер этой лампы был затем использован для ремонта, описанного в следующей главе, а всё остальное отправлено на свалку.

В итоговом отчёте эта лампа упоминаться не будет.

5.5. Геморрой по полной форме

Ничто не предвещало трудностей. Вскрытие лампы номинальной мощностью 14 Вт показало, что из-за плохого контакта проводников с платой места контакта разрушились и даже местами оплавились:

Но при этом прозвонка показала, что все светодиоды живы.

Так что задача казалась простой: восстановить контакт платы с проводниками от цоколя, и дело в шляпе!

Лампа, кстати, основана на стабилизаторе тока линейного типа.

При разборке оказалось, что лампа страдает ещё одной проблемой, описанной в одном из случаев выше: плохим контактом проводника с резьбовой частью цоколя (провод был зажат плохо и болтался).

Пришлось вместо него припаять новый провод (МГТФ), а центральный провод - удлинить, так как его кончик отгорел. Вот что получилось в цокольной части лампы после этих операций:

После этого лампа была вновь собрана, включена, и она заработала! Но не надолго...

Перед тем, как она снова сгорела, я успел замерить потребляемую мощность (оказалось 29 Вт - вдвое выше номинала!) и сделать температурный снимок:

Температура пластины со светодиодами составила 145 градусов; так что не удивительно, что после ремонта лампа прожила всего полчаса.

В данном случае можно точно констатировать причину выхода лампы из строя - неисправность чипа линейного стабилизатора тока.

Прозвонка светодиодов показала, что сгорел всего один из них. Так что, если заменить драйвер и закоротить сгоревший светодиод, то лампа снова должна жить.

Поскольку старый (сгоревший) драйвер расположен прямо на плате со светодиодами, то его надо отключить (во избежание неприятностей); а новый драйвер можно расположить либо сверху платы, либо под ней в цокольной части лампы.

В качестве драйвера я решил использовать уцелевший драйвер от описанной выше безнадёжно сгоревшей свечной лампы мощностью 7 Вт.

Конечно, ставить драйвер мощностью 7 Вт в лампу с номинальной мощностью 14 Вт - не совсем комильфо; но, учитывая возможный запас мощности в драйвере и укорочение цепочки светодиодов на 1 штуку, попробовать можно.

Получилась вот такая страшноватая конструкция:

Несмотря на жуткий вид, лампа стала работать нормально. Потребляемая мощность составила 9.8 Вт, так что драйвер всё-таки работает с перегрузкой, но пока не сгорел. :)

Для отключения старого драйвера был выпаян выпрямительный мост, а также откусаны два контакта чипа. Также был выпаян электролитический конденсатор просто для освобождения места под новый драйвер.

Резистор, ограничивающий бросок тока в момент включения, был оставлен; и новый драйвер был подключен через него.

В итоге, несмотря на успешное завершение этой эпопеи, надо отметить несколько чрезмерное количество выполненных работ.

6. Бывают ли вечные светодиодные лампы?

Совсем вечного в природе ничего нет; но если лампа - небольшая по мощности, а теплоотвод - хороший, то такая лампа может служить очень долго.

Например, вот эта лампа была куплена в 2013 году и уже 10 лет служит верой и правдой:

При этом лампа включается почти каждый день на несколько часов.

Секрет её долгожительства - прост: мощность лампы - всего 5 Вт, а теплоотвод - весьма развитой. Эх, сейчас таких не делают!

Тогда светодиодные лампы были ещё дорогими, и эта лампа стоила, кажется, около 5 долларов по тогдашнему курсу. Но она полностью себя оправдала.

7. Окончательная сборка отремонтированных ламп

Задача окончательной сборки - простая: закрепить купол на основании так, чтобы он не болтался, и, тем более, не мог соскочить.

У крупных ламп, если при их разборке базовая часть не была повреждена, особых проблем нет.

Купол имеет бортик-расширение в крае ободка, которое хорошо зацепляется с основой (которая, наоборот, сделана с бороздкой). Чтобы соединение было надёжнее, желательно края купола и основы очистить от старого клея (он может мешаться).

Для повышения прочности можно (но не обязательно) в места их соединения капнуть пару капель термостойкого силиконового клея. Много наносить клея не надо: а вдруг когда-то снова придётся лампу ремонтировать и разбирать?!

Если же края базовой части лампы были повреждены, то желательно все повреждённые места промазать клеем. Выглядеть это будет не слишком красиво, зато безупречно с точки зрения функциональности и электробезопасности:

В данном случае был использован термостойкий силиконовый клей серого цвета, выбранный за свою исключительную термостойкость (343 градуса!).

Купить его можно на Яндекс.Маркет, цена упаковки - от 180 рублей на день выхода статьи (в дальнейшем цена может меняться, проверяйте!). Реклама. ООО "Яндекс" ИНН 7736207543

Существует и аналогичный прозрачный термостойкий клей, но у него почему-то термостойкость хуже (только до 204 градусов). Вероятно, он тоже должен подойти, но это не проверено. Купить прозрачный термостойкий силиконовый клей тоже можно на Яндекс.Маркет. Реклама. ООО "Яндекс" ИНН 7736207543

Остаток клея после ремонта светодиодных ламп (его наверняка останется много) можно использовать, например, в радиолюбительских целях - для приклейки не слишком тяжелых радиаторов к микросхемам.

8. Итоги ремонта 9-ти ламп

Ни у одной из ламп не проверялась потребляемая мощность до ремонта, поэтому далее будет указана только номинальная мощность и потребляемая мощность после ремонта. В скобках будет указано число оставшихся "живых" светодиодов и через дробь - общее число светодиодов в лампе.

Наименование производителя указано просто для справки и какого-то важного смысла не несёт: любой производитель может выпускать лампу одной и той же мощности с разной начинкой.

"Старт" 15 Вт (15/16) - 12.3 Вт

"Старт" 15 Вт (15/16) - 11.5 Вт

"Старт" 10 Вт (15/15) - 9.3 Вт (исправлен контакт в цоколе)

"Эра" 14 Вт (15/16) - 9.8 Вт (заменён драйвер)

"Старт" 10 Вт (6/7) - 8.8 Вт

"Volpe" 12 Вт (10/12) - 7.4 Вт

"Эра" 6 Вт (4/5) - 4.2 Вт

"Старт" (свеча) 7 Вт (4/7) - 3.4 Вт

"Старт" (свеча) 7 Вт (3/7) - 2.6 Вт

9. Окончательный диагноз, итоги и выводы

Ремонт вышедших из строя светодиодных ламп оказался успешным - отремонтировано 9 из 10 ламп, и только одна отправлена в морг.

Мощность ламп после ремонта почти всегда оказывается ниже, чем до ремонта; но она всё ещё достаточна для полезного применения ламп.

Могут пригодиться даже наиболее пострадавшие лампы, в которых сгорело около половины светодиодов. Иногда бывают нужны лампы с небольшой мощностью, дающие мягкий приглушенный свет.

В большинстве случаев ремонт сгоревших светодиодных ламп - очень прост, и требует наличия только паяльника и прямых рук.

Более сложные случаи будут хорошим поводом углублённо разобраться в конструкции и схемотехнике светодиодных ламп и, тем самым, расширить свой кругозор с пользой для дела.

Что касается экономической стороны вопроса, то ремонт методом замыкания сгоревших светодиодов или блочной замены никаких затрат не требует, а экономию даёт (хотя и небольшую).

И, конечно, помним, что ремонтируя вышедшие из строя лампы, мы уменьшаем количество мусора и помогаем сохранить природу! Кто, если не мы сами, будет спасать нашу природу?!

Всем спасибо за внимание!
 

При ремонте и тестировании ламп было использовано следующее оборудование:

- Тепловизор UNI-T UTi260M (обзор)

- Портативный двухканальный цифровой осциллограф Hantek 2D72 (обзор)

- Самодельный датчик освещённости из солнечной панели от калькулятора (руководство по изготовлению)
 

Дополнительный материал: Устройство и ремонт линейных светодиодных светильников

  Ваш Доктор.
 15 апреля 2023 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!