Ремонт адресной светодиодной матрицы

Гайд по адресным светодиодным матрицам

ПРОЕКТЫ

В этом гайде речь пойдёт о матрицах из адресных светодиодных лент. Если вы не в курсе про адресные ленты, то рекомендую изучить вот эту статейку. Фишка адресной ленты в том, что мы можем управлять любым из подключенных светодиодов. Если уложить ленту так, чтобы светодиоды образовывали ровную сетку, то мы получим матрицу, у которой можно зажечь любой “пиксель”, а зажечь можно одним из 16,7 миллионов цветов и оттенков! (светодиоды RGB, яркость каждого цвета имеет 256 градаций (8 бит), соответственно для трёх цветов у нас 256*256*256=16,7 лямов, что есть привычные 24 бита цветовой глубины). То есть по сути получаем полноценный 24 битный дисплей сверхнизкого разрешения! Зачем такое разрешение в 2к18 году? Спроси у своего папы, во что он играл в детстве =)

Начнём с компонентов. Матрицу можно склеить самому, для этого понадобится адресная светодиодная лента, например самая популярная на чипах WS2812b. Да, сейчас есть уже более новая WS2813, но для наших целей она преимуществ не имеет. Целесообразно брать ленту с плотностью пикселей 60 светодиодов на метр для маленьких матриц (ячейка 1.7×1.7 см) и 30 светодиодов на метр для больших матриц (ячейка 3.3×3.3 см). Также есть светодиодные модули по типу “гирлянды”, их можно брать для ОЧЕНЬ БОЛЬШИХ матриц (ячейка 12×12 см). Рассмотрим матрицу 20×10 светодиодов: из ленты 60 LED на метр размер матрицы будет 34×17 см, из 30 LED на метр – 66×33 см, и из модулей – 240×120 см.

Также хитрые китайцы уже продают готовые матрицы нескольких размеров, причём очень выгодно: матрица 16×16 стоит 1500р, она состоит из 256 диодов с плотностью 100 штук на метр. Лента такой же плотности стоит 1000р за метр (за 100 светодиодов). Для склейки матрицы размером 16×16 понадобится 2.5 метра ленты, то есть 2500р. А готовая матрица стоит на 1000р дешевле. Абсолютно то же самое касается матрицы 32×8 пикселей. Есть ещё готовая матрица 8×8, она стоит 300р. И вот она выходит уже не так выгодно =) Для питания матрицы нужен блок питания на 5V, по току расскажу дальше. Ссылок оставляю несколько, ищите выгодные предложения и скидки (P.S. Я закупаюсь в BTF-Lighting)

ВАЖНО! Чем больше матрица, тем больше места занимает прошивка в памяти. Для прошивки GyverMatrixOS:

• В Arduino Nano/UNO/Pro Mini при использовании всех эффектов и режимов очень впритык вмещается матрица 16х16 (256 диодов), возможны зависания и перебои в работе;
• В Arduino Leonardo/Micro/Pro Micro вмещается около 400 светодиодов (матрица 20×20);
• В Arduino Mega вмещается около 1700 светодиодов (матрица 40×42)
• В ESP8266/NodeMCU/Wemos вмещается ГОРАЗДО больше светодиодов, но нужно понимать, что скорость обновления ленты зависит от количества светодиодов, и при 500 диодах будет 60 кадров в секунду (fps), при 1000 будет 30 fps, при 2000 будет 15 fps, т.е. ощутимые глюки в быстрых эффектах.

СБОРКА

Начнём с типов соединения матрицы, их всего два: последовательный и параллельный, + совмещённый вариант по питанию. Плюсы и минусы указаны на рисунке, для больших матриц предпочтительнее использовать параллельный тип, так гораздо лучше организуется питание. Но вот с ответвлениями силовых проводов придётся повозиться. Если делать матрицу из гирлянды модулей, то естественно проще сделать её зигзагом. Но обязательно проверить на разной яркости и убедиться, что тока хватает дальним светодиодам (при просадке напряжения заданный белый цвет уходит в желтизну (небольшая просадка) или в красный (сильная просадка напряжения). В этом случае питание нужно будет продублировать толстыми проводами к каждому отрезку ленты (к каждой строке матрицы).

Матрица подключается к Arduino согласно гайду об адресной ленте, далее идёт выжимка из него. Важные моменты:

• Логический пин Arduino соединён с пином DIN ленты (матрицы) через резистор с номиналом 220 Ом (можно брать любой в диапазоне 100 Ом – 1 кОм). Нужен для защиты пина Ардуино от перегрузки, т.е. ограничить ток в цепи (см. закон Ома);
• GND (земля, минус) ленты обязательно соединяется с пином GND Arduino даже при раздельном питании;
• Электролитический конденсатор по питанию Arduino нужен для фильтрации резких перепадов напряжения, которые создаёт лента при смене цветов. Напряжение конденсатора от 6.3V (чем больше, тем крупнее и дороже кондер), ёмкость – в районе 470 мкФ, можно больше, меньше не рекомендуется. Можно вообще без него, но есть риск нарушения стабильности работы!
• Конденсатор по питанию ленты нужен для облегчения работы блока питания при резких изменениях яркости матрицы. Опять же можно вообще без него, но есть риск нарушения стабильности работы!
• Мощность (и максимальный отдаваемый ток) блока питания выбирается исходя из размера матрицы и режимов, в которых она будет работать. Смотрите табличку и помните о китайских амперах, т.е. блок питания нужно брать с запасом по току на 10-20%! В таблице приведены значения тока потребления ленты.
• В прошивке GyverMatrixOS версии 1.2 и выше настраивается ограничение тока системы. Как это работает: в настройках скетча есть параметр CURRENT_LIMIT, который задаёт максимальный ток потребления матрицы в миллиамперах. Ардуино будет делать расчёт на основе цветов и яркостей светодиодов и автоматически уменьшать яркость всей матрицы, чтобы не допустить превышения установленного лимита по току на особо “жрущих” режимах. Это очень крутая функция!

Чтобы матрица выглядела как мечта любителя 8-ми битной классики, нужно сделать следующее:

• Разграничить светодиоды объёмной решёткой (собрать из дерева/пластика/напечатать на 3D принтере)
• Поверх решётки положить рассеиватель (калька/бумага для запекания/полупрозрачный пластик)
• Затемнить “экран” матрицы (мусорный пакет/светлая тонировочная плёнка для окон)

2 и 3 пункт можно заменить матовым полупрозрачным тёмным плексигласом, рекламщики используют его как раз для создания светодиодных дисплеев!

Посмотреть на мою реализацию корпуса можно в видео про матрицу, файлы для 3D печати есть в архиве с проектом.

Источник

Ремонт светодиодных прожекторов

Светодиодный прожектор. Теория и практика ремонта своими руками.

Светодиодные прожектора сегодня – весьма популярная вещь. Но, как и любая электроника, прожектора сравнительно часто ломаются.

Ремонту светодиодных прожекторов своими руками и будет посвящена сегодняшняя статья.

Вся теория по устройству светодиодных прожекторов и терминология изложена в предыдущей статье, а здесь – практика для домашних умельцев.

Прожектор не горит – с чего начать?

Первым делом, надо убедиться, что питание 220 В на драйвер подается. Это Азы. Далее остается решить, что неисправно – LED драйвер или LED матрица.

Проверяем драйвер

Напоминаю, что слово “драйвер” – это маркетинговый ход для обозначения источника тока, предназначенного под конкретную матрицу с определенным током и мощностью.

Для того, чтобы проверить драйвер без светодиода (вхолостую, без нагрузки), достаточно просто подать на его вход 220В. На выходе должно появиться постоянное напряжение, по значению чуть большее, чем верхний предел, указанный на блоке.

Например, если на блоке драйвера указан диапазон 28-38 В, то при включении его вхолостую напряжение на выходе будет примерно 40В. Это объясняется принципом работы схемы – для поддержания тока в заданном диапазоне ±5% при увеличении сопротивления нагрузки (вхолостую = бесконечность) напряжение тоже должно увеличиваться. Естественно, не до бесконечности, а до некоторого верхнего предела.

Однако, этот способ проверки не позволяет судить об исправности светодиодного драйвера на 100%.

Дело в том, что встречаются исправные блоки, которые при включении вхолостую, без нагрузки, или вообще не запустятся, или будут выдавать непонятно что.

LED – драйвер 20 Вт. Стабильный выходной ток 600 мА, напряжение 23-35 В.

Например, если написано Output 23-35 VDC 600 mA, то сопротивление резистора будет от 23/0,6=38 Ом до 35/0,6=58 Ом. Выбираем из ряда сопротивлений: 39, 43, 47, 51, 56 Ом. Мощность должна быть соответственная. Но если взять 5 Вт, то на несколько секунд для проверки его хватит.

Внимание! Выход драйвера, как правило, гальванически развязан от сети 220В. Однако, следует быть осторожным – в дешевых схемах трансформатора может не быть!

Если при подключении нужного резистора напряжение на выходе – в указанных пределах, делаем вывод, что светодиодный драйвер исправен.

Проверяем светодиодную матрицу

Для проверки можно использовать лабораторный блок питания, примерно такой. Подаем напряжение заведомо меньшее, чем номинал. Контролируем ток. Светодиодная матрица должна загореться.

Контролируем ток дальше и аккуратно повышаем напряжение так, чтобы ток достиг номинала. Матрица будет гореть полной яркостью. Подтверждаем, что она на 100% исправна.

Что делать, если мощность светодиодного модуля неизвестна

Бывают ситуации, когда имеется светодиодный чип, но его мощность, ток и напряжение неизвестны. Соответственно, его затруднительно купить, а если он исправен, то непонятно, как подобрать адаптер.

Для меня это было большой проблемой, пока я не разобрался. Делюсь с вами, как по внешнему виды светодиодной сборки определить, на какое она напряжение, мощность и ток.

К примеру, имеем прожектор с такой светодиодной сборкой:

9 диодов. 10 Вт, 300 мА. На самом деле – 9 Вт, но это в пределах погрешности.

Дело в том, что в светодиодных матрицах прожекторов используются диоды мощностью 1 Вт. Ток таких диодов равен 300…330 мА. Естественно, всё это примерно, в пределах погрешности, но на практике работает точно.

В данной матрице 9 диодов включены последовательно, ток у них один (300 мА), а напряжение 3 Вольта. В итоге, общее напряжение 3х9=27 Вольт. Для таких матриц нужен драйвер с током 300 мА, напряжением примерно 27В (обычно от 20 до 36В). Мощность одного такого диода, как я говорил, около 9 Вт, но в маркетинговых целях этот прожектор будет на мощность 10 Вт.

Пример 10 Вт – немного нетипичный, из-за особенного расположения светодиодов.

Другой пример, более типичный:

Светодиодная сборка для прожектора 20 Вт

Вы уже догадались, что два горизонтальных ряда точек по 10 шт – это светодиоды. Одна полоска – это навскидку 30 Вольт, ток 300 мА. Две полоски, соединенные параллельно – напряжение 30 В, ток в два раза больше, 600 мА.

Ещё пара примеров:

5 рядов (зиг-заг) по 10 светодиодов.

Итого – 50 Вт, ток 300х5=1500 мА.

Матрица 7 рядов по 10 светодиодов

Итого – 70 Вт, 300х7=2100 мА.

Думаю, продолжать не смысла, уже всё понятно.

Немного другое дело с светодиодными модулями на основе дискретных диодов. По моим подсчетам, там один диод, как правило, имеет мощность 0,5 Вт. Вот пример матрицы GT50390, установленной в прожекторе 50 Вт:

Светодиодный прожектор Navigator, 50 вт. Светодиодный модуль GT50390 – 90 дискретных диодов

Если, по моим предположениям, мощность таких диодов – 0,5 Вт, то мощность всего модуля должна быть 45 Вт. Схема его будет такой же, 9 линеек по 10 диодов с общим напряжением около 30 В. Рабочий ток одного диода – 150…170 мА, общий ток модуля – 1350…1500.

У кого другие соображения на этот счет – милости прошу в комментарии!

Ремонт драйвера светодиодного прожектора

Ремонт лучше начать с поиска электрической схемы Led драйвера.

Как правило, драйвера светодиодных прожекторов строятся на специализированной микросхеме MT7930. В статье про Устройство прожекторов я давал фото платы (невлагозащищенной) на основе этой микросхемы, ещё раз:

Светодиодный прожектор Navigator, 50 вт. Драйвер. Плата GT503F

Светодиодный прожектор Navigator, 50 вт. Драйвер. Вид со стороны пайки

Внимание! Информация по схемам драйверов и ещё немного по ремонту вынесена в отдельную статью!

Замена светодиода

При замене светодиодной матрицы хитростей особых нет, но нужно обратить внимание на следующие вещи.

• старую теплопроводную пасту тщательно удалить,
• нанести теплопроводящую пасту на новый светодиод. Лучше всего это делать пластиковой карточкой,
• закрепить диод ровно, без перекосов,
• удалить лишнюю пасту,
• не перепутать полярность,
• при пайке не перегревать.

Обратная сторона светодиодной матрицы, на которую наносится теплопроводная паста при монтаже

При ремонте светодиодного модуля, состоящего из дискретных диодов, прежде всего нужно обратить внимание на целостность пайки. А потом уже проверять каждый диод подачей на него напряжения 2,3 – 2,8 В.

Где брать запчасти для ремонта

Если нужен оперативный ремонт, то лучше всего, конечно, сбегать в магазин через дорогу.

Но если вы занимаетесь ремонтом на постоянной основе, то лучше поискать там, где дешевле. Рекомендую это делать на известном сайте АлиЭкспресс.

На этом заканчиваю. Призываю соратников делиться опытом и задавать вопросы!

Источник

Как заменить в LED лампе
неисправные светодиоды и драйвер матрицей на 220 В

Если в светодиодной лампе перегорело много светодиодов и еще вышел из строя драйвер, то ее ремонт экономически не целесообразен, стоимость запчастей может превысить стоимость новой лампы.

Недавно в продаже появились дешевые малогабаритные светодиодные матрицы с интегрированным драйвером мощностью от трех ватт, собранные на алюминиевой печатной плате.

Такую светодиодную матрицу можно подключать напрямую к сети 220°В, так как драйвер на микросхеме YZ1000AE или CYT1000A установлен на плате рядом с матрицей.

Решил попробовать отремонтировать полностью неисправную LED лампочку, в которой вышли из строя диоды и импульсный драйвер. Такая технология реставрации проверена мной ранее при ремонте нескольких светодиодных прожекторов, которые работают на крыше здания безотказно более двух лет.

Подготовка радиатора и установка матрицы

Лампочка провалялась много лет, и по сравнению с современными лампами имела массивный радиатор, что исключало, перегрев светодиодов матрицы. Поэтому хорошо подходила для реставрационного ремонта.

Светодиоды были выпаяны и с поверхности платы удалены остатки припоя и лака. Далее, с учетом уже имеющихся отверстий плата с матрицей была приложена на теплоотвод ремонтируемой лампы и отмечены точки крепления.

Далее в двух местах с помощью керна были намечены точки сверления, просверлены отверстия ⌀2,5 мм и нарезана резьба М3.

На следующем шаге двумя винтами с гроверами плата с матрицей была закреплена на основании светодиодной лампы и припаяны технологические провода для проверки ее работы.

На матрицу было подано напряжение 220 В в течение нескольких часов. Ребра радиатора на ощупь были чуть теплыми. Матрица тоже нагревалась слабо, поэтому температуру мультиметром не измерял.

После электропрогона матрица была снята с радиатора и на его поверхность нанесена с помощью ненужной пластиковой карты тонким равномерным слоем теплопроводящая паста.

Далее матрица была окончательно закреплена на радиаторе. Осталось только снизить пульсации света, так как планировалась установка светодиодной лампы в настольный светильник для тонких работу и увеличить мощность.

Измерение мощности показало, что мощность матрицы соответствует заявленной производителем. 220В×0,015А=3,3Вт. Если светодиодная лампа предназначается для работы в местах общего пользования, то можно ее собрать и на этом работа будет законченной.

Увеличение мощности светодиодной лампы
и снижение пульсаций светового потока

Матрица специально покупалась мощностью 3 Вт, так как планировалась ее доработка – увеличение мощности до 7 Вт со снижением коэффициента пульсаций. Для решения поставленной задачи потребовалось подключить матрицу через классический конденсаторный драйвер для светодиодных ламп, показанный на схеме.

Работает драйвер следующим образом. Питающее напряжение 220 В переменного тока поступает на конденсатор С1, который ограничивает величину тока до заданной. Далее ток течет через выпрямительный мост, который преобразует его в постоянный. Для сглаживания пульсаций служит С2.

Резистор R1 и R2 служат для разрядки конденсаторов при отключении лампы от сети. Их номинал может быть от 100 до 1000 кОм, мощность любая.

Драйвер был взят готовый от перегоревшей светодиодной лампы. Сначала в драйвере был закорочен конденсатор С1 с целью подачи выпрямленного напряжения и сглаживания пульсаций светового потока. При измерении мощности оказалось, что она составила 11 Вт, что для настольной лампы было много.

Поэтому был установлен токоограничительный конденсатор С1, с помощью которого мощность была снижена до 7 Вт. Емкость С1 подбиралась экспериментально. С увеличением емкости ток увеличивается.

На плате с матрицей стоит применяемый практически во всех светодиодных лампах диодный мост MB10F рассчитанный на работу при напряжении до 1000 В и величину тока до 1 А. Поэтому электролитический конденсатор С2 можно было припаять с соблюдением полярности прямо к выходу моста, а токоограничивающий конденсатор С1 впаять в разрыв одного из проводов. Но я не стал так делать, драйвер валялся без дела и проще было применить его, благо места внутри лампы было достаточно.

Так как пластмассовое кольцо, соединяющее радиатор лампы с цоколем развалилось, то пришлось подбирать его от другой лампы. Идеально подошло от светодиодной лампы ЭРА 7 Вт, показанной на фотографии. От этой лампы пришлось отказаться, так как после трех замен светодиодов она опять перегорела.

Для использования цоколя в модернизируемой светодиодной лампе нужно из него извлечь драйвер. При этом желательно не оторвать провода от контактов цоколя. Центральный контакт можно поддеть острым инструментом, и он легко извлечется. С проводом он соединяется за счет трения.

А вот резьбовую часть цоколя снять сложно и лучше проводник, идущий к ней от старого драйвера выпаять из платы для последующей припайки к нему провода от нового драйвера.

Так как на плате есть оголенные участки проводников, а теплоотвод металлический, то для исключения замыкания плата была покрыта куском пластика и зафиксирована хомутом.

Перед завершением сборки модернизированная светодиодная лампа была еще раз проверена путем вкручивания цоколя в патрон подключенный к сети 220 В.

Отремонтированная светодиодная лампа путем модернизации по внешнему виду практически не изменилась, только добавилось два ватта мощности и свет стал ламинарным, практически без пульсаций светового потока. Работает лампа уже более полугода и радиатор нагревается до температуры не более 70°С. Полагаю, что работа матрицы в таких комфортных условиях будет долговечной.

Источник