Ремонт диодного прожектора 100w

Как отремонтировать светодиодный прожектор
увеличив мощность в три раза

Светодиодные матрицы с каждым годом совершенствуются и недавно производители освоили новый вид матриц для прожекторов, которые можно подключать непосредственно к питающей сети переменного тока 220 В.

Простота подключения, не нужен дорогой драйвер, ряд матриц представлен мощностью от 10 до 50 Вт. Решил изучить достоинства и недостатки этого вида LED матриц на практике.

Лет пять назад пришлось ремонтировать два светодиодных прожектора. В одном из них сгорела матрица и драйвер, а во втором только драйвер. Из двух удалось починить один. Второй с перегоревшей матрицей и драйвером с тех пор пылился на полке. Решил его отремонтировать с использованием современной LED матрицы.

На Алиэкспресс было куплено две матрицы RoHS F4054 мощностью 10 Вт за два доллара, одна про запас, мало ли что произойдет при испытаниях. Кстати, числа в маркировке после буквы F обозначают ширину и длину матрицы в миллиметрах. Приобретенная матрица имела размер 40×50 мм.

Проверка и разработка схемы подключения LED матрицы

При подключении матрицы, установленной на массивный радиатор, к сети 220 В, она засветилась, ток потребления составил около 45 мА, что соответствовало заявленной мощности продавцом. Но пульсации света с частотой 100 Гц были большими. Ведь в матрице не было электролитического конденсатора.

Для уличного освещения такой прожектор подойдет, но я планировал использовать его для освещения предметов при фотографировании, где нужен минимальный коэффициент пульсации светового потока.

Как известно, светодиоды работают от постоянного напряжения, и при подключении к переменному напряжению в электрической схеме любого драйвера на входе устанавливается выпрямительный мост.

Исходя из этого, решил попробовать запитать светодиодную матрицу постоянным напряжением. Для этого был использован драйвер на токоограничивающем конденсаторе (он был выпаян, а контактные площадки замкнуты) светодиодной лампы и конденсатор емкостью 150 мкФ на напряжение 400 В.

Испытания подтвердили правильность идеи. Матрица засветила ярким ровным светом. Проверка светового потока на мерцание показала полное его отсутствие. Осталось только все детали разместить в корпус прожектора.

Электрическая схема подключения
LED матрицы со встроенным драйвером

В результате проведенных экспериментов получилась, показанная на чертеже, электрическая схема подключения матрицы со встроенным драйвером к питающей сети переменного тока 220 В.

Напряжение переменного тока поступает через предохранитель F1 на ток защиты 2 А и токоограничивающий резистор R1 номиналом 4,7 Ом на выпрямительный мост VD1-VD4, собранный на диодах 1N4004. К выводам моста подключен электролитический конденсатор С1 и параллельно ему светодиодная матрица.

В момент включения прожектора конденсатор С1 разряжен, и поэтому его сопротивление равно нулю. Для защиты диодов моста от больших токов служит R1. Предохранитель служит для защиты электропроводки в случае пробоя диодов или конденсатора.

К выпрямителю можно подключать светодиодные матрицы, рассчитанные на 220 В переменного тока мощностью от 10 до 50 Вт. Но тут есть некоторые особенности, о которых будет рассказано ниже. Полярность подключения матрицы значения не имеет.

Ремонт прожектора

Ремонт заключался в демонтаже перегоревшей матрицы и неисправного драйвера и установки современной светодиодной матрицы с встроенным драйвером, и дополнительной схемы выпрямительного моста с электролитическим конденсатором в корпус прожектора.

Установка LED матрицы

Для того чтобы добраться до матрицы необходимо снять защитное стекло и рефлектор, для чего понадобилось открутить четыре винта.

Для удаления матрицы нужно отпаять или откусить бокорезами провода и открутить еще четыре винта. Кода матрица была снята, то стало ясно, почему она сгорела. Теплопроводящая паста покрывала ее подложку не по всей поверхности.

В дополнение, место установки было окрашено, и еще вокруг крепежных резьбовых отверстий имелись выступающие площадки, как и вокруг непонятных прямоугольных углублений. Налицо конструкторская недоработка и небрежная сборка производителем прожектора.

Сгоревшая матрица имела размеры 20×20 мм, а устанавливаемая – 40×60 мм, поэтому пришлось делать новые крепежные отверстия. При разметке еще пришлось сдвинуть матрицу относительно центральной оси, чтобы крепежные отверстия не попали в теплоотводящие ребра корпуса. В дополнение также надо было оставить одно из двух отверстий для прокладки проводов. Сверлить новое отверстие для проводов не хотелось, так как штатное герметично соединялось с задней частью прожектора.

После разметки было просверлено четыре отверстия диаметром 2 мм и затем в них нарезана резьба метчиком М2,5.

Примерка показала, что все сделанные отверстия точно совпали с крепежными отверстиями матрицы. Если бы немного промахнулся, то отверстия в матрице можно пропилить с помощью надфиля. Рядом с ними нет токоведущих дорожек и элементов.

На следующем шаге с помощью наждачной бумаги средней зернистости необходимо подготовить теплоотводящую поверхность, сняв краску и удалив выступающие бугры.

После десяти минут работы поверхность стала идеально ровной и готовой для крепления матрицы. Оставшиеся крепежные отверстия имеют небольшую площадь и на отвод тепла влиять практически не будут.

Для хорошего теплового контакта подложки матрицы с алюминиевым корпусом прожектора, который одновременно является и радиатором, место их соединения необходимо покрыть тонким слоем специальной теплопроводящей пасты. Размазывать пасту удобно с помощью банковской карты или визитки. Паста продается в магазинах компьютерной техники, можно заказать на Алиэкспресс при покупке матрицы.

Матрица закреплена в корпусе с помощью винтов М2,5 с плоскими шайбами для увеличения площади прижатия. Залудить контактные площадки матрицы и припаять провода лучше перед установкой. Провода я использовал с двойной изоляцией, но для надежности целесообразно использовать специальный термостойкий провод. У меня такого достаточной длины под руками не оказалось.

Рефлектор прожектора имел отверстие для светового потока матрицы недостаточного размера, пришлось его после разметки дорабатывать.

Для этого с помощью мини дрели и наждачного диска рефлектор был пропилен по граням. Края загнуты плоскогубцами, и лишний металл отрезан ножницами.

На фотографии показан результат работы по установке LED матрицы с драйвером на подложке. Вся ее светоизлучающая поверхность открыта для светового потока.

Установка в прожектор диодного моста и конденсатора

Печатную плату ради монтажа шести радиоэлементов изготавливать не стал, тем более, что в наличии была подходящая плата от драйвера светодиодной лампы. Выпаял из нее лишние элементы, впаял предохранитель и токоограничивающий резистор.

Провода, идущие от светодиодной матрицы, были припаяны непосредственно к выводам конденсатора, а его выводы уже к плате. Один из проводов сетевого шнура был припаян к плате, а второй на вывод включателя, а с него уже к плате.

Для изоляции печатной платы была использована укороченная упаковка от драже Тик-Так. Идеально подошла по размерам. Под сетевой шнур в упаковке была сделана прорезь.

Светодиодный прожектор отремонтирован без использования драйвера, и можно приступать к его испытаниям. При первом включении он не засветил. Оказалось, что установленный предохранитель на ток защиты 1 А не выдержал пускового тока зарядки конденсатора и перегорел.

Величину токоограничивающего сопротивления увеличивать не хотелось, поэтому пришлось установить предохранитель на 2 А. При многократном включении, выключении и длительной работе прожектор светил безотказно. Корпус нагревался незначительно.

Измерение мощности матрицы с встроенным драйвером

При прогоне прожектора показалось, что он светит намного ярче, чем десятиватный. Решил сравнить его с таким же, но со штатной матрицей и драйвером. Подозрение подтвердилось.

Измеренный ток потребления составил 132 мА, вместо положенных 45 мА. При проверке матрицы перед установкой без выпрямительного моста ток составлял около 45 мА. Следовательно, при питании матрицы постоянным током ее мощность увеличилась с 10 Вт до 29 Вт, что в результате и вызвало увеличение светового потока. Это стало приятной неожиданностью, хотя вполне объяснимой. Для определения мощности нужно величину напряжения умножить на величину тока.

На светодиодах падает напряжение и при включении их последовательно суммарное может составлять 100 и более вольт. Поэтому при питании от переменного тока светодиоды светят только во время, когда размах синусоиды превысит этот порог. При питании матрицы постоянным напряжением светодиоды светят непрерывно. Поэтому и увеличилась мощность светового потока.

Измерение температурного режима работы светодиодов

Хотя на ощупь корпус прожектора нагревался незначительно, но напрашивался вопрос о возможном перегреве LED матрицы в связи с увеличением подаваемой на нее мощности в три раза. Поэтому решил измерять температуру ее подложки.

Для этого в оставшееся в корпусе прожектора отверстие от провода, ведущее к подложке матрицы была вставлена термопара мультиметра.

Задняя крышка была закреплена на корпусе. Прожектор во включенном состоянии в самом плохообтекаемом воздушным потоком положении, излучающей стороной свет положен на горизонтальную плоскость. За полчаса работы прожектора температура прекратила увеличиваться и при температуре окружающей среды 21°C достигла 60°C. Перегрев матрицы составил 39° градусов.

Согласно технической документации срок службы светодиодных матриц при нагреве подложки до 60°C, а кристаллов до 80°C составляет 50 000 часов.

Следовательно, можно сделать вывод, что конструкция исследуемой десяти ваттной светодиодной матрицы с встроенным драйвером и габаритные размеры корпуса прожектора позволяют при качественной установке матрицы обеспечить безопасный тепловой режим ее работы.

Заключение

Затратив 1,5$ и пару часов на самостоятельный ремонт старого светодиодного прожектора с неисправной матрицей и драйвером, удалось увеличить его мощность с 10 Вт до 29 Вт и практически исключить пульсации светового потока.

Пылится на полке у меня еще один подобный неисправный прожектор мощностью 50 Вт, матрица уже заказана. В ближайшее время планирую его отремонтировать по такой же технологии и результаты опубликовать в этой статье.

Источник

Как самостоятельно отремонтировать светодиодный прожектор

Хотя светодиодная техника (в том числе прожекторы) отличается повышенной надежностью, она тоже иногда выходит из строя. Ремонт светодиодных прожекторов позволяет устранить большинство неисправностей, когда нужно восстановить работоспособность устройства. Ремонтные работы актуальны не только, когда устройство светит недостаточно ярко, но также в случае, если оно полностью перестало работать.

Принцип работы и схема

ЛЕД-прожектор (LED) имеет в своем составе такие компоненты:

• светодиоды (обеспечивают свечение);
• драйверы (управляют работой устройства);
• корпус;
• рассеиватель света (позволяет повысить коэффициент полезного действия светильника);
• линзы (контролируют форму, цвет и некоторые другие характеристики потока света).

Прожектор функционирует благодаря слаженным действиям нескольких его компонентов, в том числе оптики, источника электропитания, драйверов и теплоотводящих устройств. Во внутренней части корпуса расположены световые диоды, а также небольшие по размеру электронные компоненты. Источник электропитания подает напряжение на светодиоды, где происходит трансформация тока в световой поток. Благодаря указанным действиям обеспечивается свечение прибора.

На рисунке ниже представлена стандартная электрическая схема для драйвера электронного прожектора.

Что касается принципа работы драйвера, то он не отличается на разных прожекторах. Питание от электросети поступает на вход драйвера, минуя предохранитель F1. Далее происходит фильтрация при помощи LC-элементов и выпрямление за счет диодного моста. Сглаживание осуществляется электролитическим конденсатором (С13). Постоянное напряжение (280 В) образуется на конденсаторных выводах.

От электролитического конденсатора напряжение направляется по токоограничивающим резисторам к стабилитрону (D12) и выводу № 6 описываемой микросхемы. Стабилитрон отвечает за 9-вольтное электропитание микросхемы, что является основным фактором, обеспечивающим функционирование драйвера. От конденсатора C13 ток идет через трансформаторную обмотку (T1.1) через выводную часть полевого транзистора (Q1).

Обратите внимание! Величина тока, идущего через световые диоды, зависит от параметров сопротивления резисторов, стоящих на микросхеме.

Признаки неисправности прожектора

Наиболее часто встречающиеся признаки неправильно работающего прожектора:

• лампа не разгорается, хотя питание включено;
• мерцает световой диод;
• свечение слишком тусклое, так как лампа горит слабо — не на всю мощность;
• оттенок светового потока стал неестественным.

Также могут присутствовать и другие признаки, в том числе физическое нарушение структуры корпуса, деформация диода, перегоревшая электропроводка.

Причины поломки

Возможные причины неправильной работы прожектора:

• нестабильно работающая электрическая сеть (перепады напряжения, выходящие за рамки рабочего тока);
• короткое замыкание фазы на корпус прибора или на нейтраль;
• некорректное подключение;
• перенапряжение;
• использование сверхтоков.

При указанных нарушениях возможен выход из строя платы, на которой установлены драйверы, преобразователи напряжения и тока, подающие питание на кристаллы матрицы. В прожекторной матрице допускается повреждение от 3 до 5 кристаллов. Если количество неисправных кристаллов больше, прожектор не сможет работать с достаточной степенью функциональности и понадобится замена матрицы.

Диагностика

Прежде всего необходимо установить причину неисправности светодиодного прожектора. В качестве примера расскажем о проверке работоспособности прямоугольного прожектора Volpe с матрицей, включающей 9 диодов. Общая мощность светильника — 10 Вт. Световой поток составляет 750 лм.

Проверка осуществляется в следующем порядке:

1. Осматривают проводку на физическую целостность. Проверяют отсутствие обрывов, прогоревшей изоляции, перегибов кабеля. Цель состоит в том, чтобы убедиться в отсутствии разрывов токопроводящей жилы.
2. Проверяют корпус устройства, а также светодиодную матрицу на наличие повреждений механического характера (деформации, сколы, трещины).
3. Следующая задача: проверить входное напряжение, для чего открывают заднюю панель корпуса. Входное напряжение должно составлять 220 В (переменный ток). Если напряжение отсутствует, причина поломки не в светильнике, а в электрической цепи. Измерения осуществляют стандартным мультиметром. Норма выходного напряжения — 12 В (постоянный ток).

1. Если отсутствует выходное напряжение, поломку ищут на плате преобразователя. Осматривают контакты на предмет окисления, ищут трещины оловянного покрытия на участках пайки или перегоревших элементов.
2. Если вышеуказанные способы проверки не дали результата, тестируют работоспособность матрицы.

Замена деталей

Устранение обрывов проводки не требует особенной квалификации от домашнего мастера. Гораздо сложнее найти и исправить поломку на печатной плате, драйвере, преобразователе напряжения или матрице. Без специальных знаний тут не обойтись. Также понадобится умение работать с диагностическими приборами и паяльником.

Ремонту или замене могут подлежать такие детали:

• ограничивающий конденсатор;
• блок питания;
• драйвер;
• матрица.

Конденсатор для ограничения тока

Данный компонент является причиной неисправности, когда лампа прожектора горит неравномерно, постоянно мерцая. Связана такая проблема обычно с тем, что производители, стремясь сэкономить, устанавливают токоограничитель, не соответствующий по характеристикам драйверу.

Блок питания

Частой причиной неправильной работы прожектора является поломка блока питания. В такой ситуации можно приобрести новый блок питания или подобрать данную деталь от другого устройства (например, от принтера). Если решено купить новый блок, рекомендуется взять его с собой в магазин, так как на корпусе указаны его технические характеристики. Чтобы достать блок, вначале нужно разобрать прожектор.

Драйвер

В маломощных моделях часто отсутствует блок питания. В таких случаях вместо блока используется драйвер светодиодного типа. Так как диод не способен получить электропитание прямиком из сети (нужен переменный ток, отличный от сетевого), то и задействуется драйвер. Устройство функционирует с учетом рабочей температуры и времени, изменяя выходной ток, поступающий на светодиод.

Для замены драйвера следует разобрать прожектор, чтобы установить технические параметры драйвера, а затем обратиться в магазин. Так же, как и в случае с блоком питания, можно подобрать подходящий драйвер из другого устройства.

Матрица

Самой распространенной причиной неисправности прожектора является чрезмерный нагрев матрицы, что приводит к перегоранию предохранителей. Прожектор разбирают, после чего достают испорченную матрицу. Для этого откручивают четыре винта и отпаивают токопроводящие детали. Далее наносят слой термопасты на светодиод и припаивают обратно токопроводящие части. Завершают операцию прикручиванием на место матрицы.

В некоторых случаях проводка в матрице идет через отверстия подложки. Она выступает в качестве матричного радиатора. На участках перехода провода должны быть покрыты изоляционным слоем (в первую очередь речь идет о проводе плюса). Это позволит избежать короткого замыкания на корпус устройства.

Совет! До замены матрицы следует очистить подложку и участок, куда она будет установлена. Данные места рекомендуется обработать теплопроводным составом.

Нельзя нарушать форму матрицы. Рекомендуется использовать только «родные» винты, чтобы не нарушить конструкцию. Также не следует забывать о полярности: красный проводок — плюс, черный или синий — минус, зелено-желтый провод направляют на корпус.

При обнаружении хотя бы 2-3 перегоревших диодов не следует дожидаться полного выгорания матрицы. В любом случае устройство уже не способно нормально функционировать, в результате чего драйверы и преобразователь напряжения вскоре выйдут из строя.

Обратите внимание! Если матрица не работает с залитым компаундным элементом, восстановлению она не подлежит.

Печатная плата преобразователя напряжения

Если при проверке платы найдены очевидные признаки перегоревших элементов, понадобится ремонт устройства. На рисунке ниже представлена схема преобразователя для прожектора.

До того, как заменить неработающие части, следует выполнить прозвон светодиодов. Вначале отпаивают одну из ножек платы, так как прозвон впаянных элементов не даст корректного результата. Если появится необходимость, перегоревшие детали меняют на новые.

Ремонт прожектора небольшой мощности

В виде примера рассмотрим ремонт прожектора СДО01-10. Мощность устройства — 10 Вт. Внешний осмотр показывает отслоение защитного покрытия на одном из прожекторов. Также присутствуют темные пятна на излучающей свет поверхности матрицы.

Ремонт матрицы с испорченным светодиодным излучателем возможен, но такая деталь недешева. Стоимость достигает 40-50 % от цены всего прожектора. К тому же, приобретение новой матрицы представляет еще одну сложность — на светодиодах чаще всего отсутствует маркировка. Вследствие этого выяснить разновидность излучателя непросто.

Для упрощения задачи устанавливаем драйвер прожектора с перегоревшей матрицы на светильник с исправной матрицей. На старом драйвере перегорел защитный резистор (его номинал составляет 1 Ом), что указывает на пробой диода в диодном мосте на переходе от ключевого резистора к управляющему. Однако замена драйвера не привела к восстановлению функциональности прожектора.

После дальнейшей проверки выявлен обрыв оптической пары обратной связи. Замена пары дала результат — светильник заработал.

Ремонт мощного прожектора

Предметом рассмотрения является модель мощного прожектора СДО01-30. Устройства подобного типа применяются для освещения больших помещений (например, промышленного назначения).

Вначале снимаем заднюю панель с прожектора и проводим визуальный контроль состояния радиодеталей на печатной плате. Обращаем внимание на элементы, имеющие подозрительный вид (нагар, деформации и т.п.).

Далее осматриваем печатную плату (вытащив ее из прожектора) со стороны полупроводников. Осмотр показал наличие пары перегоревших резисторов: R8 (на 2 Ом) и R22 (на 1 Ом). Резисторы с низким сопротивлением чаще всего перегорают из-за высокого тока, проходящего через них в случае пробоя полупроводников или конденсаторов.

По соседству с резисторами располагается полевой транзистор SFV4N65F. Прозвон определил его неисправность. Поскольку схемы прожектора не оказалось в наличии, номиналы резисторов, которые сгорели, выясняем путем разборки исправного светильника такой же модели.

Вышедшие из строя резисторы, а также транзистор, выпаиваем. Заменяем их на новые детали.

Полезные рекомендации

Несколько полезных советов по ремонту светодиодных прожекторов:

1. При замене матрицы обязательно обращать внимание на полярность.
2. Обязательно удалять отвердевшую теплопроводную пасту под матрицей.
3. Обезжиривание поверхности следует осуществлять спиртом.
4. При пайке не нужно перегревать поверхность. Время на пайку — до 2 секунд. Если перегреть матрицу, произойдет разрушение кристаллов или же их новые характеристики не позволят нормально функционировать прожектору.

1. Чтобы отремонтировать прожектор большой мощности, достаточно знаний, применяемых при ремонте маломощных светильников. Никаких особых отличий между устройствами разной мощности не существует.
2. Если матрица с большим количеством диодов не залита компаундным раствором, понадобится замена нерабочего диода. Для выполнения операции необходим микропаяльник. Работать нужно аккуратно, чтобы не перегреть кристаллы.
3. Если на перегоревших сопротивлениях невозможно разглядеть номиналы, не обойтись без инструкции к прожектору. В ней должны быть указаны соответствующие данные.

Починить прожектор может каждый. Однако для выполнения ремонтных работ требуются хотя бы базовые знания в области электротехники, а также навыки обращения с паяльником и мультиметром. Также необходимо умение читать схемы, чтобы разобраться с устройством прожектора.

Источник