Ремонт led светильника эра

Ремонт светодиодных светильников эра своими руками

Недавно один знакомый попросил меня помочь с проблемой. Он занимается разработкой LED ламп, попутно ими приторговывая. У него скопилось некоторое количество ламп, работающих неправильно. Внешне это выражается так – при включении лампа вспыхивает на короткое время (менее секунды) на секунду гаснет и так повторяется бесконечно. Он дал мне на исследование три таких лампы, я проблему решил, неисправность оказалась очень интересной (прямо в стиле Эркюля Пуаро) и я хочу рассказать о пути поиска неисправности.

LED лампа выглядит вот так:

Рис 1. Внешний вид разобранной LED лампы

Разработчик применил любопытное решение – тепло от работающих светодиодов забирается тепловой трубкой и передается на классический алюминиевый радиатор. По словам автора, такое решение позволяет обеспечить правильный тепловой режим для светодиодов, минимизируя тепловую деградацию и обеспечивая максимально возможный срок службы диодов. Попутно увеличивается срок службы драйвера питания диодов, так как плата драйвера оказывается вынесенной из теплового контура и температура платы не превышает 50 градусов Цельсия.

Такое решение – разделить функциональные зоны излучения света, отвода тепла и генерации питающего тока – позволило получить высокие эксплуатационные характеристики лампы по надежности, долговечности и ремонтопригодности.
Минус таких ламп, как ни странно, прямо вытекает из ее плюсов – долговечная лампа не нужна производителям :). Историю о сговоре производителей ламп накаливания о максимальном сроке службы в 1000 часов все помнят?

Ну и не могу не отметить характерный внешний вид изделия. Мой «госконтроль» (жена) не разрешил мне ставить эти лампы в люстру, где они видны.

Вернемся к проблемам драйвера.

Вот так выглядит плата драйвера:

Рис 2. Внешний вид платы LED драйвера со стороны поверхностного монтажа

И с обратной стороны:

Рис 3. Внешний вид платы LED драйвера со стороны силовых деталей

Изучение ее под микроскопом позволило определить тип управляющей микросхемы – это MT7930. Это микросхема контроля обратноходового преобразователя (Fly Back), обвешанная разнообразными защитами, как новогодняя елка – игрушками.

В МТ7930 встроены защиты:

• от превышения тока ключевого элемента
• понижения напряжения питания
• повышения напряжения питания
• короткого замыкания в нагрузке и обрыва нагрузки.
• от превышения температуры кристалла

Декларирование защиты от короткого замыкания в нагрузке для источника тока носит скорее маркетинговый характер 🙂

Принципиальной схемы на именно такой драйвер добыть не удалось, однако поиск в сети дал несколько очень похожих схем. Наиболее близкая приведена на рисунке:

Рис 4. LED Driver MT7930. Схема электрическая принципиальная

Анализ этой схемы и вдумчивое чтение мануала к микросхеме привело меня к выводу, что источник проблемы мигания – это срабатывание защиты после старта. Т.е. процедура начального запуска проходит (вспыхивание лампы – это оно и есть), но далее преобразователь выключается по какой-то из защит, конденсаторы питания разряжаются и цикл начинается заново.

Внимание! В схеме присутствуют опасные для жизни напряжения! Не повторять без должного понимания что вы делаете!

Для исследования сигналов осциллографом надо развязать схему от сети, чтобы не было гальванического контакта. Для этого я применил разделительный трансформатор. На балконе в запасах были найдены два трансформатора ТН36 еще советского производства, датированные 1975 годом. Ну, это вечные устройства, массивные, залитые полностью зеленым лаком. Подключил по схеме 220 – 24 – 24 -220. Т.е. сначала понизил напряжение до 24 вольт (4 вторичных обмотки по 6.3 вольта), а потом повысил. Наличие нескольких первичных обмоток с отводами дало мне возможность поиграть с разными напряжениями питания – от 110 вольт до 238 вольт. Такое решение конечно несколько избыточно, но вполне пригодно для одноразовых измерений.

Рис 5. Фото разделительного трансформатора

Из описания старта в мануале следует, что при подаче питания начинает заряжаться конденсатор С8 через резисторы R1 и R2 суммарным сопротивлением около 600 ком. Два резистора применены из требований безопасности, чтобы при пробое одного ток через эту цепь не превысил безопасного значения.

Итак, конденсатор по питанию медленно заряжается (это время порядка 300-400 мс) и когда напряжение на нем достигает уровня 18,5 вольт – запускается процедура старта преобразователя. Микросхема начинает генерировать последовательность импульсов на ключевой полевой транзистор, что приводит к возникновению напряжения на обмотке Na. Это напряжение используется двояко – для формирования импульсов обратной связи для контроля выходного тока (цепь R5 R6 C5) и для формирования напряжения рабочего питания микросхемы (цепь D2 R9). Одновременно в выходной цепи возникает ток, который и приводит к зажиганию лампы.

Почему же срабатывает защита и по какому именно параметру?

Срабатывание защиты по превышению выходного напряжения?

Для проверки этого предположения я выпаял и проверил резисторы в цепи делителя (R5 10 ком и R6 39 ком). Не выпаивая их не проверить, поскольку через обмотку трансформатора они запараллелены. Элементы оказались исправны, но в какой-то момент схема заработала!

Я проверил осциллографом формы и напряжения сигналов во всех точках преобразователя и с удивлением убедился, что все они – полностью паспортные. Никаких отклонений от нормы…

Дал схеме поработать часок – все ОК.

А если дать ей остыть? После 20 минут в выключенном состоянии не работает.

Очень хорошо, видимо дело в нагреве какого-то элемента?

Но какого? И какие же параметры элемента могут уплывать?

В этой точке я сделал вывод, что на плате преобразователя имеется какой-то элемент, чувствительный к температуре. Нагрев этого элемента полностью нормализует работу схемы.
Что же это за элемент?

Подозрение пало на трансформатор. Проблема мыслилась так – трансформатор из-за неточностей изготовления (скажем на пару витков недомотана обмотка) работает в области насыщения и из-за резкого падения индуктивности и резкого нарастания тока срабатывает защита по току полевого ключа. Это резистор R4 R8 R19 в цепи стока, сигнал с которого подается на вывод 8 (CS, видимо Current Sense) микросхемы и используется для цепи ОС по току и при превышении уставки в 2.4 вольта отключает генерацию для защиты полевого транзистора и трансформатора от повреждений. На исследуемой плате стоит параллельно два резистора R15 R16 с эквивалентным сопротивлением 2,3 ома.

Но насколько я знаю, параметры трансформатора при нагреве ухудшаются, т.е. поведение системы должно быть другим – включение, работа минут 5-10 и выключение. Трансформатор на плате весьма массивный и тепловая постоянная у него ну никак не менее единиц минут.
Может, конечно в нем есть короткозамкнутый виток, который исчезает при нагреве?

Перепайка трансформатора на гарантированно исправный была в тот момент невозможна (не привезли еще гарантированно рабочую плату), поэтому оставил этот вариант на потом, когда совсем версий не останется :). Плюс интуитивное ощущение – не оно. Я доверяю своей инженерной интуиции.

К этому моменту я проверил гипотезу о срабатывании защиты по току, уменьшив резистор ОС по току вдвое припайкой параллельно ему такого же – это никак не повлияло на моргание лампы.

Значит, с током полевого транзистора все нормально и превышения по току нет. Это было хорошо видно и по форме сигнала на экране осциллографа. Пик пилообразного сигнала составлял 1,8 вольта и явно не достигал значения в 2,4 вольта, при котором микросхема выключает генерацию.

К изменению нагрузки схема также оказалась нечувствительна – ни подсоединение второй головки параллельно, ни переключение прогретой головы на холодную и обратно ничего не меняло.

Я исследовал напряжение питания микросхемы. При работе в штатном режиме все напряжения были абсолютно нормальными. В мигающем режиме тоже, насколько можно было судить по формам сигналов на экране осциллографа.

По прежнему, система мигала в холодном состоянии и начинала нормально работать при прогреве ножки трансформатора паяльником. Секунд 15 погреть – и все нормально заводится.

Прогрев микросхемы паяльником ничего не давал.

И очень смущало малое время нагрева… что там может за 15 секунд измениться?

В какой-то момент сел и методично, логически отсек все гарантированно работающее. Раз лампа загорается — значит цепи запуска исправны.
Раз нагревом платы удается запустить систему и она часами работает — значит и силовые системы исправны.
Остывает и перестает работать — что-то зависит от температуры…
Трещина на плате в цепи обратной связи? Остывает и сжимается, контакт нарушается, нагревается, расширяется и контакт восстанавливается?
Пролазил тестером холодную плату — нет обрывов.

Что же еще может мешать переходу от режима запуска в рабочий режим.

От полной безнадеги интуитивно припаял параллельно электролитическому конденсатору 10 мкф на 35 вольт по питанию микросхемы такой же.

И тут наступило счастье. Заработало!

Замена конденсатора 10 мкф на 22 мкф полностью решило проблему.

Вот он, виновник проблемы:

Рис 6. Конденсатор с неправильной емкостью

Теперь стал понятен механизм неисправности. Схема имеет две цепи питания микросхемы. Первая, запускающая, медленно заряжает конденсатор С8 при подаче 220 вольт через резистор в 600 ком. После его заряда микросхема начинает генерировать импульсы для полевика, запуская силовую часть схемы. Это приводит к генерации питания для микросхемы в рабочем режиме на отдельной обмотке, которое поступает на конденсатор через диод с резистором. Сигнал с этой обмотки также используется для стабилизации выходного тока.

Пока система не вышла в рабочий режим — микросхема питается запасенной энергией в конденсаторе. И ее не хватало чуть-чуть — буквально пары-тройки процентов.
Падения напряжения оказалось достаточно, чтобы система защиты микросхемы срабатывала по пониженному питанию и отключала все. И цикл начинался заново.

Отловить эту просадку напряжения питания осциллографом не получалось — слишком грубая оценка. Мне казалось, что все нормально.

Прогрев же платы увеличивал емкость конденсатора на недостающие проценты — и энергии уже хватало на нормальный запуск.

Понятно, почему только некоторая часть драйверов отказала при полностью исправных элементах. Сыграло роль причудливое сочетание следующих факторов:

• Малая емкость конденсатора по питанию. Положительную роль сыграл допуск на емкость электролитических конденсаторов (-20% +80%), т.е. емкости номиналом 10 мкф в 80% случаев имеют реальную емкость около 18 мкф. Со временем емкость уменьшается из-за высыхания электролита.
• Положительная температурная зависимость емкости электролитических конденсаторов от температуры. Повышенная температура на месте выходного контроля — достаточно буквально пары-тройки градусов и емкости хватает для нормального запуска. Если предположить, что на месте выходного контроля было не 20 градусов, а 25-27, то этого оказалось достаточно для практически 100% прохождения выходного контроля.

Производитель драйверов сэкономил конечно, применив емкости меньшего номинала по сравнению с референс дизайн из мануала (там указано 22 мкф) но свежие емкости при повышенной температуре и с учетом разброса +80% позволили партию драйверов сдать заказчику. Заказчик получил вроде бы работающие драйверы, которые со временем стали отказывать по непонятной причине. Интересно было бы узнать – инженеры производителя учли особенности поведения электролитических конденсаторов при повышении температуры и естественный разброс или это получилось случайно?

автор Дмитрий Мелёхин 2.8k Просмотров Мнений

Источники света этой категории очень востребованы современным рынком. Они расходуют небольшое количество энергии, отличаются долговечностью и устойчивостью к различным внешним воздействиям. Однако любое техническое устройство может выйти из строя в процессе эксплуатации. Нельзя исключить и заводской брак, который может проявится после завершения официального гарантийного срока. Квалифицированный ремонт светодиодных ламп своими руками поможет устранить проблему без лишних затрат. В данной статье приведены технологии восстановления работоспособности устройств в домашних условиях с пошаговыми инструкциями и пояснениями.

Читайте в статье:

Принцип работы и устройство светодиодной лампы 220 V

Следует сразу отметить, что лампы с такими светодиодами (филаментными) ремонту не подлежат. В них колба наполнена инертным газом, причем производители держат в секрете точный состав. Качественное воспроизведение промышленной технологии в домашних условиях невозможно.

Все они созданы из стандартных недорогих светодиодов, которые приобрести можно без лишних затруднений. Для проверки и выполнения рабочих операций подойдут типовые инструменты. Простейшие специальные приспособления для демонтажа и последующей сборки можно сделать своими руками.

Подробно изучать физические процессы не имеет смысла. Достаточно отметить, что в данном случае источником света является специализированный полупроводниковый прибор. Он излучает свет при подаче постоянного напряжения в несколько вольт при относительно небольшой силе тока. Это значит, что понадобится выпрямление и ограничение соответствующих электрических параметров. Наличие p-n перехода свидетельствует о возможности уточнения работоспособности с применением типовой проверки обычного диода.

Устройство лампы

Драйвер – это электронная схема, которая выпрямляет напряжение, ограничивает силу тока номинальным значением. Необходимое количество светодиодов установлено на подложке с радиатором для отвода тепла. Рассеиватель устраняет неравномерности светового потока и чрезмерную яркость отдельных излучающих элементов.

Компоненты блока питания

В этой простейшей электрической схеме драйвера светодиодной лампы 220 В конденсатор C1 вместе с резистором R1 снижают напряжение до нужной величины. Ее определяет количество последовательно включенных светодиодов. На каждом из них падение напряжения составляет около 3 V (точная величина указана в техническом паспорте прибора). После диодного мостика оставшиеся пульсации сглаживает конденсатор C2. Резисторы R3, R4 ограничивают пусковой ток при подключении к сети питания. Когда лампа выключается, через R2 параллельный конденсатор быстро разряжается.

Основные причины поломок светодиодных ламп

В рассматриваемой схеме применены простейшие электронные компоненты, которые редко выходят из строя. По статистике чаще всего повреждается электролитический сглаживающий конденсатор. Проблемы возникают, если «экономно» применяют детали без запаса по номиналу напряжения.

Также встречается недостаточно качественные паяные соединения. Они разрушаются после нескольких циклов включения/выключения в результате температурного расширения/уменьшения. Ремонт светодиодных светильников может понадобится чаще, если они установлены в помещении с повышенной влажностью. В лампах этого типа нет контактных групп, которые повреждаются при образовании пленки из окислов. Поэтому здесь тоже причиной поломки будет бракованная пайка.

Иногда плохо организован отвод тепла. В таких условиях светодиоды не способны выполнять свои функции длительное время. Недопустимо, если вместо металлического радиатора установлена пластиковая подделка. Такие изделия имеет смысл ремонтировать только с полной заменой негодных частей конструкции. При некомпетентной сборке «экономят» термопасту или не используют ее вовсе. В этом случае даже качественный алюминиевый радиатор не выполнит свои функции с максимальной эффективностью.

Качественный ремонт светодиодных ламп своими руками

Чтобы исключить сомнения, проверяют 220 V непосредственно в патроне. Для этого используют мультиметр, пробник фазы (отвертку с встроенным индикатором фазы), либо вкручивают другую работоспособную лампу.

Иллюстрация	Как отремонтировать светодиодную лампу своими руками: пошаговая инструкция с комментариями
	Проще всего, когда есть запасные светодиоды типа SMD нужного типоразмера. В этом примере рассмотрен более сложный технологический процесс. Здесь один из старых приборов разбирают для извлечения необходимой детали.
	Такую лампочку разобрать не сложно. Рассеиватель снимается вращательным движением, без приложения лишних усилий.
	На фотографии виден почерневший неисправный светодиод. Эти приборы устанавливают последовательно, поэтому неисправность одного элемента разрывает соответствующую электрическую цепь.
	Мастер часто выполняет ремонт ЛЕД-ламп, поэтому собрал специальную конструкцию. На деревянной дощечке он закрепил патрон и клавишный выключатель для проверки и удобной фиксации прибора при выполнении рабочих операций.
	Чтобы извлечь светодиоды донорскую плату закрепляют в зажиме «крокодил» специального приспособления «третья рука». Его снизу нагревают строительным феном. Когда припой расплавится, детали вынимают пинцетом и откладывают в сторону. Это удобнее и быстрее по сравнению с применением паяльника.
	Аналогичным образом демонтируют сгоревший элемент. Перед заменой обращают внимание на соответствие контактных групп (одна из них больше). По аналогичной методике, с применением пинцета и строительного фена устанавливают новый светодиод.
	Далее плату помещают на диэлектрическую мягкую подкладку для проверки. Используют обычный мультиметра. В режиме «прозвонки» на его щупах есть постоянное напряжение 3 V. Рабочий светодиод загорается.
	Эту процедуру надо выполнять с правильным подсоединением контактов, соблюдая полярность. Опытный мастер рекомендует в процессе ремонта светодиодной лампы проверять соседние детали, которые могут быть испорчены слишком продолжительным высокотемпературным воздействием.
	Плату устанавливают на место. Для жесткой фиксации используют термостойкий герметик. Припаивают провода питания.
	Монтируют рассеиватель. Проверяют работоспособность лампы.

Как разобрать светодиодную лампу и выявить неисправности

В предыдущем разделе была рассмотрена простейшая ситуация. Но производители применяют различные виды соединений, что на практике значительно затрудняет демонтаж. Если рассеиватель не снимается рукой, его можно поддеть ножом. В крайнем случае придется сделать отверстие непосредственно в стыке для вставки острия инструмента.

Некоторые клеевые составы настолько прочны, что разборку выполнить невозможно. В таких ситуациях разрезают лампу по шву с последующим применением герметика в процессе сборки. Неровности снаружи зачищают мелкой шкуркой.

В этом примере нижняя часть корпуса отсоединяется без лишних сложностей, что упрощает ремонт светодиодной лампы

После такой операции освобождается доступ к диммеру. Проверку этой части начинают с визуального осмотра. Если отсутствуют почерневшие детали и обрывы проводов, с помощью мультиметра проверяют последовательно отдельные элементы.

Ремонт люстр светодиодных выполняют с учетом особенностей определенных конструкций

На этом фото стрелками отмечены отдельные блоки питания и управления. К ним подключены светодиоды (единичные или группы), которые заменяют при необходимости.

При ремонте светодиодных прожекторов мощные сборки из нескольких полупроводниковых приборов меняют на новые аналоги. Отдельные элементы в них исправить в домашних условиях невозможно

Замена светодиодов в ходе ремонта светодиодной лампы на 220 В своими руками

При любом направлении струи раскаленного воздуха возможен перегрев нескольких радиодеталей, что увеличит общую стоимость ремонта светодиодной лампы. Подобные сложности возникают при жестком креплении платы на металлическом радиаторе.

Для демонтажа и последующей установки применяют специальные насадки на паяльник

Аналогичное приспособление для ремонта ламп можно сделать в соответствии с монтажными размерами определенной модели светодиода и диаметром жала паяльника.

Устранение основных причин моргания светодиодных ламп

Такой дефект (отмечен стрелкой) сопровождается появлением щели с окислами. Вполне возможно прерывание электрического контакта. Выявить неисправность даже с помощью увеличительного стекла сложно. Поэтому ремонт светодиодных ламп своими руками заключается в повторной пайке всех посадочных гнезд. Процедура займет определенное время. Но с учетом относительно небольшой сложности схемы, сделать необходимые операции в домашних условиях будет не слишком сложно.

Вздутие – свидетельство неисправности электролитического конденсатора

Эта неисправность сопровождается морганием, так как не выполняется функция устранения паразитных колебаний. Также может наблюдаться снижения интенсивности свечения.

Чтобы уточнить необходимость ремонта светодиодной лампы проверяют исправность конденсатора по следующему алгоритму:

1. Выпаивают, извлекают деталь из платы. Разряжают, замкнув контакты отверткой.
2. Подсоединяют щупы мультиметра в режиме измерения сопротивления, соблюдая полярность (плюс к плюсу, минус к минусу).
3. Наблюдают за ростом значения до максимума по мере заряда. Если сразу отображается «1» – прибор неисправен (обрыв). Индикация «0» – короткое замыкание.

Особенности сложного ремонта светодиодных ламп: устройство, электрические схемы современных драйверов

Для более точного поддержания оптимальных электрических параметров и дополнительных возможностей регулировки блоки питания создают на основе специализированных микросхем.

Электрическая схема светодиодной лампы на 220В, оснащенной современным драйвером

Это устройство выполняет свои функции с помощью модуляции частотно-импульсного типа. После выпрямления диодным мостом и сглаживания паразитных колебаний конденсаторами постоянное напряжение подают на вход микросхемы. Это запускает процесс формирования импульсов на выходе «Gate». Они в свою очередь управляют работой мощного транзисторного ключа.

Если к выводу LD подключить резисторы, будут обеспечено плавное включение светодиода. Для аналогового диммирования (регулировки уровня яркости) в эту цепь вставляют переменный резистор. Внешнее управление организуют подачей сигнала (прямоугольных импульсов) на PWMD.

В этом варианте ремонт светодиодных ламп своими руками затруднен. Кроме более широких знаний в профильной области понадобится специализированное измерительное оборудование. Работоспособность импульсно-частотного модулятора проверяют с помощью осциллографа. В стандартном режиме величина тока через светодиод изменяется по пилообразному графику. Максимальные и минимальные значения зависят от индуктивности в схеме («L») и частоты колебаний на выходе («Gate»). Для проверки конденсатора, резисторов и других элементов применяют типовые методики.

Видео, как починить светодиодную лампу на 220 V: