Zařízení LED lampy: DIY oprava a demontáž, princip fungování obvodů

V poslední době se lampy využívající LED jako světelné zdroje staly oblíbenými osvětlovacími zařízeními. Tyto lampy se vyznačují energetickou účinností a šetrností k životnímu prostředí. K ovládání diod je použit elektronický obvod - driver. Pokud iluminátor selže, je vzhledem k jeho vysokým nákladům výhodné provést opravu sami, ale k tomu musíte znát strukturu LED lampy a umět ji rozebrat.

Obecná informace

Provoz LED zařízení je založen na vynálezu přechodu elektron-díra. V roce 1907 byl fyzik Henry Round objeven elektroluminiscencí, která sloužila jako počátek při vytváření bodových zdrojů záření. Po vynálezu p-n přechodu v roce 1961 si inženýři z Texas Instruments patentovali infračervenou LED technologii. O rok později americký vědec Nick Holonyak vynalezl zdroj světla, který pracuje v červeném rozsahu.

Během příštího desetiletí byly vyvinuty LED diody, které pracují ve žlutém, zeleném a modrém spektru. Technologie výroby takových zdrojů záření byla drahá. Proto se prakticky nepoužívaly jako osvětlení. Až do roku 1990 dostávali výzkumníci z japonského koncernu Nichia Chemical Industries levně modrá LED, která v kombinaci se zelenou a červenou barvou dávala efektivní záření v bílé spektrum.

Princip fungování LED

LED je elektronické zařízení, které vyzařuje světlo, když jím prochází elektrický proud. Jeho obecně uznávaná zkratka je LED (light emitting diode). K emisi světla dochází během rekombinace nosičů náboje v oblasti pn přechodu. Tento přechod se tvoří na rozhraní mezi materiály s různými typy vodivosti.

Když se materiály dostanou do kontaktu, vznikají mezi nimi driftové a difúzní proudy, což vede k dynamické rovnováze. Pokud je na takový přechod aplikován potenciálový rozdíl, pak se zvýší difúzní proud a začne aktivní proces přechodu menšinových nosičů náboje kontaktní zónou materiálů. Při vzájemném setkání na hranici se tyto opačné náboje začnou rekombinovat, to znamená, že jsou zničeny uvolněním energie.

Ale ne každý přechod elektron-díra může vyzařovat světlo během rekombinace náboje. Je to dáno šířkou aktivní oblasti, která by se měla blížit kvantové energii viditelného spektra. V tomto případě, čím větší je kontaktní plocha p-n přechodu, tím více energie může být uvolněno. Proces získání kompletní LED je technologicky složitý, protože k jeho výrobě se používají vícevrstvé struktury. Proto v případě zdroje poruchy světla bude oprava LED žárovky vlastníma rukama spočívat v její výměně.

Barevné spektrum luminiscence je určeno šířkou přechodové zóny elektron-díra, která závisí na polovodičových materiálech a příměsích. Získání bílé záře je dosaženo třemi způsoby:

1. Kombinace tří barev: červená, modrá, zelená (RGB). Kromě zářiče obsahuje pouzdro LED: reflektor, difuzor, stínítko a světelný filtr.
2. Nanesením fosforu tří barev na LED pracující v ultrafialovém spektru. Při protékání proudu svítí fosfor různými barvami, jehož záření se mísí pomocí čočky.
3. Použití modré LED s fosforem zeleného a červeného záření.

Charakteristika emitoru

Při opravách LED žárovek vlastníma rukama se uživatel často potýká s vyhořením jedné nebo skupiny LED. Aby nedošlo k narušení provozu zařízení vyváženého výrobcem a nedošlo ke zhoršení poruchy, je vypálený polovodič změněn na podobnou kopii.

Každý typ LED se vyznačuje řadou parametrů, s vědomím kterých si za něj snadno vyberete náhradu.. Mezi důležité vlastnosti patří:

1. Aktuální spotřeba. Jeho průměrná hodnota je 0,02 A. Existují však návrhy, ve kterých lze současně integrovat dva nebo dokonce čtyři krystaly, každý s vlastním p-n přechodem. V souladu s tím se aktuální spotřeba zvýší dvakrát a čtyřikrát. Zvýšení síly proudu vede ke změně barevné škály záření s následným vyhořením krystalu. Proto se spolu s nimi v LED osvětlovačích používají elektronické ovladače, které udržují proud v požadovaném rozsahu. Použití LED diody s jinými parametry povede k přehřátí prvků budiče a jeho poruše.
2. Velikost poklesu napětí. Je určeno rozdílem potenciálu na LED, když jí protéká proud. Tato hodnota závisí na barvě záření, například modrá, zelená, bílá - tři volty, žlutá, červená - od 1,8 do 2,4 voltů.
3. Světelný výkon. Zařízení o průměru pět milimetrů vyzařují směrové světlo s výkonem až 5 lumenů. Proto je při návrhu LED důležitý úhel rozptylu, který může být od 20 do 120 stupňů.
4. Teplota barev. Existují tři stupně bílé: teplá, denní a studená. Vzhledem k tomu, že vnímání záření do značné míry závisí na teplotě barvy, je velmi důležité při výměně použít LED se stejnou hodnotou jako vypálená.
5. Standardní velikost. Tento parametr charakterizuje velikost LED emitoru. Nejčastěji používané hodnoty jsou 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 a 5630. Tato čísla ukazují šířku a délku matice SMD. Například 5730 - velikost matrice je 5,7 mm na šířku a 3 mm na délku. Tato metrika v konečném důsledku ovlivňuje jas, teplotu barev a výkon.

Zařízení řidiče

Ovladač LED lampy je vlastně napájecí zdroj, který stabilizuje proud přes krystal diody. Se všemi různými schématy pro 220 V LED lampy je jejich princip fungování stejný. Spočívá ve snížení vstupního střídavého napětí na požadovanou hodnotu a jeho udržení na stejné úrovni bez ohledu na změny na vstupu.

Jako hlavní prvek lze použít specializovaný regulátor, nastavitelný integrovaný stabilizátor, odporové obvody. Ale nejčastěji používanými čipy jsou pulzně šířková modulace (PWM). Mají nejstabilnější a nejspolehlivější parametry, poskytující požadované výstupní napětí.

Ovladač na bázi ovladače pracuje na principu pulzně frekvenční modulace. Vstupní síťové napětí je usměrněno pomocí diodového můstku a přivedeno na kondenzátor, který je filtračním prvkem. Dále signál jde na vstup mikroobvodu, uvnitř kterého se převádí na pulzy s konstantní hodnotou. Tyto impulsy řídí klíčový prvek obvodu, kterým je tranzistor s efektem pole (Mosfet).

Příchozí impuls otevře tranzistor a LED začne protékat proud, zatímco induktor akumuluje energii. Jakmile je mezi pulzy pauza, Mosfet se uzavře a proud je dodáván uloženou energií z induktoru. Tento proces se opakuje v cyklu s vysokou frekvencí, takže LED diodou protéká pilovitý proud.

Nejčastěji se používají následující mikroobvody:

• HV9910.
• HV9961.
• CC28810.
• UCC28810.
• PT4115.
• RCD-24.

Pulzní frekvence řidiče je určena páskováním mikroobvodu a její stabilizace je určena porovnáním rozdílu referenčních potenciálů regulátoru s hodnotou na snímači proudu. LED diody jsou citlivější na kvalitu energie než jiné světelné zdroje. Překročení aktuálních parametrů o 15 % zkrátí jejich životnost několikanásobně. Při opravě nebo výměně ovladače byste proto měli být obzvláště opatrní.

Vlastní oprava

Neexistují žádná specializovaná servisní střediska pro opravy LED žárovek. V případě záruky se jednoduše vymění za nové výrobky a staré se zlikvidují. Ačkoli existují některé poruchy, které lze snadno opravit vlastními rukama. Pokud je tedy záruční výměna zamítnuta, měli byste se pokusit opravit 220 V LED lampu sami. Ale předtím musíte zjistit, proč žárovky vyhoří. Důvody mohou být:

1. Přepětí v síti 220V. Vysoké napětí na vstupu může způsobit poruchu ovladače LED lampy a vést k vyhoření emitujících krystalů. Abyste tomu zabránili, měli byste na vstupu elektřiny použít ochranná zařízení, například ochranné relé.
2. Špatně zvolená lampa. V důsledku toho nebude LED lampě zajištěno požadované chlazení, což povede k jejímu přehřívání a spalování. Při instalaci žárovky byste proto měli vždy věnovat pozornost návodu ke svítidlu, kde je uveden jeho maximální přípustný výkon.
3. Nízká kvalita prvků použitých při výrobě světelného zdroje. Aby se předešlo takovému problému, je nutné nakupovat pouze produkty od známých výrobců, které mají povinný certifikát.

Demontáž LED osvětlovače

Oprava lampy bez její demontáže nebude fungovat. I když se liší ve svých formách, jejich konstrukty jsou si navzájem velmi podobné. Takže ve spodní části suterénu, která je zašroubována do kazety, je umístěn samotný ovladač zařízení. Nad ním je deska chladiče, na které jsou umístěny LED diody. Shora jsou uzavřeny uzávěrem, který může být průhledný nebo matný. Demontáž jakéhokoli typu lampy začíná odstraněním ochranného krytu a poté se odstraní ovladač.

Proto například, když víte, jak rozebrat e27 LED lampu, můžete analogicky rozebrat jiné typy soklů. Navíc nejrozšířenějším typem je právě E27 a jeho menší kopie - E14 (minion).

Konstrukce lampy se skládá z následujících částí:

• ochranný uzávěr;
• základna;
• radiátor se sadou LED;
• napájecí ovladač.

Normální výrobci vyrábějí horní kryt z plastu, který se pak připevňuje k základně suterénu. Zároveň však existuje jedno upozornění - k upevnění horního krytu se používá tmel.

Aby bylo možné oddělit poloviny, je třeba připravit ostrý nástroj. Může to být nůž nebo hrot ohnutý písmenem "G". Pod kopuli lampy se vloží nástroj a na něj nanesené lepidlo se krouživým pohybem odstraní. Jakmile je lepidlo odstraněno, kopule se odstraní lehkým zatřepáním a vytažením nahoru.

Tím se otevře přístup k radiátoru pomocí LED. Tento radiátor je natlačen stejným ostrým předmětem a zatlačen na sebe. Z něj půjdou dva dráty, které půjdou k ovladači lampy. Pokud jejich délka nestačí k odstranění desky elektroniky a desky LED, jsou vodiče odpájené.

Odstraňování problémů

Nejčastější příčinou poškození je spálená LED dioda. Jeho integritu lze snadno zkontrolovat pomocí multimetru přepnutím do režimu obratle. Červená sonda se dotýká anody (plus) a černá - katody (mínus). Pracovní LED by se měla rozsvítit. Pokud nesvítí nebo je na jeho těle vidět černá tečka, je vadný. Není možné to opravit, takže byste to měli zapájet a na toto místo by měl být připájen pracovník.

Při odpájení se můžete setkat s tím, že se páječka jednoduše přilepí k tělu LED. To svědčí o nedostatečném výkonu páječky a dobře organizovaném odvodu tepla z krystalu. Proto budete muset použít infračervenou stanici nebo páječku s vyšším výkonem.

Pokud jsou LED diody v pořádku, pak je příčina poruchy v ovladači. Nejprve se kontroluje přítomnost napětí jak na vstupu, tak na výstupu desky. Při jejich absenci je častým problémem prasklé pájení nebo vadný elektrolyt umístěný v obvodu za diodovým můstkem. Je také příčinou stroboskopického efektu. Dále se v režimu spojitosti kontroluje diodový můstek a pojistky. Bez osciloskopu nebude možné zkontrolovat generování mikroobvodu a klíčového tranzistoru. Všechny vadné díly jsou nahrazeny stejnými nebo jejich daněmi. A pak se provede zkušební přepnutí.