LED-Lampengerät: DIY-Reparatur und Demontage, das Funktionsprinzip der Stromkreise

In letzter Zeit sind Lampen, die LEDs als Lichtquellen verwenden, zu beliebten Beleuchtungsvorrichtungen geworden. Diese Lampen zeichnen sich durch ihre Energieeffizienz und Umweltfreundlichkeit aus. Zur Ansteuerung der Dioden wird eine elektronische Schaltung verwendet - ein Treiber. Wenn der Illuminator aufgrund seiner hohen Kosten ausfällt, ist es rentabel, die Reparatur selbst durchzuführen. Dazu müssen Sie jedoch den Aufbau der LED-Lampe kennen und in der Lage sein, sie zu demontieren.

Allgemeine Information

Der Betrieb der LED-Vorrichtung basiert auf der Erfindung des Elektron-Loch-Übergangs. 1907 wurde der Physiker Henry Round durch Elektrolumineszenz entdeckt, die als Ausgangspunkt für die Schaffung punktförmiger Strahlungsquellen diente. Nach der Erfindung des p-n-Übergangs im Jahr 1961 patentierten Ingenieure von Texas Instruments die Infrarot-LED-Technologie. Ein Jahr später erfand der amerikanische Wissenschaftler Nick Holonyak eine Lichtquelle, die im roten Bereich arbeitet.

Im Laufe des nächsten Jahrzehnts wurden LEDs entwickelt, die im gelben, grünen und blauen Spektrum arbeiten. Die Herstellungstechnologie für solche Strahlungsquellen war teuer. Daher wurden sie praktisch nicht als Beleuchtung verwendet. Bis 1990 erhielten Forscher des japanischen Konzerns Nichia Chemical Industries ein günstiges blaue LED, die in Kombination mit grünen und roten Farben eine effektive Strahlung in Weiß ergab Spektrum.

LED-Arbeitsprinzip

Eine LED ist ein elektronisches Gerät, das Licht aussendet, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Die allgemein anerkannte Abkürzung ist LED (Light Emitting Diode). Lichtemission tritt während der Rekombination von Ladungsträgern im pn-Übergangsbereich auf. Dieser Übergang entsteht an der Grenzfläche zwischen Materialien mit unterschiedlicher Leitfähigkeit.

Wenn Materialien in Kontakt kommen, entstehen zwischen ihnen Drift- und Diffusionsströme, die zu einem dynamischen Gleichgewicht führen. Wenn an einen solchen Übergang eine Potentialdifferenz angelegt wird, nimmt der Diffusionsstrom zu und ein aktiver Prozess des Übergangs von Minoritätsladungsträgern durch die Kontaktzone der Materialien beginnt. Wenn sich diese gegensätzlichen Ladungen an der Grenze treffen, beginnen sie sich zu rekombinieren, dh sie werden unter Freisetzung von Energie zerstört.

Aber nicht jeder Elektron-Loch-Übergang kann während der Ladungsrekombination Licht emittieren. Dies liegt an der Breite des aktiven Bereichs, die nahe an der Quantenenergie des sichtbaren Spektrums liegen sollte. Je größer die Kontaktfläche des p-n-Übergangs ist, desto mehr Energie kann dabei freigesetzt werden. Der Prozess, eine komplette LED zu erhalten, ist technologisch aufwendig, da zu ihrer Herstellung Mehrschichtstrukturen verwendet werden. Daher besteht im Falle eines Lichtausfalls die Reparatur einer LED-Glühbirne mit eigenen Händen darin, sie zu ersetzen.

Das Farbspektrum der Lumineszenz wird durch die Breite der Elektron-Loch-Übergangszone bestimmt, die von Halbleitermaterialien und Dotierstoffen abhängt. Ein weißes Leuchten wird auf drei Arten erreicht:

1. Eine Kombination aus drei Farben: Rot, Blau, Grün (RGB). Das LED-Gehäuse enthält neben dem Emitter einen Reflektor, einen Diffusor, einen Schirm und einen Lichtfilter.
2. Durch Aufbringen auf LEDs, die im ultravioletten Spektrum arbeiten, entsteht ein Leuchtstoff mit drei Farben. Bei Stromfluss leuchtet der Leuchtstoff in verschiedenen Farben, deren Strahlung mittels einer Linse gemischt wird.
3. Die Verwendung einer blauen LED mit einem darauf aufgebrachten Leuchtstoff aus grüner und roter Strahlung.

Emittereigenschaften

Bei der Reparatur von LED-Lampen mit eigenen Händen sieht sich der Benutzer oft mit dem Durchbrennen einer oder einer Gruppe von LEDs konfrontiert. Um den Betrieb des vom Hersteller abgeglichenen Gerätes nicht zu stören und nicht zu einer Verschlimmerung des Durchschlags zu führen, wird der ausgebrannte Halbleiter gegen eine ähnliche Kopie ausgetauscht.

Jeder LED-Typ zeichnet sich durch eine Reihe von Parametern aus, mit denen Sie leicht einen Ersatz auswählen können.. Wichtige Merkmale sind:

1. Derzeitiger Verbrauch. Sein Durchschnittswert beträgt 0,02 A. Es gibt jedoch Designs, bei denen gleichzeitig zwei oder sogar vier Kristalle mit jeweils eigenem p-n-Übergang integriert werden können. Dementsprechend wird sich der Stromverbrauch um das Zwei- und Vierfache erhöhen. Eine Erhöhung der Stromstärke führt zu einer Änderung der Farbskala der Strahlung mit anschließendem Durchbrennen des Kristalls. Daher werden zusammen mit ihnen elektronische Treiber in LED-Beleuchtungen verwendet, die den Strom im gewünschten Bereich halten. Die Verwendung einer LED-Diode mit anderen Parametern führt zu einer Überhitzung der Treiberelemente und deren Ausfall.
2. Die Größe des Spannungsabfalls. Es wird durch die Potenzialdifferenz über die LED bestimmt, wenn Strom durch sie fließt. Dieser Wert hängt von der Farbe der Strahlung ab, beispielsweise blau, grün, weiß - drei Volt, gelb, rot - von 1,8 bis 2,4 Volt.
3. Lichtleistung. Geräte mit einem Durchmesser von fünf Millimetern emittieren gerichtetes Licht mit einer Leistung von bis zu 5 Lumen. Daher ist beim Design der LED der Streuwinkel wichtig, der 20 bis 120 Grad betragen kann.
4. Farbtemperatur. Es gibt drei Weißstufen: warm, tagsüber und kalt. Da die Strahlungswahrnehmung stark von der Farbtemperatur abhängt, ist es sehr wichtig, beim Austausch eine LED mit dem gleichen Wert wie die durchgebrannte zu verwenden.
5. Standardgröße. Dieser Parameter charakterisiert die Größe des LED-Emitters. Die am häufigsten verwendeten Werte sind 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 und 5630. Diese Zahlen zeigen die Breite und Länge der SMD-Matrix. Zum Beispiel 5730 - die Größe der Matrix beträgt 5,7 mm Breite und 3 mm Länge. Diese Metrik beeinflusst letztendlich Helligkeit, Farbtemperatur und Leistung.

Treibergerät

Der LED-Lampentreiber ist eigentlich ein Netzteil, das den Strom durch den Diodenkristall stabilisiert. Bei all den verschiedenen Schemata für 220-V-LED-Lampen ist ihr Funktionsprinzip gleich. Es besteht darin, die AC-Eingangsspannung auf den gewünschten Wert zu senken und sie unabhängig von Änderungen des Eingangs auf dem gleichen Niveau zu halten.

Als Hauptelement können ein spezieller Controller, ein einstellbarer integrierter Stabilisator, Widerstandsschaltungen verwendet werden. Die am häufigsten verwendeten Chips sind jedoch die Pulsweitenmodulation (PWM). Sie haben die stabilsten und zuverlässigsten Parameter und liefern die erforderliche Ausgangsspannung.

Der Controller-basierte Treiber arbeitet nach dem Prinzip der Pulsfrequenzmodulation. Die Eingangsnetzspannung wird mittels einer Diodenbrücke gleichgerichtet und einem Kondensator zugeführt, der ein Filterelement ist. Außerdem geht das Signal zum Eingang des Mikroschaltkreises, in dem es in ein Impulsbündel mit konstantem Wert umgewandelt wird. Diese Impulse treiben ein Schlüsselelement der Schaltung an, einen Feldeffekttransistor (Mosfet).

Der eingehende Impuls öffnet den Transistor und Strom beginnt durch die LEDs zu fließen, während der Induktor Energie akkumuliert. Sobald zwischen den Pulsen eine Pause eintritt, schließt der Mosfet und der Strom wird durch die gespeicherte Energie der Induktivität geliefert. Dieser Vorgang wiederholt sich in einem Zyklus mit hoher Frequenz, sodass ein Sägezahnstrom durch die LED-Diode fließt.

Die folgenden Mikroschaltungen werden am häufigsten verwendet:

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

Die Impulsfrequenz des Treibers wird durch die Mikroschaltung bestimmt, und ihre Stabilisierung wird durch Vergleich der Bezugspotentialdifferenz des Reglers mit dem Wert am Stromsensor bestimmt. LEDs reagieren empfindlicher auf die Stromqualität als andere Lichtquellen. Eine Überschreitung der aktuellen Parameter um 15 % verkürzt deren Lebensdauer um ein Vielfaches. Daher sollten Sie beim Reparieren oder Ersetzen eines Treibers besonders vorsichtig sein.

Selbstreparatur

Es gibt keine spezialisierten Servicezentren für die Reparatur von LED-Lampen. Im Garantiefall werden sie einfach gegen neue Produkte getauscht und die alten entsorgt. Obwohl es einige Pannen gibt, die leicht mit Ihren eigenen Händen zu beheben sind. Daher sollten Sie bei einem verweigerten Garantieaustausch versuchen, die 220-V-LED-Lampe selbst zu reparieren. Zuvor müssen Sie jedoch herausfinden, warum die Glühbirnen durchbrennen. Die Gründe können sein:

1. Spannungsspitzen im 220V-Netz. Eine hohe Spannung am Eingang kann einen Ausfall des LED-Lampentreibers verursachen und zum Durchbrennen der emittierenden Kristalle führen. Um dies zu verhindern, sollten Sie am Stromeingang Schutzeinrichtungen verwenden, z. B. ein Schutzrelais.
2. Falsch ausgewählte Lampe. Dadurch wird die LED-Lampe nicht mit der erforderlichen Kühlung versorgt, was zu einer Überhitzung und Verbrennung führt. Daher sollten Sie beim Einbau einer Glühbirne immer auf die Anleitung der Leuchte achten, die deren maximal zulässige Leistung angibt.
3. Elemente von geringer Qualität, die bei der Herstellung der Lichtquelle verwendet werden. Um ein solches Problem zu vermeiden, ist es notwendig, nur Produkte von namhaften Herstellern zu kaufen, die über ein obligatorisches Zertifikat verfügen.

Demontage der LED-Beleuchtung

Es funktioniert nicht, die Lampe zu reparieren, ohne sie zu demontieren. Obwohl sie sich in ihren Formen unterscheiden, sind ihre Konstrukte einander sehr ähnlich. Im unteren Kellerteil, der in die Kartusche eingeschraubt wird, befindet sich also der Gerätetreiber selbst. Darüber befindet sich eine Strahlerplatte, auf der sich die LEDs befinden. Von oben werden sie mit einer Kappe verschlossen, die transparent oder matt sein kann. Die Demontage jeder Art von Lampe beginnt mit dem Entfernen der Schutzkappe und danach wird der Treiber entfernt.

Wenn Sie beispielsweise wissen, wie man eine e27-LED-Lampe zerlegt, können Sie andere Arten von Sockeln analog demontieren. Darüber hinaus ist der gebräuchlichste Typ nur der E27 und sein kleineres Exemplar - E14 (Minion).

Der Aufbau der Leuchte umfasst folgende Teile:

• Schutzkappe;
• Base;
• Strahler mit einer Reihe von LEDs;
• Stromtreiber.

Normale Hersteller fertigen die Topcap aus Kunststoff, die dann im Kellerboden befestigt wird. Gleichzeitig gibt es jedoch einen Vorbehalt - ein Dichtmittel wird verwendet, um die obere Abdeckung zu befestigen.

Um die Hälften zu trennen, sollte ein scharfes Instrument vorbereitet werden. Es kann ein Messer oder eine mit dem Buchstaben "G" gebogene Spitze sein. Unter die Kuppel der Lampe wird ein Werkzeug eingeführt und der darauf aufgetragene Kleber in kreisenden Bewegungen entfernt. Sobald der Kleber entfernt ist, wird die Kuppel durch leichtes Schütteln und Hochziehen entfernt.

Dadurch wird der Zugang zum Strahler mit LEDs geöffnet. Dieser Heizkörper wird mit dem gleichen scharfen Gegenstand aufgeschoben und auf sich selbst geschoben. Zwei Drähte gehen davon und gehen zum Lampentreiber. Wenn ihre Länge nicht ausreicht, um die Elektronikplatine und die LED-Platte zu entfernen, werden die Drähte abgelötet.

Fehlerbehebung

Die häufigste Schadensursache ist eine durchgebrannte LED. Seine Integrität kann leicht mit einem Multimeter überprüft werden, indem es in den Wirbelmodus geschaltet wird. Die rote Sonde berührt die Anode (plus) und die schwarze - die Kathode (minus). Die Arbeits-LED sollte aufleuchten. Leuchtet sie nicht oder ist auf ihrem Körper ein schwarzer Punkt zu sehen, ist sie defekt. Es ist unmöglich, es zu reparieren, also sollten Sie es auslöten, und ein Arbeiter sollte an dieser Stelle angelötet werden.

Beim Entlöten kann es vorkommen, dass der Lötkolben einfach am LED-Körper klebt. Dies deutet auf eine unzureichende Leistung des Lötkolbens und eine gut organisierte Wärmeabfuhr vom Kristall hin. Daher müssen Sie eine Infrarotstation oder einen Lötkolben mit höherer Leistung verwenden.

Wenn die LEDs in Ordnung sind, liegt die Fehlerursache im Treiber. Zunächst wird das Vorhandensein von Spannung sowohl am Eingang als auch am Ausgang der Platine überprüft. Wenn sie nicht vorhanden sind, ist ein häufiges Problem ein geplatztes Löten oder ein fehlerhafter Elektrolyt, der sich im Stromkreis nach der Diodenbrücke befindet. Es ist auch die Ursache für den Strobe-Effekt. Außerdem werden im Durchgangsmodus die Diodenbrücke und die Sicherungen überprüft. Ohne Oszilloskop ist es unmöglich, die Erzeugung der Mikroschaltung und des Schlüsseltransistors zu überprüfen. Alle defekten Teile werden durch die gleichen oder deren Steuern ersetzt. Und dann wird ein Testschalter gemacht.