Urządzenie lampy LED: naprawa i demontaż DIY, zasada działania obwodów

Ostatnio popularne stały się lampy wykorzystujące diody LED jako źródła światła. Lampy te wyróżniają się energooszczędnością i przyjaznością dla środowiska. Do sterowania diodami wykorzystywany jest układ elektroniczny - sterownik. Jeśli iluminator ulegnie awarii, biorąc pod uwagę jego wysoki koszt, opłaca się samodzielnie przeprowadzić naprawę, ale do tego trzeba znać budowę lampy LED i umieć ją zdemontować.

Informacje ogólne

Działanie urządzenia LED opiera się na wynalezieniu złącza elektron-dziura. W 1907 fizyk Henry Round został odkryty przez elektroluminescencję, która posłużyła za początek tworzenia punktowych źródeł promieniowania. Po wynalezieniu złącza p-n w 1961 roku inżynierowie z Texas Instruments opatentowali technologię podczerwieni LED. Rok później amerykański naukowiec Nick Holonyak wynalazł źródło światła, które działa w zakresie czerwieni.

W ciągu następnej dekady opracowano diody LED, które działają w widmie żółtym, zielonym i niebieskim. Technologia wytwarzania takich źródeł promieniowania była kosztowna. Dlatego praktycznie nie były używane jako oświetlenie. Do 1990 roku naukowcy z japońskiego koncernu Nichia Chemical Industries otrzymywali tanią niebieska dioda LED, która w połączeniu z kolorami zielonym i czerwonym dawała efektywne promieniowanie w kolorze białym widmo.

Zasada działania LED

Dioda LED to urządzenie elektroniczne, które emituje światło, gdy przepływa przez nie prąd elektryczny. Jego ogólnie przyjętym skrótem jest LED (dioda elektroluminescencyjna). Emisja światła zachodzi podczas rekombinacji nośników ładunku w rejonie złącza pn. To przejście powstaje na styku materiałów o różnych typach przewodności.

Gdy materiały stykają się, powstają między nimi prądy dryfu i dyfuzji, co prowadzi do dynamicznej równowagi. Jeżeli do takiego przejścia przyłożona zostanie różnica potencjałów, prąd dyfuzyjny wzrośnie i rozpocznie się aktywny proces przejścia nośników ładunku mniejszościowego przez strefę kontaktu materiałów. Spotykając się na granicy, te przeciwstawne ładunki zaczynają się rekombinować, to znaczy są niszczone wraz z uwolnieniem energii.

Ale nie każde przejście elektron-dziura może emitować światło podczas rekombinacji ładunku. Wynika to z szerokości obszaru aktywnego, która powinna być zbliżona do energii kwantowej widma widzialnego. W takim przypadku im większa powierzchnia styku złącza p-n, tym więcej energii można uwolnić. Proces uzyskania kompletnej diody LED jest złożony technologicznie, ponieważ do jej produkcji wykorzystywane są struktury wielowarstwowe. Dlatego w przypadku awarii źródła światła naprawa żarówki LED własnymi rękami będzie polegała na jej wymianie.

Spektrum barw luminescencji jest określone przez szerokość strefy przejścia elektron-dziura, która zależy od materiałów półprzewodnikowych i domieszek. Uzyskanie białego blasku osiąga się na trzy sposoby:

1. Połączenie trzech kolorów: czerwonego, niebieskiego, zielonego (RGB). Oprócz emitera w obudowie LED znajduje się odbłyśnik, dyfuzor, ekran i filtr świetlny.
2. Dzięki zastosowaniu na diodach LED działających w widmie ultrafioletowym luminofor o trzech kolorach. Gdy prąd płynie, luminofor świeci różnymi kolorami, których promieniowanie jest mieszane za pomocą soczewki.
3. Zastosowanie niebieskiej diody LED z nałożonym na nią luminoforem zielonego i czerwonego promieniowania.

Charakterystyka emitera

Podczas naprawy lamp LED własnymi rękami użytkownik często ma do czynienia z przepaleniem jednej lub grupy diod LED. Aby nie zakłócać pracy urządzenia wyważonego przez producenta i nie prowadzić do pogorszenia awarii, wypalony półprzewodnik zmienia się na podobną kopię.

Każdy rodzaj diody charakteryzuje się szeregiem parametrów, wiedząc, który z łatwością wybierzesz zamiennik.. Ważne cechy to:

1. Obecne zużycie. Jego średnia wartość to 0,02 A. Istnieją jednak projekty, w których jednocześnie można zintegrować dwa lub nawet cztery kryształy, każdy z własnym złączem p-n. W związku z tym obecne zużycie wzrośnie dwu- i czterokrotnie. Wzrost natężenia prądu prowadzi do zmiany gamy barw promieniowania z późniejszym wypaleniem kryształu. Dlatego wraz z nimi w oświetlaczach LED stosuje się sterowniki elektroniczne, które utrzymują prąd w pożądanym zakresie. Zastosowanie diody LED o innych parametrach doprowadzi do przegrzania elementów sterownika i jego awarii.
2. Wielkość spadku napięcia. Jest to określone przez różnicę potencjałów na diodzie LED, gdy przepływa przez nią prąd. Wartość ta zależy od koloru promieniowania, na przykład niebieski, zielony, biały - trzy wolty, żółty, czerwony - od 1,8 do 2,4 wolta.
3. Moc światła. Urządzenia o średnicy pięciu milimetrów emitują kierunkowe światło o mocy do 5 lumenów. Dlatego przy projektowaniu diody LED ważny jest kąt rozproszenia, który może wynosić od 20 do 120 stopni.
4. Temperatura barwowa. Istnieją trzy stopnie bieli: ciepłe, dzienne i zimne. Ponieważ postrzeganie promieniowania w dużej mierze zależy od temperatury barwowej, bardzo ważne jest, aby podczas wymiany zastosować diodę LED o tej samej wartości, co wypalona.
5. Standardowy rozmiar. Ten parametr charakteryzuje wielkość emitera LED. Najczęściej używane wartości to 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 i 5630. Liczby te pokazują szerokość i długość macierzy SMD. Np. 5730 - wielkość matrycy to 5,7 mm szerokości i 3 mm długości. Ta metryka ostatecznie wpływa na jasność, temperaturę barwową i moc.

Urządzenie kierowcy

Sterownik lampy LED to w rzeczywistości zasilacz, który stabilizuje prąd płynący przez kryształ diody. Przy całej różnorodności schematów lamp LED 220 V ich zasada działania jest taka sama. Polega na obniżeniu napięcia wejściowego AC do żądanej wartości i utrzymaniu go na tym samym poziomie niezależnie od zmian na wejściu.

Jako główny element można zastosować specjalizowany sterownik, regulowany zintegrowany stabilizator, układy rezystorowe. Ale najczęściej używanymi chipami są modulacja szerokości impulsu (PWM). Posiadają najbardziej stabilne i niezawodne parametry, zapewniając wymagane napięcie wyjściowe.

Sterownik oparty na sterowniku działa na zasadzie modulacji częstotliwości impulsów. Wejściowe napięcie sieciowe jest prostowane za pomocą mostka diodowego i podawane na kondensator będący elementem filtrującym. Ponadto sygnał trafia na wejście mikroukładu, wewnątrz którego jest przekształcany w impulsy o stałej wartości. Impulsy te napędzają kluczowy element obwodu, którym jest tranzystor polowy (Mosfet).

Przychodzący impuls otwiera tranzystor i prąd zaczyna płynąć przez diody LED, podczas gdy cewka indukcyjna gromadzi energię. Jak tylko nastąpi przerwa między impulsami, Mosfet zamyka się, a prąd jest dostarczany przez zmagazynowaną energię z cewki indukcyjnej. Proces ten powtarza się cyklicznie z dużą częstotliwością, dzięki czemu przez diodę LED przepływa prąd piłokształtny.

Najczęściej używane są następujące mikroukłady:

• HV9910.
• HV9961.
• CC28810.
• UKC28810.
• PT4115.
• RCD-24.

Częstotliwość impulsów sterownika jest określana przez wiązanie mikroukładu, a jego stabilizacja jest określana przez porównanie różnicy potencjałów odniesienia sterownika z wartością na czujniku prądu. Diody LED są bardziej wrażliwe na jakość energii niż inne źródła światła. Przekroczenie dotychczasowych parametrów o 15% spowoduje kilkukrotne skrócenie ich żywotności. Dlatego należy zachować szczególną ostrożność podczas naprawy lub wymiany sterownika.

Samodzielna naprawa

Nie ma wyspecjalizowanych centrów serwisowych do naprawy lamp LED. W przypadku gwarancji są po prostu wymieniane na nowe, a stare wyrzucane. Chociaż istnieją pewne awarie, które można łatwo naprawić własnymi rękami. Dlatego w przypadku odmowy wymiany gwarancyjnej należy spróbować samodzielnie naprawić lampę LED 220 V. Ale wcześniej musisz dowiedzieć się, dlaczego żarówki się przepalają. Przyczynami mogą być:

1. Skoki napięcia w sieci 220V. Wysokie napięcie na wejściu może spowodować awarię sterownika lampy LED i doprowadzić do wypalenia emitujących kryształów. Aby temu zapobiec, należy zastosować urządzenia ochronne na wejściu elektrycznym, na przykład przekaźnik ochronny.
2. Źle dobrana lampa. W efekcie lampa LED nie będzie miała wymaganego chłodzenia, co doprowadzi do jej przegrzania i spalenia. Dlatego podczas instalowania żarówki należy zawsze zwracać uwagę na instrukcję oprawy, która wskazuje jej maksymalną dopuszczalną moc.
3. Niskiej jakości elementy użyte do produkcji źródła światła. Aby uniknąć takiego problemu, należy kupować tylko produkty od znanych producentów, którzy posiadają obowiązkowy certyfikat.

Demontaż oświetlacza LED

Naprawienie lampy bez jej demontażu nie zadziała. Chociaż różnią się formą, ich konstrukcje są do siebie bardzo podobne. Tak więc w dolnej części piwnicy, która jest przykręcona do wkładu, znajduje się sam sterownik urządzenia. Nad nim znajduje się płyta chłodnicy, na której znajdują się diody LED. Od góry zamykane są nasadką, która może być przezroczysta lub matowa. Demontaż każdego rodzaju lampy rozpoczyna się od zdjęcia nasadki ochronnej, a następnie ściągnięcia sterownika.

Dlatego na przykład wiedząc, jak zdemontować lampę LED e27, możesz analogicznie demontować inne rodzaje cokołów. Co więcej, najpopularniejszym typem jest właśnie E27 i jego mniejsza kopia - E14 (minion).

Konstrukcja lampy składa się z następujących części:

• nasadka ochronna;
• baza;
• grzejnik z kompletem diod LED;
• sterownik mocy.

Zwykli producenci wykonują górną zaślepkę z tworzywa sztucznego, która jest następnie mocowana do podstawy piwnicy. Ale jednocześnie jest jedno zastrzeżenie - uszczelniacz służy do mocowania górnej pokrywy.

W celu rozdzielenia połówek należy przygotować ostry instrument. Może to być nóż lub ostrze wygięte na literę „G”. Pod kopułę lampy wkłada się narzędzie, a nałożony na nie klej usuwa się ruchem okrężnym. Jak tylko klej zostanie usunięty, kopuła jest usuwana przez lekkie potrząsanie i wyciąganie w górę.

Otworzy to dostęp do grzejnika z diodami LED. Ten grzejnik jest wciskany tym samym ostrym przedmiotem i wciskany na siebie. Wyjdą z niego dwa przewody, idące do sterownika lampy. Jeśli ich długość nie wystarcza do wyjęcia płytki elektroniki i płytki LED, to przewody są wylutowane.

Rozwiązywanie problemów

Najczęstszą przyczyną uszkodzeń jest przepalona dioda LED. Jego integralność można łatwo sprawdzić za pomocą multimetru, przełączając go w tryb kręgów. Czerwona sonda dotyka anody (plus), a czarna katody (minus). Dioda pracy powinna się zaświecić. Jeśli się nie świeci lub na jego korpusie widoczna jest czarna kropka, oznacza to, że jest uszkodzona. Nie da się tego naprawić, więc należy go wylutować, a robotnik powinien być przylutowany w to miejsce.

Podczas wylutowywania możesz mieć do czynienia z faktem, że lutownica po prostu przyklei się do korpusu LED. Wskazuje to na niewystarczającą moc lutownicy i dobrze zorganizowane odprowadzanie ciepła z kryształu. Dlatego będziesz musiał użyć stacji na podczerwień lub lutownicy o większej mocy.

Jeśli diody są sprawne, to przyczyna awarii tkwi w sterowniku. Przede wszystkim sprawdzana jest obecność napięcia zarówno na wejściu, jak i na wyjściu płyty. W przypadku ich braku częstym problemem jest pęknięcie lutowania lub wadliwy elektrolit znajdujący się w obwodzie za mostkiem diodowym. Jest również przyczyną efektu stroboskopowego. Dalej w trybie ciągłości sprawdzany jest mostek diodowy i bezpieczniki. Niemożliwe będzie sprawdzenie generacji mikroukładu i kluczowego tranzystora bez oscyloskopu. Wszystkie wadliwe części są zastępowane takimi samymi lub ich podatkami. A potem wykonywany jest przełącznik testowy.