Oprava DIY LED reflektoru: Příčiny a řešení problémů

LED světlomety si v poslední době získaly značnou oblibu a postupně vytlačují z trhu jiné typy světlometů pro své kvality: účinnost a odolnost. Ale i LED reflektory mohou selhat.

Pokud se obrátíte na specializované elektroopravny, můžete strávit spoustu času a peněz na opravy. Ve většině případů lze opravu LED reflektorů provést sami, stačí si pečlivě prostudovat princip fungování a design.

Typické poruchy

Ve většině případů, pokud dojde k poruše reflektoru, jeho provoz bude mít následující problémy:

• Po přivedení napětí reflektor nefunguje úplně – nedochází k žádnému žhavení.
• Když je reflektor v provozu, je patrné, že LED dioda pravidelně nebo neustále bliká.
• Po přivedení napětí reflektor nepracuje na plný výkon nebo je patrné, že se výrazně změnil odstín světla.

Je možné opravit LED reflektor? Samozřejmě, ale pokud máte určité znalosti a pokud vám stále chybí znalosti, můžete si takové zařízení koupit za velmi přijatelnou cenu na webových stránkách našich partnerů led-comp.ru, výběr různých možností je velmi velký.

Zařízení LED reflektoru

Měli byste vědět, že design jakéhokoli LED reflektoru se skládá ze dvou hlavních částí: matice LED a ovladače. Matrix je zdrojem světla. Bodové světlo může mít nainstalovanou jednu nebo více matic, které se mohou skládat z několika LED. Další důležitou součástí reflektoru je driver, neboli napájecí zdroj.

V souladu s tím bude oprava vadného LED reflektoru zahrnovat identifikaci vadného dílu a jeho výměnu za jiný, který odpovídá parametrům.

Ze zdroje proudu je přiváděna energie do elektronické desky řidiče, kde je elektrický proud přeměněn a poté přiváděn do matrice, která vyzařuje světlo.

Kromě matice a ovladače může zařízení LED reflektoru zahrnovat:

• Radiátor používaný k odvodu tepla.
• Reflektor, čočka nebo zrcadlo, které slouží k zaostření světelného paprsku.
• Zařízení pro montáž reflektoru.

Budicí obvody

Při opravě ovladačů LED reflektorů musíte znát jeho strukturu. Konstrukce ovladače zahrnuje diodový můstek, odpory a kondenzátory. Diodový můstek slouží k usměrnění elektrického proudu, který je následně stabilizován odpory a kondenzátory.

Zde je několik jednoduchých schémat zapojení ovladače. Schémata slouží k vizuálnímu popisu principu činnosti a mohou se lišit od schémat nainstalovaných v jiných zařízeních.

Ale LED světlomety používají ovladače se složitějšími obvody, které poskytují lepší výkon.

Příklad spínacího obvodu budiče

Podrobné pokyny pro diagnostiku a opravu

Při opravě LED reflektoru vlastníma rukama se doporučuje dodržovat následující posloupnost akcí:

1. Vnější kontrola zařízení.
2. Kontrola řidiče.
3. Kontrola matice LED.

Provedení vnější kontroly

Jak říkají zkušení elektrikáři, jakákoliv porucha elektrických spotřebičů má dvě příčiny: když není kontakt tam, kde by měl být, nebo když je kontakt tam, kde by neměl být!

Pečlivá kontrola reflektoru může značně usnadnit řešení problémů. Nejprve musíte zkontrolovat napájecí kabel. Na izolaci by neměly být žádné lomy, různá mechanická poškození a samozřejmě ani stopy po poškození izolace zkratem nebo stopy po roztavení v důsledku tepelných účinků elektrického proudu.

Za druhé, musíte zkontrolovat tělo zařízení a matici LED z hlediska různých mechanických poškození. Při kontrole matice můžete vizuálně identifikovat poruchu na LED/matici (pokud je nainstalován COB) podle přítomnosti černých teček.

Při výrobě LED pomocí technologie COB (Chip On Board) je několik LED umístěno na jedné desce a potaženo luminoforem. Pokud jedna nebo více LED selže, celá deska se stane nefunkční, protože LED jsou zapojeny do série. Vypálená LED bude mít tmavší barvu než ostatní. S maticovým designem sestávajícím ze samostatně umístěných LED se může vadná také lišit barvou od svých sousedů.

Za třetí se otevře tělo reflektoru a zkontroluje se stav pojistkové vložky. V tomto případě byste měli věnovat pozornost stavu desky, nepřítomnosti mechanického poškození nebo prvků, které vyhořely. Kontakty jsou také kontrolovány, zda nevykazují známky oxidace nebo koroze.

Při provádění kontroly by bylo vhodné prozvonit vodiče a zkontrolovat přítomnost elektrického kontaktu v celém obvodu.

Kontrola funkčnosti ovladače

Pro kontrolu funkčnosti budiče je nutné přivést na odpojený budič střídavé napětí 220 V Na jeho výstupu by mělo být konstantní napětí, jehož hodnota bude o něco vyšší než hodnota uvedená na pouzdru.

Například, pokud pouzdro ukazuje 28-38 V, když je ovladač připojen bez zátěže, výstupní napětí bude 40 V.

Ale s tímto způsobem kontroly můžete udělat chybu, protože existují ovladače, které se nemusí zapnout bez zatížení. Chcete-li získat správné výsledky testu, musíte k výstupu ovladače připojit zatěžovací odpor.

Hodnota odporu by měla být zvolena podle Ohmova zákona. Chcete-li to provést, musíte zjistit, jaké výstupní parametry jsou napsány na pouzdru. Například, pokud případ říká: „VÝSTUP 23-35 VDC 600 mA ±5 %“, vypočítáme nejmenší hodnotu odporu jako: 23/0,6 = 38 Ohm. Podle toho se největší hodnota vypočítá jako: 35/0,6 = 58 Ohm. Poté vybereme nejvhodnější rezistor podle jmenovité hodnoty s ohledem na výkon. Pokud zvolíte odpor s nedostatečným výkonem, během provozu se výrazně zahřeje a vyhoří. Standardní rozsah výkonů zahrnuje následující hodnoty: 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2 nebo více W.

Výkon rezistoru se určuje jako součin napětí (U) a proudu (I) podle vzorce:

Po výpočtu vybereme nejvhodnější ze standardních hodnot.

Dále zkontrolujeme úroveň napětí na výstupu zařízení. Pokud je napětí v mezích uvedených na štítku ovladače, usoudíme, že zařízení je funkční a pokračujeme v odstraňování problémů.

Znalecký posudek
Alexej Bartoš
Specialista na opravy, údržbu elektrických zařízení a průmyslové elektroniky.
Zeptejte se odborníka

Při kontrole výkonu pomocí této metody byste měli mít na paměti, že levné modely nemusí mít transformátor. Pokud dojde k poruše ovladače, může se na výstupu objevit napětí 220 V.

Maticová kontrola

Chcete-li otestovat matici LED, budete na ni muset použít napětí, které je nižší než jmenovité. Při připojení matrice kontrolujeme sílu proudu. Pracovní matrice bude svítit.

Dále zvyšujeme napětí, dokud není dosaženo jmenovitého proudu. Pracovní matrice by měla svítit a světelný tok by měl odpovídat jmenovitému.

Pro napájení napětí a regulačních parametrů budete potřebovat speciální laboratorní napájecí zdroj. Tento blok umožňuje plynule přivádět napětí na matici a řídit proud a napětí.

Pokud takový blok není k dispozici, můžete použít známý dobrý ovladač převzatý z jiného reflektoru.

Při výrobě LED pomocí technologie COB (Chip On Board) je několik nezabalených LED umístěno na jedné desce a potaženo luminoforem. Pokud jedna nebo více LED selže, celá deska se stane nefunkční, protože LED jsou zapojeny do série. Vypálená LED bude mít tmavší barvu než ostatní.

LED diody, které jsou umístěny na matici otevřeného typu, jsou také zapojeny do série. Je možné zapojit do kaskád, to znamená, že skupiny několika LED mohou být zapojeny také do série. Pokud jedna LED selže, bude také tmavší než ostatní.

Chcete-li přesněji určit vadnou LED, měli byste použít tester pracující v režimu testování diod.

Závěr

Po identifikaci vadného prvku by měl být vyměněn za provozuschopný s podobnými vlastnostmi. Pokud při výběru prvku uděláte chybu, opravitelný nebo vyměněný díl může následně selhat. Vyměněné prvky proto musí vyhovovat z hlediska proudově napěťových charakteristik.

Při výměně matrice je nutné vyměnit i teplovodivou pastu. Instalace bez tepelné pasty nevyhnutelně povede k přehřátí a rychlému selhání matrice.

Důležitou podmínkou pro montáž reflektoru je zajištění těsnosti celé konstrukce. Při zanedbání tohoto stavu je také možné rychlé selhání celého reflektoru a výrazně se zvyšuje pravděpodobnost úrazu elektrickým proudem.

LED matrice se každým rokem zdokonalují a v poslední době výrobci vyvinuli nový typ matrice pro reflektory, které lze připojit přímo ke zdroji 220 V AC.

Snadné připojení, není potřeba drahý ovladač, k dispozici je řada matic s výkonem od 10 do 50 W. Rozhodl jsem se prostudovat výhody a nevýhody tohoto typu LED matric v praxi.

Asi před pěti lety jsme museli opravit dva LED reflektory. V jednom z nich shořela matrice a řidič a ve druhém pouze řidič. Jeden ze dvou byl opraven. Druhý s vypálenou matricí a driverem od té doby sbírá prach na polici. Rozhodl jsem se to opravit pomocí moderní LED matrice.

Na Aliexpressu jsem koupil dvě 4054W matrice RoHS F10 za dva dolary, jednu v záloze, nikdy nevíte, co se při testování stane. Mimochodem, čísla ve značení za písmenem F označují šířku a délku matrice v milimetrech. Zakoupená matrice měla rozměr 40×50 mm.

Kontrola a vývoj schématu zapojení matice LED

Při připojení matrice instalované na masivním radiátoru na síť 220 V se rozsvítila, proudový odběr byl cca 45 mA, což odpovídalo výkonu deklarovanému prodejcem. Ale pulzace světla s frekvencí 100 Hz byly velké. Koneckonců, v matrici nebyl žádný elektrolytický kondenzátor.

Takový reflektor je vhodný pro pouliční osvětlení, ale plánoval jsem ho použít k osvětlení objektů při fotografování, kde je potřeba minimální pulzační koeficient světelného toku.

Jak víte, LED diody pracují na konstantním napětí a při připojení ke střídavému napětí je na vstupu v elektrickém obvodu jakéhokoli ovladače instalován usměrňovací můstek.

Na základě toho jsem se rozhodl zkusit napájet LED matici konstantním napětím. K tomu byl použit budič na proudově omezujícím kondenzátoru (byl odpájen a kontaktní plošky uzavřeny) LED žárovky a kondenzátoru o kapacitě 150 μF pro napětí 400 V.

Testy potvrdily správnost myšlenky. Matrice se rozsvítila jasným, rovnoměrným světlem. Kontrola výstupu světla na blikání ukázala jeho úplnou absenci. Zbývá pouze umístit všechny díly do těla reflektoru.

Schéma elektrického zapojení
LED matice s vestavěným ovladačem

Jako výsledek experimentů byl získán elektrický obvod znázorněný na výkresu pro připojení matice s vestavěným budičem k napájení 220 V AC.

Střídavé napětí je přiváděno přes pojistku F1 pro ochranný proud 2 A a proud omezující rezistor R1 o jmenovité hodnotě 4,7 Ohmů na usměrňovací můstek VD1-VD4, namontovaný na diodách 1N4004. Na svorky můstku je připojen elektrolytický kondenzátor C1 a paralelně k němu LED matice.

Při zapnutí reflektoru se vybije kondenzátor C1, a proto je jeho odpor nulový. R1 se používá k ochraně můstkových diod před vysokými proudy. Pojistka slouží k ochraně elektrického vedení v případě poruchy diod nebo kondenzátoru.

K usměrňovači lze připojit LED matice určené pro 220 V AC s výkonem 10 až 50 W. Existují však některé funkce, které budou popsány níže. Na polaritě maticového spojení nezáleží.

Oprava reflektoru

Oprava spočívala v demontáži spálené matrice a vadného driveru a instalaci moderní LED matrice s vestavěným driverem a přídavného usměrňovacího můstkového obvodu s elektrolytickým kondenzátorem do pouzdra reflektoru.

Instalace LED matice

Abyste se dostali k matrici, musíte odstranit ochranné sklo a reflektor, což vyžaduje odšroubování čtyř šroubů.

Chcete-li matrici odstranit, musíte odpájet nebo ukousnout vodiče bočními řezáky a odšroubovat další čtyři šrouby. Když byla matrice odstraněna, bylo jasné, proč vyhořela. Teplovodivá pasta nepokryla celý její povrch.

Kromě toho bylo místo instalace natřeno a kolem otvorů se závitem byly vyvýšené oblasti a také kolem podivných obdélníkových vybrání. Je zde konstrukční vada a neopatrná montáž výrobcem reflektoru.

Pálená matrice měla rozměry 20×20 mm a instalovaná 40×60 mm, takže bylo nutné udělat nové montážní otvory. Při značení jsme také museli posunout matrici vůči středové ose, aby nám montážní otvory nezapadaly do žeber odvádějících teplo pouzdra. Kromě toho bylo také nutné ponechat jeden ze dvou otvorů pro vedení vodičů. Nechtěl jsem vrtat nový otvor pro dráty, protože ten standardní byl hermeticky připojen k zadní části reflektoru.

Po označení byly vyvrtány čtyři otvory o průměru 2 mm a následně závitovány závitníkem M2,5.

Montáž ukázala, že všechny vytvořené otvory se přesně shodovaly s montážními otvory matrice. Pokud jsem trochu minul, otvory v matrici lze vyříznout pomocí jehlového pilníku. V jejich blízkosti nejsou žádné proudové cesty ani prvky.

Dalším krokem je použití brusného papíru se střední zrnitostí k přípravě povrchu odvádějícího teplo odstraněním barvy a odstraněním případných vyvýšených nerovností.

Po deseti minutách práce byl povrch dokonale rovný a připravený k připevnění matrice. Zbývající montážní otvory mají malou plochu a nebudou mít prakticky žádný vliv na odvod tepla.

Pro dobrý tepelný kontakt matricového substrátu s hliníkovým tělem reflektoru, který je zároveň zářičem, musí být místo jejich spojení potaženo tenkou vrstvou speciální teplovodivé pasty. Je vhodné roztírat pastu pomocí bankovní karty nebo vizitky. Pasta se prodává v počítačových obchodech a lze ji objednat na Aliexpress při nákupu matrice.

Matrice je upevněna v pouzdře pomocí šroubů M2,5 s plochými podložkami pro zvětšení lisovací plochy. Před instalací je lepší pocínovat kontaktní plošky matrice a připájet dráty. Použil jsem vodiče s dvojitou izolací, ale pro spolehlivost je vhodné použít speciální tepelně odolný vodič. Neměl jsem po ruce ani jeden dostatečně dlouhý.

Reflektor reflektoru měl otvor pro světelný tok matice nedostatečné velikosti, musel být po označení upraven.

Za tímto účelem se pomocí mini vrtačky a smirkového kotouče rozřezal reflektor podél okrajů. Okraje se přehnou kleštěmi a přebytečný kov se odstřihne nůžkami.

Fotografie ukazuje výsledek instalace LED matice s ovladačem na substrát. Celá jeho plocha vyzařující světlo je otevřena světelnému toku.

Instalace diodového můstku a kondenzátoru do reflektoru

Desku plošných spojů pro osazení šesti rádiových prvků jsem nevyráběl, zvlášť když byla k dispozici vhodná deska z ovladače LED lampy. Odstranil jsem z něj přebytečné prvky, zapájel pojistku a odpor omezující proud.

Vodiče vycházející z LED matrice byly připájeny přímo na vývody kondenzátoru a jeho vývody byly již připájeny k desce. Jeden z vodičů napájecího kabelu byl připájen k desce a druhý k výstupu spínače a odtud k desce.

K izolaci plošného spoje bylo použito zkrácené balení od Tic-Tac dražé. Perfektně sedí. V balení byl vyroben slot pro napájecí kabel.

LED reflektor byl opraven bez použití ovladače a můžete jej začít testovat. Když jsem ho poprvé zapnul, nerozsvítil se. Ukázalo se, že instalovaná pojistka pro ochranný proud 1 A nevydrží startovací proud nabíjení kondenzátoru a shořela.

Nechtěl jsem zvyšovat hodnotu odporu omezujícího proud, takže jsem musel nainstalovat 2A pojistku, když jsem opakovaně a po dlouhou dobu zapínal a vypínal, reflektor bez problémů svítil. Pouzdro se mírně zahřálo.

Maticové měření výkonu s vestavěným driverem

Při spuštění reflektoru se zdálo, že svítí mnohem jasněji než desetiwattový. Rozhodl jsem se to porovnat se stejným, ale se standardní maticí a ovladačem. Podezření se potvrdilo.

Naměřený odběr proudu byl 132 mA, místo požadovaných 45 mA. Při kontrole matrice před instalací bez usměrňovacího můstku byl proud cca 45 mA. V důsledku toho, když je matrice napájena stejnosměrným proudem, je výkon zvýšen z 10 W na 29 W, což mělo za následek zvýšení světelného toku. To bylo příjemné překvapení, i když celkem pochopitelné. Chcete-li určit výkon, musíte vynásobit napětí proudem.

Napětí na LED diodách klesá a když jsou zapnuty v sérii, může být celkové napětí 100 voltů nebo více. Proto při napájení střídavým proudem LED svítí pouze tehdy, když výkyv sinusové vlny překročí tento práh. Když je matice napájena konstantním napětím, LED svítí nepřetržitě. Zvýšil se proto výkon světelného toku.

Měření provozní teploty LED diod

Přestože bylo tělo reflektoru na dotek mírně zahřáté, byla vznesena otázka možného přehřátí LED matrice v důsledku trojnásobného zvýšení dodávaného výkonu. Proto jsem se rozhodl změřit teplotu jeho substrátu.

Za tímto účelem byl do zbývajícího otvoru pro drát v krytu reflektoru vedoucího k matricovému substrátu vložen multimetrový termočlánek.

Zadní kryt byl připevněn k tělu. Bodové světlo je zapnuto v poloze, kde kolem něj proudí nejmenší množství vzduchu, přičemž strana vyzařování světla je umístěna ve vodorovné rovině. Po půl hodině provozu reflektoru se teplota přestala zvyšovat a dosáhla 21°C při okolní teplotě 60°C. Přehřátí matrice bylo 39° stupňů.

Podle technické dokumentace je životnost LED matric při zahřátí substrátu na 60°C a krystalů na 80°C 50 000 hodin.

V důsledku toho můžeme konstatovat, že konstrukce zkoumané desetiwattové LED matrice s vestavěným driverem a celkové rozměry těla reflektoru umožňují při kvalitní instalaci matrice zajistit bezpečné tepelné podmínky pro její provoz.

Závěr

Poté, co jsme strávili 1,5 $ a několik hodin na vlastní opravu starého LED reflektoru s vadnou matricí a ovladačem, podařilo se nám zvýšit jeho výkon z 10 W na 29 W a prakticky eliminovat pulzace světelného toku.

Mám další podobný vadný 50W reflektor, který shromažďuje prach na poličce, matrice je již objednána. V blízké budoucnosti plánuji opravu stejnou technologií a výsledky zveřejním v tomto článku.