Всем привет, приглянулся пост создателя о светодиодных лампах, но желаю ещё малость дополнить теоретическую часть практической. Вопрос выхода из строя светодиодных ламп животрепещущ не только лишь в случае, фактически, бытовых осветительных ламп и фонариков. Эти же светодиодные лампы инсталлируются в LCD-телевизоры, мониторы, проекторы. И если рядовая лампа стоит 50-100 рублей, то через 3 отработанных года мы выбрасываем её без особенных сожалений. Но вот в случае с цифровыми устройствами суммы убытка становятся уже очень значительными — по состоянию на 2021 год цена нового LCD телека начинается от 7 000 рублей и доходит до круглых сумм. Но механизм поломки подсветки в них вточности такой же, как и у бытовых лампочек. Давайте разберёмся, что у них общего:
Демонстрацию начнём с бытовой лампы. Я взял дешевенькую лампу за 50 рублей из эконом-магазина. Итак, осветительная лампа состоит из следующих принципиальных узлов, которые могут сломаться. Многие уже это всё не раз лицезрели:
I. Плата со светодиодами. Конкретно сам светоизлучатель. В случае бытовой лампы смотрится так:
В телеке она же смотрится так:
Обе этих платы представляют собой на сто процентов одно и то же устройство. Разница только в том, что сами светодиоды разнесены на различное расстояние — в телеке для этого подложка делается в виде ленты и соединяется проводами. В бытовой лампе — делается на целом дюралевом диске. Сами светодиоды в обоих случаях смотрятся так:
И один разглядим ближе:
Можно созидать, что он вроде бы разделён на две части. В этом случае, это — двойной светодиод. Светодиоды бывают одинарные, двойные, тройные и т.д., но, в главном, больше 3 в один корпус не помещают из-за их нагрева. Хотя, есть и светодиоды с 50 и поболее кристаллами на одной подложке. Подобные инсталлируются в проекторы — ТС тоже держал такие в руках. Но поглядите на габариты радиатора!
Вернёмся к обыкновенной лампе. Снутри малеханького корпуса мы можем узреть: дюралевую подложку, сами кристаллы светодиодов (чёрные прямоугольнички), и тончайшую золотую нить (малая перемычка, соединяющая их последовательно.
В один корпус огромное количество светодиодов помещают для роста компактности схемы, удвоения либо утроения светоотдачи из одной точки (принципиально для оптического тракта телевизоров), ускорения монтажа и сборки. Но, вне зависимости от сборки и размещения светодиодов, схема этой платки всегда будет смотреться так:
Т.е. все светодиоды врубаются в последовательную цепь, которая от начала и до конца подключается к драйверу. Цепь может быть хоть какой длины — в некоторых телеках на концы платы подаётся напряжение в 270 Вольт. Беря во внимание, что падение составляет только приблизительно 2.8 В на одном кристалле — посчитайте, сколько их там стоит.
Несложно додуматься, что при разрыве этой цепочки, не станут пылать сходу все светодиоды. Только некоторые модели ламп и телевизоров имеют несколько параллельных цепочек — у таких в случае обрыва цепи сильно падает яркость, но они остаются в работоспособном состоянии.
Сейчас к вопросу, а почему, фактически, эта цепь может быть разорвана? Каковой механизм этого?
Как уже упоминали создатели уникальных постов, основная причина — температура. Но порча устройства происходит не очевидно из-за неё, а косвенным образом. При повышении температуры начинаются деградационные физические и хим процессы в светодиодах. Их два:
1. Отрыв либо разрыв узкой перемычки. Я непопросту упомянул её на картинке. Тончайшая золотая нить. К светодиоду, как и к хоть каким другим полупроводниковым кристаллам, нить прикрепляется способом вибрационного воздействия, в следствие чего происходит диффузия золота в приповерхностный слой кристалла, и появляется довольно крепкое соединение. Видео этого процесса можно отыскать на ютубе. Но золото, как и хоть какой другой металл (как понятно из курса физики) имеет свойство расширяться при нагреве и сужаться при охлаждении. Чем посильнее нагрев — тем больше будет Δl. Но, так как светодиод залит прозрачным компаундом, деваться этой длине некуда. Образуются упругие микродеформации в золотой нити. При каждом цикле включения-выключения телека эту нить вроде бы спрессовывает с обеих сторон, а позже растягивает, как гармошку. Вот только железной нити такие деформации на пользу не идут. Разламывали в детстве медную проволоку? Гнёшь её туда-сюда, и через 30-60 извивов деформации скапливаются, связи между молекулами разрываются. То же самое происходит и тут. Но ввиду того, что для перемычек применяется золото — один из самых пластичных металлов в технике, количество циклов включения-выключения существенно возрастает.
Что всё-таки происходит, когда перемычка порвалась? Снаружи мы начинаем созидать "мигание" лампы, или её полное затухание. После долгого простоя лампа (либо телек) может "включиться" на долю секунды, а потом свет опять теряется. Происходит это так как разорванные концы нити могут соприкасаться вместе (зависимо от вида деформации). Но сразу после подачи тока начинается расширение проволоки, и контакт разрывается опять. Появляется автоколебательная система (смотрите опыт с пружиной и ртутью), такие колебания мы и лицезреем как низкочастотное мигание лампы. Светодиод вышел из строя и предстоящей эксплуатации не подлежит.
2. Термоэлектрическая деградация кристалла.
Светодиод, как и хоть какой другой полупроводник, работает по принципу электронно-дырочного взаимодействия — при хим производстве вытравливают две зоны в кристалле, одна из которых содержит свободные электроны, другая — дырки. Проводить светодиод начинает при повышении потенциала выше определённого уровня, когда электроны начинают объединяться (рекомбинироваться) с дырками. Долгая эксплуатация кристалла в завышенном температурном режиме и на больших токах приводит к тому, что начинают создаваться неизменные связи между 2-мя слоями — и электроны устремляются по ним, превращая носимую ими энергию в тепло (заместо светового излучения) и ускоряя деградацию. Хим состав преобразуется в обычный проводник. От превышения тока (так как его внутреннее сопротивление начинает стремиться к нулю) перегорает тоненькая перемычка, и светодиод чернеет снутри. Цепь разрывается, работать она больше не будет.
В целом, деградация светодиода происходит по экспоненциальной кривой — равномерно в процессе работы количество "спаек" и утечек растёт. После этого, когда оно превосходит определённый предел, начинается неожиданный скачкообразный рост тока. Как раз тогда лампа и сгорает — делает "Пых" и свет погас.
Т.е. наглядно это можно представить таким макаром (числа на осях не соответствуют реальным, но сам процесс смотрится так) — до момента заслуги красной черты по вертикали устройство работает исправно (1-3 года) — утечка маленькая. После этого начинается неожиданный рост тока. Лампа начинает тускнеть и в один прекрасный момент ток растет так, что перемычка либо драйвер перестаёт его выдерживать. Это происходит довольно стремительно — за 1-2 месяца.
Как исправляется эта неувязка?
Единственный метод отремонтировать таковой осветительный прибор — замена полностью ВСЕХ светодиодов на новые. Почему — должно быть понятно. Нам кажется, что светодиоды находятся в различных корпусах, и если мы заменим либо закоротим тот, который конкретно сгорел (участок, где цепь разорвалась), то цепь восстановится, и всё продолжит работать. Вот только необходимо учесть износ элемента. Поглядите на схему, которую я приводил. Все светодиоды в ней РАВНОЦЕННЫ. И работают сразу — вроде бы представляют собой один большой светодиод. Ведь, как мы уже знаем, светодиодов в одном корпусе может быть несколько. В сути, не принципиально, как они расположены. Они являются частью 1-го целого. Если на ноутбуке вышел из строя чип (к примеру, перегрузили USB-порт), то выходит из строя ВЕСЬ кристалл микропроцессора/хаба — и ядра, и другие модули. Отчасти отремонтировать его нельзя — разобрать кристалл и поменять пробитую область нереально. Так же и тут — есть только иллюзия того, что заменив часть осветительного прибора, мы отремонтируем его. Практически через несколько 10-ов рабочих циклов цепь опять разорвётся — или порвётся такая же усталая перемычка на другом светодиоде, или он от увеличившегося тока также в один момент деградирует.
II. Драйвер светодиодов
С драйвером, в принципе, дела обстоят проще. Он представляет собой обыденный импульсный (ШИМ) блок питания. Задачка его — выполнить из того, что имеется то напряжение, которое подходит для питания светодиодов. Обычно, форма нас не особо интересует — корпус светодиодов дополнительно покрывается люминофором для роста инертности. В случае бытовых ламп, драйвер делает из выпрямленного напряжения сети (310 Вольт) напряжение в 70-90 Вольт, достаточное для питания всей ленты.
Интересует нас общая мощность — все современные драйверы работают в цифровом режиме. Потому амплитуда и продолжительность ШИМ-сигнала выставляется таким макаром, дабы передавать её в светодиоды. Хотя, таковой режим модуляции также пагубен и уменьшает срок службы светодиодов — они без конца вроде бы стремительно загораются и меркнут, тем ещё больше раздраконивая проволоку и кристалл, ускоряя их деградацию.
Т.е. на светодиоды подаётся ток такового вида. Вот так смотрится драйвер с ШИМ модуляцией у лампы:
Ремонт настенно-потолочного светодиодного осветительного прибора.
Денек хороший молодым ремонтерам. Сейчас в обзоре ремонт светодиодного осветительного прибора Varton 12W с неисправностью ,,не светиться, не работает!”, подаренный мне безвоздмездно.
Разбираем осветительный прибор и при внимательном осмотре сразу обнаруживаем светодиод с чёрной точкой, что служит твёрдым подтверждением его неработоспособности.
Сходу оказывается на виду спаленный светодиод.
Спаленный светодиод поблизости.
На других светодиодах точек не найдено. Это обнадёжило, так как практика указывает, что в схожих случаях с схожими светодиодными светильниками, причина неисправности с высочайшей толикой вероятности возможно окажется в одном только светодиоде. Который перегорев, порвал собой цепь питания других светодиодов, включённых в этом случае в последовательную цепь.
Продолжаем, согласно принятому методу ремонта. Вторым пунком у нас следует наружный внимательный осмотр платы питания, на предмет вздувшихся электролитических конденсаторов, подозрительных, пригоревших деталей, почернений платы. Таких не обнаружилось.
Вздувшихся конденсаторов и изьянов не найдено.
С обратной стороны платы питания, тоже всё оказалось в порядке, сузив таким макаром зону поиска неисправности. Что ещё более прибавило оптимизма и убежденности в благополучном финале ремонта, подсказав что и напряжение питания выдаваемое блоком питания, полностью возможно окажется на месте и скорей всего в границах нормы.
Плата с обратной-стороны в порядке.
Подключил устройство к выходу блока питания, подключил осветительный прибор к электросети, заизолировав высоковольтные провода (кембрики, как показано на рисунке) и увидел что напряжение на выходе блока питания и на входе светодиодной ленты находится.
Проверка выходного напряжения без нагрузки.
Почетаемые РЕМОНТЕРЫ! ВНИМАНИЕ! СОБЛЮДАЙТЕ ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ В Критериях С Завышенным, Небезопасным ДЛЯ ДРАГОЦЕННОЙ Людской ЖИЗНИ, ТОКАМИ И НАПРЯЖЕНИЯМИ. ПРИ РЕМОНТЕ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ ДЕРЖИТЕСЬ ПОДАЛЬШЕ ОТ БАТАРЕЙ ОТОПЛЕНИЯ (заземление). Небезопасными числятся напряжения выше 50В! Общие советы для ремонтеров-слаботочников таковы; при принужденной работе под высочайшим напряжением, сберегайте глаза, не сидите за рабочим местом босиком на нагом бетонном полу (РЕЗИНОВЫЙ КОВРИК) и РАБОТАЙТЕ ОДНОЙ Рукою! Не становитесь живым проводником тока!
Дабы уменьшить время на ремонт и на нудную проверку других светодиодов мультиметром, для начала замыкаю спаленный светодиод пинцетом, (пинцет !С ИЗОЛИРОВАННЫМИ РУЧКАМИ!), под напряжением. Осветительный прибор заработал. Дальше пошёл находить в домашних завалах подходящий светодиод.
Смелое замыкание светодиода.
Нашёл плашку со светодиодами от спаленной лампы, предстояла задачка их снять. Обыденным паяльничком в этом случае совладать проблематично. Я демонитрую светодиоды в таких случаях просто применяя обыденную кухонную электроплитку. С тем принципиальным условием дабы НЕ ПЕРЕГРЕТЬ СВЕТОДИОДЫ, так как они очень этого страшатся (температурная деградация светодиодов), доводя температуру только до уровня расплавления олова. Выставляю на конфорке нагрев на 2-ечку. Нагреваю планку со светодиодами, повторюсь, до температуры расплавления олова, быстро убираю блату с конфорки и быстренько снимаю их по очереди. По мере надобности, процесс нагрева-снятия плашки повторяю, вспоминая о перегревах. Схожим образом снимаю и наш спаленный светодиод.
Снятие запасного светодиода.
Прозвонил снятые светодиоды мультиметром, проверил на реальную работоспособность, подавая на них напряжение. Вычислив математически по количеству оных на питающее напряжение с нагрузкой, замеряв и помня что в данном осветительном приборе под нагрузкой реально выходное напряжение проседает до 85В, вышло что-то около 3,5В ,,на брата”,. Припаиваю наш ,,новый” светодиод, так как новых в заначке не обнаружилось, уже обыденным паяльничком. Снятый светодиод оказался мало короче, потому пришлось слега повозиться, проявить бдительность и ,,навесить соплю” из олова. Подробности на рисунке.
Установка нового светодиода.
Подключил к электросети, заработало, светодиод оказался немного ,,прохладного” свечения, ежели его новоиспечённые ,,тёплые” собратья. Протестировал осветительный прибор, оставив его на пару часиков во включенном состоянии, неисправность не повторилась. На сим собрал осветительный прибор в оборотном порядке и в неплохом расположении духа пошёл отмечать событие чаем с конфетами!
