Как отремонтировать светодиодный светильник своими руками

Как сделать драйвер для светодиодов

В приведенных ниже схемах используются самые распространенные элементы, которые можно приобрести в любом радиомагазине. При сборке не требуется специальное оборудование, — все необходимые инструменты находятся в широком доступе. Несмотря на это, при аккуратном подходе устройства работают достаточно долго и не сильно уступают коммерческим образцам.

Изготовить своими руками

Подключение светодиодной ленты

Заново светильники на светодиодах делают редко. Лампу проще изготовить из неисправной. Фактически получается, что ремонт и изготовление нового изделия – это один процесс. Для этого LED-лампу разбирают и восстанавливают перегоревшие светодиоды и радиодетали драйвера. В продаже часто бывают оригинальные светильники с нестандартными лампами, которым в дальнейшем трудно найти замену. Простой драйвер можно взять из неисправной лампы, а светодиоды – из старого фонарика.

Схема драйвера собирается по классическому образцу, рассмотренному выше. Только к ней добавляется резистор R3 для разрядки конденсатора С2 при отключении и пара стабилитронов VD2,VD3 для его шунтирования на случай обрыва цепи светодиодов. Можно обойтись одним стабилитроном, если правильно подобрать напряжение стабилизации. Если конденсатор выбрать под напряжение больше 220 В, можно обойтись без дополнительных деталей. Но в этом случае его размеры увеличатся и после того, как будет сделан ремонт, плата с деталями может не поместиться в цоколь.

Драйвер LED-лампы

Схема драйвера приведена для лампы из 20 светодиодов. Если их количество будет другим, необходимо подобрать такую величину емкости конденсатора С1, чтобы через них проходил ток 20 мА.

Схема питания LED-лампы является чаще всего бестрансформаторной, и следует соблюдать осторожность при монтаже своими руками на металлическом светильнике, чтобы не было замыкания фазы или нуля на корпус.

Конденсаторы подбираются по таблице, в зависимости от количества светодиодов. Их можно закрепить на алюминиевой пластине в количестве 20-30 шт. Для этого в ней сверлятся отверстия, и на термоклей устанавливаются светодиоды. Их пайка производится последовательно. Все детали можно разместить на печатной плате из стеклотекстолита. Они располагаются со стороны, где отсутствуют печатные дорожки, за исключением светодиодов. Последние – крепятся пайкой выводов на плате. Их длина составляет около 5 мм. Затем устройство собирается в светильнике.

Настольная лампа на светодиодах

Необходимые материалы и инструменты

Для того, чтобы собрать самодельный драйвер, потребуются:

• Паяльник мощностью 25-40 Вт. Можно использовать и большей мощности, но при этом возрастает опасность перегрева элементов и выхода их из строя. Лучше всего использовать паяльник с керамическим нагревателем и необгораемым жалом, т.к. обычное медное жало довольно быстро окисляется, и его приходится чистить.
• Флюс для пайки (канифоль, глицерин, ФКЭТ, и т.д.). Желательно использовать именно нейтральный флюс, — в отличие от активных флюсов (ортофосфорная и соляная кислоты, хлористый цинк и др.), он со временем не окисляет контакты и менее токсичен. Вне зависимости от используемого флюса после сборки устройства его лучше отмыть с помощью спирта. Для активных флюсов эта процедура является обязательной, для нейтральных — в меньшей степени.
• Припой. Наиболее распространенным является легкоплавкий оловянно-свинцовый припой ПОС-61. Бессвинцовые припои менее вредны при вдыхании паров во время пайки, но обладают более высокой температурой плавления при меньшей текучести и склонностью к деградации шва со временем.
• Небольшие плоскогубцы для сгибания выводов.
• Кусачки или бокорезы для обкусывания длинных концов выводов и проводов.
• Монтажные провода в изоляции. Лучше всего подойдут многожильные медные провода сечением от 0.35 до 1 мм2.
• Мультиметр для контроля напряжения в узловых точках.
• Изолента или термоусадочная трубка.
• Небольшая макетная плата из стеклотекстолита. Достаточно будет платы размерами 60х40 мм.

Макетная плата из текстолита для быстрого монтажа

Устройство LED-лампы

Ремонт светодиодной лампы своими руками

В состав лампы входят:

• корпус;
• цоколь;
• рассеиватель;
• радиатор;
• блок светодиодов LED;
• бестрансформаторный драйвер.

Устройство LED-лампы на 220 вольт

На рисунке изображена современная LED-лампа по технологии СОВ. Светодиод выполнен как одно целое, с множеством кристаллов. Для него не требуется распайка многочисленных контактов. Достаточно присоединить всего одну пару. Когда делается ремонт светильника с перегоревшим светодиодом, его меняют целиком.

По форме лампы бывают круглыми, цилиндрическими и прочими. Подключение к сети питания производится через резьбовые или штырьковые цоколи.

Под общее освещение выбираются светильники с цветовой температурой 2700К, 3500К и 5000К. Градации спектра могут быть любыми. Их часто используют для освещения реклам и в декоративных целях.

Простейшая схема драйвера для питания лампы от сети изображена на рисунке ниже. Количество деталей здесь минимальное, за счет наличия одного или двух гасящих резисторов R1, R2 и встречно-параллельного включения светодиодов HL1, HL2. Так они защищают друг друга от обратного напряжения. При этом частота мерцания лампы увеличивается до 100 Гц.

Простейшая схема подключения LED-лампы в сеть 220 вольт

Напряжение питания 220 вольт поступает через ограничительный конденсатор С1 на выпрямительный мост, а после – на лампу. Один из светодиодов можно заменить на обычный выпрямительный, но при этом мерцание изменится до 25 Гц, что плохо повлияет на зрение.

На рисунке ниже изображена классическая схема источника питания LED-лампы. Он применяется во многих моделях, и его можно извлекать, чтобы производить ремонт своими руками.

Классическая схема включения LED-лампы в сеть 220 В

На электролитическом конденсаторе выпрямленное напряжение сглаживается, что устраняет мерцание с частотой 100 Гц. Резистор R1 разряжает конденсатор при отключении питания.

Схема простого драйвера для светодиода 1 Вт

Одна из самых простых схем для питания мощного светодиода представлена на рисунке ниже:

Как видно, помимо светодиода в нее входят всего 4 элемента: 2 транзистора и 2 резистора.

В роли регулятора тока, проходящего через led, здесь выступает мощный полевой n-канальный транзистор VT2. Резистор R2 определяет максимальный ток, проходящий через светодиод, а также работает в качестве датчика тока для транзистора VT1 в цепи обратной связи.

Чем больший ток проходит через VT2, тем большее напряжение падает на R2, соответственно VT1 открывается и понижает напряжение на затворе VT2, тем самым уменьшая ток светодиода. Таким образом достигается стабилизация выходного тока.

Питание схемы осуществляется от источника постоянного напряжения 9 — 12 В, ток не менее 500 мА. Входное напряжение должно быть минимум на 1-2 В больше падения напряжения на светодиоде.

Резистор R2 должен рассеивать мощность 1-2 Вт, в зависимости от требуемого тока и питающего напряжения. Транзистор VT2 – n-канальный, рассчитанный на ток не менее 500 мА: IRF530, IRFZ48, IRFZ44N. VT1 – любой маломощный биполярный npn: 2N3904, 2N5088, 2N2222, BC547 и т.д. R1 – мощностью 0.125 — 0.25 Вт сопротивлением 100 кОм.

Ввиду малого количества элементов, сборку можно производить навесным монтажом:

Еще одна простая схема драйвера на основе линейного управляемого стабилизатора напряжения LM317:

Здесь входное напряжение может быть до 35 В. Сопротивление резистора можно рассчитать по формуле:

R=1,2/I

где I – сила тока в амперах.

В этой схеме на LM317 будет рассеиваться значительная мощность при большой разнице между питающим напряжением и падением на светодиоде. Поэтому ее придется разместить на небольшом радиаторе. Резистор также должен быть рассчитан на мощность не менее 2 Вт.

Более наглядно эта схема рассмотрена в следующем видео:

Здесь показано, как подключить мощный светодиод, используя аккумуляторы напряжением около 8 В. При падении напряжения на LED около 6 В разница получается небольшая, и микросхема нагревается несильно, поэтому можно обойтись и без радиатора.

Обратите внимание, что при большой разнице между напряжением питания и падением на LED необходимо ставить микросхему на теплоотвод.

Ремонт светодиодной лампы 220 В

Принесли лампочку (рис.1). Говорят, что сгорела не проработав и четырёх месяцев, ну а прежде, чем выкинуть, хотелось бы посмотреть как она устроена.

Рис.1

Первая разборка – не оптимальная, но зато полная

Сначала вынимаем светорассеивающую панель. Она защёлкнута четырьмя небольшими выступами в пазы и нужно «пройтись по кругу» тонкой часовой отвёрткой, поочерёдно поддевая панель (рис.2, 3).

Рис.2

Рис.3

Надписи «RED» на пластине со светодиодами говорят о том, что на ней могут быть закреплены светодиоды разного цвета свечения (рис.4). Места подпайки проводников питания подписаны (GND — «минус» и VCC – «плюс»).

Рис.4

Пластина сидит туго, но вынимается, если её поддеть отвёрткой через сквозные отверстия (рис.5) и тогда открывается вид на небольшую печатную плату с электронной начинкой. Плата завёрнута в изоляционную плёнку, очень похожую на лавсановую (рис.6). Нельзя не заметить, что один из проводников окрашен в светло-красный цвет (идёт к VCC, т.е. «плюсовое» питания) и что в месте крепления конусной части корпуса к цилиндрической видны какие-то защёлки. Сама пластина из алюминиевого сплава (рис.7).

Рис.5

Рис.6

Рис.7

Начинка свободно перемещается из стороны в сторону, но не вынимается – похоже, что её держат короткие проводники, поэтому провода от пластины со светодиодами отпаиваем (рис.8). Если после этого конусную часть повернуть с небольшим усилием по часовой стрелке, то белый пластиковый корпус разъединяется (рис.9), но к печатной плате всё равно не подлезть.

Рис.8

Рис.9

Смотрим, как крепится металлический цоколь к пластику – тонкая жесть точечно продавлена в нескольких местах (рис.10). Чтобы разобрать, нужно или нагреть металл (пластик) и стянуть цоколь, или высверлить продавленные места сверлом чуть большего диаметра. Так как в голове уже сидит мысль «а вдруг отремонтируется» — выбираем второй вариант, как менее болезненный, а потом при сборке можно будет вдавить края отверстий внутрь или сделать такие же крепления в новых местах.

Рис.10

Пластиковый корпус собираем (так его удобней держать в руке) и сверлом 1,2 мм осторожно просверливаем жесть настолько, чтобы в пластике не было очень глубоких углублений (рис.11).

Рис.11

Затем в место соединения цоколя с пластиком вставляем толстое и не очень острое лезвие ножа (рис.12) и «расшевеливаем» соединение, пока оно полностью не разойдётся (рис.13, 14).

Рис.12

Рис.13

Рис.14

Видно, что провод, идущий от печатной платы к резьбовой части цоколя, прижимается к нему только механически (без пайки), а провод, идущий к центральному контакту цоколя действительно короткий и чтобы осмотреть электронную начинку, его следует отпаять со стороны печатной платы (рис.15, 16, 17).

Рис.15

Рис.16

Рис.17

С печатной платы была срисована принципиальная схема (рис.18) — она очень похожа на ту, что находится в сети по запросу «LED драйвер SM7513» (есть в приложении к этому тексту), но упрощена фильтрация выпрямленного высоковольтного питания и отсутствуют элементы защиты от импульса обратной полярности, стоящие параллельно первичной обмотке трансформатора.

Рис.18

Причина неработоспособности нашлась сразу – при начале «прозвонки» тестером в цепи выходного питания V+/V- обнаружилось короткое замыкание. Сначала подозрение пало на диод VD US1D, но он оказался исправен, а «коротил» керамический конденсатор С (рис.19) – чтобы к нему подобраться, нужно выпаять трансформатор преобразователя.

Рис.19

По описанию к схеме из сети этот конденсатор должен иметь ёмкость 10 мкФ и рабочее напряжение 16 В, но именно такого на замену найти не удалось, поэтому был установлен 5,6 мкФ, 16 В. После возвращения трансформатора в плату и подпайке к ней светодиодной панели и сетевого провода, проведено пробное включение (рис.20). Всё благополучно заработало и примерно через час были проверены температурные режимы – алюминиевая пластина грелась (но это так и должно быть), а электроника на плате была чуть тёплой.

Рис.20

Провода были отпаяны, лампочка собрана и вкручена в настольный светильник, где без проблем проработала ещё несколько часов – никаких сбоев замечено не было.

Когда возвращал лампочку обрадованному хозяину, оказалось, что у него в запасе лежат ещё две такие же сгоревшие (рис.21). Ну, что ж – давайте и их посмотрим…

Рис.21

Описание неполной разборки (быстрый вариант)

Зная конструктивные особенности лампы, достаточно рассверлить отверстия в цоколе, снять его и затем отпаять от платы проводник, идущий к центральному контакту. А длинные провода питания, идущие к светодиодной панели, позволяют вынуть плату с электроникой. Теперь тестером можно «прозвонить» цепь питания светодиодов и в случае обнаружения короткого замыкания, найти его причину и устранить. У этих двух ламп также были «пробитые накоротко» конденсаторы. Один из них был заменён на 5,6 мкФ на 16 В, но так как больше таких конденсаторов не было, то в третью лампу были впаяны два конденсатора – керамический 0,1 мкФ на 16 В и параллельно ему, но уже с другой стороны платы, электролитический 10 мкФ на 16 В (фотографий, к сожалению, нет, но по рисункам 16 и 17 понятно, куда паять и что места в цоколе для этого достаточно). После установки дополнительного конденсатора габаритный размер платы немного увеличился и длины старой лавсановой изоляционной ленты стало не хватать и поэтому плату пришлось дополнительно обернуть фторопластовой лентой подходящего размера.

Конечно, описанный здесь «пробой» конденсаторов — это не единственно возможная поломка в лампе, есть в ней и другие элементы, но так как их не много, то ремонт не может быть сложным. Просто нужно некоторое время для того, чтобы «прозвонить» диоды в высоковольтном выпрямительном мосту MB6S и US1D во вторичной цепи, проверить целостность резисторов, оценить внешний вид микросхемы SM7513 на предмет перегрева корпуса (или даже его разрушения) и, конечно же, обратить внимание на электролитический конденсатор 4,7 мкФ 400 В (не потёк и не раздулся ли он). При наличии блока питания с регулируемым выходным напряжением, можно проверить работоспособность светодиодной панели, подав на неё питание через резистор сопротивлением 1…10 Ом.

Во время проверки лампы в разобранном состоянии не следует пренебрегать правилами техники безопасности при работе с напряжением 220 В!

Андрей Гольцов, r9o-11, г. Искитим, январь 2018

Прикрепленные файлы:

• Схема на SM7513 из сети.rar (57 Кб)

Теги:

• LED драйвер
• Светодиод

Схема мощного драйвера с входом ШИМ

Ниже показана схема для питания мощных светодиодов:

Драйвер построен на сдвоенном компараторе LM393. Сама схема представляет собой buck-converter, то есть импульсный понижающий преобразователь напряжения.

Особенности драйвера

• Напряжение питания: 5 — 24 В, постоянное;
• Выходной ток: до 1 А, регулируемый;
• Выходная мощность: до 18 Вт;
• Защита от КЗ по выходу;
• Возможность управления яркостью при помощи внешнего ШИМ сигнала (интересно будет почитать, как регулировать яркость светодиодной ленты через диммер).

Принцип действия

Резистор R1 с диодом D1 образуют источник опорного напряжения около 0.7 В, которое дополнительно регулируется переменным резистором VR1. Резисторы R10 и R11 служат датчиками тока для компаратора. Как только напряжение на них превысит опорное, компаратор закроется, закрывая таким образом пару транзисторов Q1 и Q2, а те, в свою очередь, закроют транзистор Q3. Однако индуктор L1 в этот момент стремится возобновить прохождение тока, поэтому ток будет протекать до тех пор, пока напряжение на R10 и R11 не станет меньше опорного, и компаратор снова не откроет транзистор Q3.

Пара Q1 и Q2 выступает в качестве буфера между выходом компаратора и затвором Q3. Это защищает схему от ложных срабатываний из-за наводок на затворе Q3, и стабилизирует ее работу.

Вторая часть компаратора (IC1 2/2) используется для дополнительной регулировки яркости при помощи ШИМ. Для этого управляющий сигнал подается на вход PWM: при подаче логических уровней ТТЛ (+5 и 0 В) схема будет открывать и закрывать Q3. Максимальная частота сигнала на входе PWM — порядка 2 КГц. Также этот вход можно использовать для включения и отключения устройства при помощи пульта ДУ.

D3 представляет собой диод Шоттки, рассчитанный на ток до 1 А. Если не удастся найти именно диод Шоттки, можно использовать импульсный диод, например FR107, но выходная мощность тогда несколько снизится.

Максимальный ток на выходе настраивается подбором R2 и включением или исключением R11. Так можно получить следующие значения:

• 350 мА (LED мощностью 1 Вт): R2=10K, R11 отключен,
• 700 мА (3 Вт): R2=10K, R11 подключен, номинал 1 Ом,
• 1А (5Вт): R2=2,7K, R11 подключен, номинал 1 Ом.

В более узких пределах регулировка производится переменным резистором и ШИМ – сигналом.

Нюансы подключения к сети 220 В

При подключении led к сети 220В существуют некоторые особенности, связанные с величиной проходящего тока. Например, в распространенных выключателях освещения с подсветкой, светодиод включается по схеме, изображенной ниже:

Как видно, здесь отсутствуют защитные диоды, а сопротивление резистора выбрано таким образом, чтобы ограничить прямой ток led на уровне около 1 мА. Нагрузка в виде лампы также служит ограничителем тока. При такой схеме подключения светодиод будет светиться тускло, но достаточно для того, чтобы разглядеть выключатель в комнате в ночное время. Кроме того, обратное напряжение будет приложено в основном к резистору при разомкнутом ключе, и светоизлучающий диод оказывается защищенным от пробоя.

Если требуется подключить к 220В несколько светодиодов, можно включить их последовательно на основе схемы с гасящим конденсатором:

При этом все led должны быть рассчитаны на одинаковый ток для равномерного свечения.

Можно заменить шунтирующий диод встречно-параллельным подключением светодиодов:

В обоих случаях нужно будет пересчитать величину емкости конденсатора, т.к. возрастет напряжение на светодиодах.

Параллельное (не встречно-параллельное) подключение led в сеть недопустимо, поскольку при выходе одной цепи из строя через другую потечет удвоенный ток, что вызовет перегорание светодиодов и последующее короткое замыкание.

Еще несколько вариантов недопустимого подключения светоизлучающих диодов в сеть 220В описаны в этом видео:

Здесь показано, почему нельзя:

• включать светодиод напрямую;
• последовательно соединять светодиоды, рассчитанные на разный ток;
• включать led без защиты от обратного напряжения.

Сборка и настройка драйвера

Монтаж компонентов драйвера производится на макетной плате. Сначала устанавливается микросхема LM393, затем самые маленькие компоненты: конденсаторы, резисторы, диоды. Потом ставятся транзисторы, и в последнюю очередь переменный резистор.

Размещать элементы на плате лучше таким образом, чтобы минимизировать расстояние между соединяемыми выводами и использовать как можно меньше проводов в качестве перемычек.

При соединении важно соблюдать полярность подключения диодов и распиновку транзисторов, которую можно найти в техническом описании на эти компоненты. Также диоды можно проверить с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления: в прямом направлении прибор покажет значение порядка 500-600 Ом.

Для питания схемы можно использовать внешний источник постоянного напряжения 5-24 В или аккумуляторы. У батареек 6F22 («крона») и других слишком маленькая емкость, поэтому их применение нецелесообразно при использовании мощных LED.

После сборки нужно подстроить выходной ток. Для этого на выход припаиваются светодиоды, а движок VR1 устанавливается в крайнее нижнее по схеме положение (проверяется мультиметром в режиме «прозвонки»). Далее на вход подаем питающее напряжение, и вращением ручки VR1 добиваемся требуемой яркости свечения.

Список элементов:

Какими бывают драйверы для светодиодов по типу устройства

Драйверы для светодиодов классифицируют по типу устройства на линейные и импульсные. Структура и типовая схема драйвера для светодиодов линейного типа представляет собой генератор тока на транзисторе с р-каналом. Такие устройства обеспечивают плавную стабилизацию тока при условии неустойчивого напряжения на входном канале. Они являются простыми и дешевыми устройствами, однако отличаются низкой эффективностью, выделяют при работе много тепла и не могут быть использованы как драйвера для мощных светодиодов.

Импульсные устройства создают в выходном канале ряд высокочастотных импульсов. Их работа основана на принципе ШИМ (широтно-импульсной модуляции), когда средняя величина тока на выходе обуславливается коэффициентом заполнения, т.е. отношением длительности импульса к числу его повторений. Изменение величины среднего выходного тока происходит вследствие того, что частота импульсов остается неизменной, а коэффициент заполнения изменяется от 10-80%.

Благодаря высокому КПД преобразований (до 95%) и компактности устройств, они нашли широкое применение для портативных светодиодных конструкций. Кроме того, эффективность устройств положительно сказывается на длительности функционирования автономных приборов питания. Преобразователи импульсного типа имеют компактные размеры и отличаются обширным диапазоном входных напряжений. Недостатком этих устройств является высокий уровень электромагнитных помех.

КПД светодиодных драйверов достигает 95%

Перед тем как подобрать драйвер для светодиодов, необходимо знать условия его функционирования и место размещения светодиодных приборов. Широтно-импульсные драйверы, в основе которых лежит одна микросхема, имеют миниатюрные размеры и рассчитаны на питание от автономных низковольтных источников. Основное применение этих устройств – тюнинг автомобилей и светодиодная подсветка. Однако ввиду использования упрощенной электронной схемы качество таких преобразователей несколько ниже.