Ремонтируем светодиодный прожектор своими руками

Как отремонтировать светодиодный прожектор
увеличив мощность в три раза

Светодиодные матрицы с каждым годом совершенствуются и недавно производители освоили новый вид матриц для прожекторов, которые можно подключать непосредственно к питающей сети переменного тока 220 В.

Простота подключения, не нужен дорогой драйвер, ряд матриц представлен мощностью от 10 до 50 Вт. Решил изучить достоинства и недостатки этого вида LED матриц на практике.

Лет пять назад пришлось ремонтировать два светодиодных прожектора. В одном из них сгорела матрица и драйвер, а во втором только драйвер. Из двух удалось починить один. Второй с перегоревшей матрицей и драйвером с тех пор пылился на полке. Решил его отремонтировать с использованием современной LED матрицы.

На Алиэкспресс было куплено две матрицы RoHS F4054 мощностью 10 Вт за два доллара, одна про запас, мало ли что произойдет при испытаниях. Кстати, числа в маркировке после буквы F обозначают ширину и длину матрицы в миллиметрах. Приобретенная матрица имела размер 40×50 мм.

Проверка и разработка схемы подключения LED матрицы

При подключении матрицы, установленной на массивный радиатор, к сети 220 В, она засветилась, ток потребления составил около 45 мА, что соответствовало заявленной мощности продавцом. Но пульсации света с частотой 100 Гц были большими. Ведь в матрице не было электролитического конденсатора.

Для уличного освещения такой прожектор подойдет, но я планировал использовать его для освещения предметов при фотографировании, где нужен минимальный коэффициент пульсации светового потока.

Как известно, светодиоды работают от постоянного напряжения, и при подключении к переменному напряжению в электрической схеме любого драйвера на входе устанавливается выпрямительный мост.

Исходя из этого, решил попробовать запитать светодиодную матрицу постоянным напряжением. Для этого был использован драйвер на токоограничивающем конденсаторе (он был выпаян, а контактные площадки замкнуты) светодиодной лампы и конденсатор емкостью 150 мкФ на напряжение 400 В.

Испытания подтвердили правильность идеи. Матрица засветила ярким ровным светом. Проверка светового потока на мерцание показала полное его отсутствие. Осталось только все детали разместить в корпус прожектора.

Электрическая схема подключения
LED матрицы со встроенным драйвером

В результате проведенных экспериментов получилась, показанная на чертеже, электрическая схема подключения матрицы со встроенным драйвером к питающей сети переменного тока 220 В.

Напряжение переменного тока поступает через предохранитель F1 на ток защиты 2 А и токоограничивающий резистор R1 номиналом 4,7 Ом на выпрямительный мост VD1-VD4, собранный на диодах 1N4004. К выводам моста подключен электролитический конденсатор С1 и параллельно ему светодиодная матрица.

В момент включения прожектора конденсатор С1 разряжен, и поэтому его сопротивление равно нулю. Для защиты диодов моста от больших токов служит R1. Предохранитель служит для защиты электропроводки в случае пробоя диодов или конденсатора.

К выпрямителю можно подключать светодиодные матрицы, рассчитанные на 220 В переменного тока мощностью от 10 до 50 Вт. Но тут есть некоторые особенности, о которых будет рассказано ниже. Полярность подключения матрицы значения не имеет.

Ремонт прожектора

Ремонт заключался в демонтаже перегоревшей матрицы и неисправного драйвера и установки современной светодиодной матрицы с встроенным драйвером, и дополнительной схемы выпрямительного моста с электролитическим конденсатором в корпус прожектора.

Установка LED матрицы

Для того чтобы добраться до матрицы необходимо снять защитное стекло и рефлектор, для чего понадобилось открутить четыре винта.

Для удаления матрицы нужно отпаять или откусить бокорезами провода и открутить еще четыре винта. Кода матрица была снята, то стало ясно, почему она сгорела. Теплопроводящая паста покрывала ее подложку не по всей поверхности.

В дополнение, место установки было окрашено, и еще вокруг крепежных резьбовых отверстий имелись выступающие площадки, как и вокруг непонятных прямоугольных углублений. Налицо конструкторская недоработка и небрежная сборка производителем прожектора.

Сгоревшая матрица имела размеры 20×20 мм, а устанавливаемая – 40×60 мм, поэтому пришлось делать новые крепежные отверстия. При разметке еще пришлось сдвинуть матрицу относительно центральной оси, чтобы крепежные отверстия не попали в теплоотводящие ребра корпуса. В дополнение также надо было оставить одно из двух отверстий для прокладки проводов. Сверлить новое отверстие для проводов не хотелось, так как штатное герметично соединялось с задней частью прожектора.

После разметки было просверлено четыре отверстия диаметром 2 мм и затем в них нарезана резьба метчиком М2,5.

Примерка показала, что все сделанные отверстия точно совпали с крепежными отверстиями матрицы. Если бы немного промахнулся, то отверстия в матрице можно пропилить с помощью надфиля. Рядом с ними нет токоведущих дорожек и элементов.

На следующем шаге с помощью наждачной бумаги средней зернистости необходимо подготовить теплоотводящую поверхность, сняв краску и удалив выступающие бугры.

После десяти минут работы поверхность стала идеально ровной и готовой для крепления матрицы. Оставшиеся крепежные отверстия имеют небольшую площадь и на отвод тепла влиять практически не будут.

Для хорошего теплового контакта подложки матрицы с алюминиевым корпусом прожектора, который одновременно является и радиатором, место их соединения необходимо покрыть тонким слоем специальной теплопроводящей пасты. Размазывать пасту удобно с помощью банковской карты или визитки. Паста продается в магазинах компьютерной техники, можно заказать на Алиэкспресс при покупке матрицы.

Матрица закреплена в корпусе с помощью винтов М2,5 с плоскими шайбами для увеличения площади прижатия. Залудить контактные площадки матрицы и припаять провода лучше перед установкой. Провода я использовал с двойной изоляцией, но для надежности целесообразно использовать специальный термостойкий провод. У меня такого достаточной длины под руками не оказалось.

Рефлектор прожектора имел отверстие для светового потока матрицы недостаточного размера, пришлось его после разметки дорабатывать.

Для этого с помощью мини дрели и наждачного диска рефлектор был пропилен по граням. Края загнуты плоскогубцами, и лишний металл отрезан ножницами.

На фотографии показан результат работы по установке LED матрицы с драйвером на подложке. Вся ее светоизлучающая поверхность открыта для светового потока.

Установка в прожектор диодного моста и конденсатора

Печатную плату ради монтажа шести радиоэлементов изготавливать не стал, тем более, что в наличии была подходящая плата от драйвера светодиодной лампы. Выпаял из нее лишние элементы, впаял предохранитель и токоограничивающий резистор.

Провода, идущие от светодиодной матрицы, были припаяны непосредственно к выводам конденсатора, а его выводы уже к плате. Один из проводов сетевого шнура был припаян к плате, а второй на вывод включателя, а с него уже к плате.

Для изоляции печатной платы была использована укороченная упаковка от драже Тик-Так. Идеально подошла по размерам. Под сетевой шнур в упаковке была сделана прорезь.

Светодиодный прожектор отремонтирован без использования драйвера, и можно приступать к его испытаниям. При первом включении он не засветил. Оказалось, что установленный предохранитель на ток защиты 1 А не выдержал пускового тока зарядки конденсатора и перегорел.

Величину токоограничивающего сопротивления увеличивать не хотелось, поэтому пришлось установить предохранитель на 2 А. При многократном включении, выключении и длительной работе прожектор светил безотказно. Корпус нагревался незначительно.

Измерение мощности матрицы с встроенным драйвером

При прогоне прожектора показалось, что он светит намного ярче, чем десятиватный. Решил сравнить его с таким же, но со штатной матрицей и драйвером. Подозрение подтвердилось.

Измеренный ток потребления составил 132 мА, вместо положенных 45 мА. При проверке матрицы перед установкой без выпрямительного моста ток составлял около 45 мА. Следовательно, при питании матрицы постоянным током ее мощность увеличилась с 10 Вт до 29 Вт, что в результате и вызвало увеличение светового потока. Это стало приятной неожиданностью, хотя вполне объяснимой. Для определения мощности нужно величину напряжения умножить на величину тока.

На светодиодах падает напряжение и при включении их последовательно суммарное может составлять 100 и более вольт. Поэтому при питании от переменного тока светодиоды светят только во время, когда размах синусоиды превысит этот порог. При питании матрицы постоянным напряжением светодиоды светят непрерывно. Поэтому и увеличилась мощность светового потока.

Измерение температурного режима работы светодиодов

Хотя на ощупь корпус прожектора нагревался незначительно, но напрашивался вопрос о возможном перегреве LED матрицы в связи с увеличением подаваемой на нее мощности в три раза. Поэтому решил измерять температуру ее подложки.

Для этого в оставшееся в корпусе прожектора отверстие от провода, ведущее к подложке матрицы была вставлена термопара мультиметра.

Задняя крышка была закреплена на корпусе. Прожектор во включенном состоянии в самом плохообтекаемом воздушным потоком положении, излучающей стороной свет положен на горизонтальную плоскость. За полчаса работы прожектора температура прекратила увеличиваться и при температуре окружающей среды 21°C достигла 60°C. Перегрев матрицы составил 39° градусов.

Согласно технической документации срок службы светодиодных матриц при нагреве подложки до 60°C, а кристаллов до 80°C составляет 50 000 часов.

Следовательно, можно сделать вывод, что конструкция исследуемой десяти ваттной светодиодной матрицы с встроенным драйвером и габаритные размеры корпуса прожектора позволяют при качественной установке матрицы обеспечить безопасный тепловой режим ее работы.

Заключение

Затратив 1,5$ и пару часов на самостоятельный ремонт старого светодиодного прожектора с неисправной матрицей и драйвером, удалось увеличить его мощность с 10 Вт до 29 Вт и практически исключить пульсации светового потока.

Пылится на полке у меня еще один подобный неисправный прожектор мощностью 50 Вт, матрица уже заказана. В ближайшее время планирую его отремонтировать по такой же технологии и результаты опубликовать в этой статье.

Источник

Ремонт светодиодного прожектора

Одним из современных видов светодиодных источников света для уличного освещения является светодиодный прожектор. Электрическая схема светодиодного прожектора принципиально не отличается от схемы светодиодной лампы. Основное отличие заключается в их конструкции, так как требуется обеспечить работоспособность в широком диапазоне температур в условиях осадков. Поэтому ремонт прожекторов своими руками мало чем отличается от ремонта светодиодных ламп и даже проще, так как не возникает трудностей при разборке. Для получения доступа к драйверу и светодиодам прожектора достаточно отвинтить всего несколько винтов.

Ремонт маломощного светодиодного прожектора

Попали мне в ремонт два одинаковых светодиодных прожектора типа СДО01-10 мощностью 10 Вт. При внешнем осмотре сразу была обнаружена неисправность у одного из них – частичное отслоение защитного слоя и наличие темного пятна на светоизлучающей поверхности светодиодной матрицы.

Надежда на ремонт прожектора с неисправной светодиодной матрицей сразу исчезла, так как стоимость такого светодиодного излучателя обычно превышает половину стоимости прожектора. Да и приобрести новую матрицу весьма проблематично, так как на светодиодах обычно нет маркировки и определить тип нестандартного излучателя сложно. Внешний вид второго прожектора не вызвал вопросов.

Решил упростить задачу ремонта, переставив драйвер прожектора со сгоревшей матрицей в прожектор с исправной. Но снятие задних крышек показало, что в обоих прожекторах драйверы неисправны.

В обоих драйверах перегорели защитные резисторы номиналом 1 Ом, что свидетельствовало о пробое одного из диодов диодного мостика или ключевого транзистора.

Прозвонка мультиметром показала, что пробит переход у ключевого n-p-n транзистора D13005K и управляющего S8050.

Резистор и транзисторы были выпаяны и заменены исправными, но прожектор не заработал. Дальнейший поиск неисправного элемента привел к оптопаре обратной связи, которая оказалась в обрыве. На фотографии оптопара находится слева вверху. После замены оптопары светодиодный прожектор заработал.

Электрическая схема светодиодного прожектора

На фотографии приведена типовая электрическая схема драйвера светодиодного прожектора. Принцип работы схемы любого драйвера прожектора одинаковый.

Напряжение из бытовой сети подается на вход драйвера через предохранитель F1, фильтруется с помощью LС элементов и выпрямляется диодным мостом. Далее сглаживается электролитическим конденсатором С13. На выводах конденсатора создается напряжение постоянного тока величиной около 280 В.

С конденсатора C13 напряжение подается через токоограничивающие резисторы на стабилитрон D12 и вывод 6 микросхемы. Стабилитрон обеспечивает питание микросхемы напряжением 9 В, которое является опорным для работы драйвера в целом. С конденсатора C13 напряжение поступает также через обмотку трансформатора Т1.1 на вывод полевого транзистора Q1 работающего в ключевом режиме.

Работает драйвер следующим образом. С вывода 5 микросхемы на затвор транзистора Q1 поступают высокочастотные импульсы, благодаря которым сопротивление между его стоком и истоком становиться близким к нулю. В этот момент через первичную обмотку трансформатора проходит ток, благодаря которому на вторичной обмотке появляется напряжение. Оно выпрямляется быстродействующим диодом SF28 и сглаживается электролитическим конденсатором SC1. Величина тока, протекающего через LED матрицу, определяется величиной сопротивления резисторов, установленных с 3 вывода микросхемы на общий провод.

Наиболее часто выходят из строя – электролитические конденсаторы (их легко определить по внешнему виду — вспучены), диоды мостового выпрямителя, полевой транзистор, высокочастотный диод и стабилитрон (в случае его обрыва выходит из строя микросхема).

Причина перегорания светодиодной матрицы в прожекторе

Обычно светодиодные матрицы выходят из строя из-за перегрева. Решил разобраться, почему в данном прожекторе, несмотря на толстостенный дюралюминиевый корпус, являющийся одновременно и радиатором перегорела светодиодная матрица.

Первое, что бросилось в глаза, это крепление матрицы с помощью двух винтов, а не четырех, что предусмотрено ее конструкцией. Головки винтов были конической формы, что могло привести при сильном закручивании винтов к деформации подложки матрицы.

После отпайки токоподводящих проводников и откручивания винтов матрица легко отделилась от корпуса прожектора. На снимке внешний вид. Выборки в углах подложки вместо отверстий снижают вероятность равномерного прижима ее к радиатору.

Причина выгорания светодиодной матрицы стала очевидной после осмотра ее обратной стороны. Участок подложки, противоположный прогоревшему участку со светодиодами не был покрыт теплопроводящей пастой, хотя паста на корпусе прожектора была нанесена равномерно.

Обычно участок радиатора, к которому прижимается тепловыделяющий элемент, шлифуется. В прожекторе это правило нарушено вдвойне, так как площадь корпуса, к которой прижимается светодиодная матрица, не шлифована, и еще окрашена краской типа шагрень, что существенно снижает отвод тепла с матрицы.

Исходя из вышесказанного, можно сделать заключение, что светодиодная матрица вышла из строя из-за перегрева по причине плохого ее прижима к корпусу прожектора при сборке.

Перед установкой матрицы в корпус прожектора, место ее контакта было обработано наждачной бумагой до блеска алюминия и нанесена свежая термопаста.

Ремонт мощного светодиодного прожектора

Еще раз пришлось столкнуться с ремонтом более мощного прожектора типа СДО01-30 мощностью 30 Вт.

Внешний вид прожектора представлен на фотографии. По габаритным размерам он несколько больше, а конструкция прожектора повторяет конструкцию выше представленной модели.

После снятия задней крышки с прожектора и осмотра внешнего вида радиоэлементов на печатной плате, деталей с подозрительным внешним видом обнаружено не было.

Осмотр печатной платы после ее снятия со стороны печатных проводников сразу выявил два перегоревших резистора, R8 (2 Ом) и R22 (1 Ом). Обычно низкоомные резисторы перегорают от большого протекающего через них тока при пробое полупроводниковых приборов или конденсаторов. Рядом с резисторами находился полевой мощный транзистор SVD4N65F, который и оказался при прозвонке неисправным. Электрической схемы прожектора в наличии не было и пришлось номиналы сгоревших резисторов узнать, вскрыв исправный прожектор такого же типа.

Неисправные резисторы и транзистор были выпаяны и дополнительно проверены на печатной плате все остальные полупроводниковые элементы. После запайки исправных резисторов и транзистора в печатную плату прожектор заработал.

Как видите, владея навыками работы с мультиметром и паяльником можно успешно ремонтировать любые светодиодные прожекторы своими руками.

Отремонтированный прожектор уже несколько лет исправно работает. Второй тоже недавно отремонтировал, благодаря появлению нового типа LED матриц, для которых не нужен дополнительный драйвер, так как он уже установлен на подложке матрицы. Матрицы по цене не дороже классических изделий.

В дополнение удалось не только восстановить работоспособность прожектора, но и увеличить его мощность в три раза, при этом добиться нулевого коэффициента пульсаций.

Источник