 |
| Испытание драйвера и последовательно соединенных светодиодов люстры |
В сегодняшней статье пойдёт речь о светодиодных радиоуправляемых люстрах, а точнее — об такой её части, как светодиоды. Будет рассмотрена частая неисправность люстры, когда светодиоды перестают гореть. Будет и теория, и схема, и фото, и реальный ремонт.
Тема устройства и ремонта светодиодных люстр с пультом в интернете (и у меня на блоге) раскрыта достаточно широко, а вот информации по светодиодам и их подключению в люстре практически нет. Теперь точно будет)
По люстрам с пультом у меня несколько статей, по ходу повествования буду давать ссылки. По теме светодиодов ссылку даю сразу.
Недавно пришлось ремонтировать такую люстру, в ней перестали гореть светодиоды. По свежей памяти, всесторонне рассмотрю этот вопрос и поделюсь опытом.
Светодиоды или светодиодные лампочки
Давайте, прежде чем переходить к практическим вопросам ремонта, для начала выясним, какие светодиодные лампочки и светодиоды применяются в люстрах, и как они подключаются.
Какие светодиоды используются в люстрах
Светодиодная лампа и светодиод — есть разница?
Светодиоды бывают одноцветные (в люстрах, как правило, используются синие или белые), двухцветные (красно-синие), и многоцветные (например, красный-синий-зеленый). В конце статьи дам ссылки, можно будет посмотреть, что сейчас есть в продаже. Там же — много справочной информации.
Напряжение питания одноцветных светодиодов — 2..2,4 В (красный, желтый, желто-зеленый, оранжевый) или 3,0...3,6 В (белый, голубой, зеленый, пурпурный, розовый). Эти два диапазона — для светодиодов разных цветов, у них немного разные физические принципы работы. Соответственно, и яркость свечения сильно отличается.
Вот справочная таблица по напряжениям и другим параметрам светодиодов, взята с сайта продавца:
Таблица параметров светодиодов для люстр разных цветов
Таблица параметров светодиодов для люстр (и не только!) разных цветов. Прямой ток (If) всех моделей равен 20 мА. Этот ток является оптимальным, с точки зрения соотношения яркость/долговечность. То есть, чем меньше ток, тем дольше светодиод будет работать. И чем больше ток, тем ярче.
Подробно я рассматривал этот аспект, в частности, в статье про установку светодиодной ленты в натяжной потолок.
Многоцветные (multi-color) можно разделить на два вида, по способу переключения цветов:
- Светодиоды без управления, с автоматическим переключением цветов. Переключение бывает быстрое и медленное, цветов два или три.
- Светодиоды с управлением, когда для включения того или иного цвета (2 или 3) нужно подать напряжение на нужный вывод светодиода. Напряжения, в зависимости от цвета могут быть разные — 2 или 3 Вольта.
Бывают светодиоды на напряжение 5В. В основном, это относится к двухцветным моделям. Тогда, применяется вот такой драйвер:
На этом драйвере написано «RB Synchronous double controller». Количество светодиодов — 31-40 шт, напряжение на каждом — 5 В. Более подробно надписи и параметры подобных драйверов будут рассмотрены ниже.
RB Synchronous double controller — драйвер на последовательные светодиоды 5 В
Конкретной информации по по типам светодиодам в интернете мало, и использовать её трудно — ведь светодиоды прозрачные, и не имеют надписей. Остается только ориентироваться на описания у продавцов (ссылки будут в конце статьи). Либо выяснять опытным путем. Ниже, в части про ремонт, будет рассказано как.
В люстрах используются светодиоды с прозрачным круглым корпусом, диаметр — 5 (4,8) мм. Ещё особенность — светодиоды в люстрах без линзы, с укороченным корпусом, типа «соломенная шляпа». У них широкая диаграмма направленности.
Светодиоды имеют проволочные выводы под пайку. Хотя, в люстрах их никогда не паяют, а вставляют прямо в разъем «мама». Главное — соблюдать полярность.
Светодиодные лампочки в люстрах
Светодиодные лампочки в 99% — на напряжение 12 В переменного или постоянного тока. Чаще всего сейчас попадаются лампочки с универсальным питанием, на 12 VDC/VAC, которые питаются от электронного трансформатора на 12 В переменного тока. Такие трансформаторы (точнее, источники напряжения, или драйверы) гораздо дешевле, чем на постоянный ток.
В связи с этим, можно вообще без переделки поменять галогенные лампочки на светодиодные. В случае, если в люстре применяется трансформатор с выходным напряжением 12 VAC.
Светодиодные лампочки, как правило, имеют разъем (точнее, цоколь) G4, который применялся в галогеновых лампах.
Почему «применялся» в прошедшем времени? Потому, что галогенки сейчас отмирают.
Такая лампочка показана на фото выше. Если кто не понял — прозрачный пузатик слева)
Параллельное или последовательное включение?
В комментариях у моих читателей часто возникает вопрос — параллельно или последовательно включены светодиоды в люстре? Часто, чтобы ответить на этот принципиальный вопрос, нужно узнать, о чем идёт всё-таки речь — о светодиодах или о светодиодных лампочках?
Можно уверенно сказать, что светодиодные лампочки включаются параллельно, и питаются от драйвера (источника напряжения) стабильного напряжения 12В. Так же и галогеновые и любые лампы. Не только в люстрах, но и всегда и везде.
Другая вещь — светодиодные матрицы, которые в люстрах не используются, а применяются в основном в прожекторах. Там для питания главное — стабильный ток.
Возможно, это будет интересно.
Статьи по теме. Устройство уличных светодиодных прожекторов и ремонт светодиодных прожекторов.
И нечто среднее — драйвер, который делает из переменного напряжения постоянное, без всякой стабилизации напряжения и тока. Светодиоды к выходу такого драйвера подключаются последовательно, важно только, чтобы количество светодиодов было в определенных пределах. Именно такие и применяются в люстрах, для последовательного включения.
Если вам встречалась люстра, где светодиоды подключались параллельно, поделитесь опытом в комментариях. Наверное, это какие-то специальные светодиоды.
Ладно, хватит теории, теперь самое интересное —
Перестали гореть светодиоды в люстре
Разберем для начала устройство люстры, в которой не горят светодиоды.
Люстра такая:
Светодиодная люстра. Не работают последовательно включенные светодиоды
Если вы в первый раз видите люстру с обратной стороны, настоятельно рекомендую мою статью по устройству таких люстр.
В данном случае имеем простейшее устройство: люстра на 2 группы, 1-я группа — на 220В (4 лампочки Е14), вторая группа — 21 синий светодиод. Светодиоды включены последовательно, через драйвер, устройство и схема которого будет приведена ниже.
Контроллер, который управляет люстрой по сигналам с пульта, такой:
Контроллер люстры, в которой не работают светодиоды
Мало того, что контроллер Ноунейм, так и на этикетке на схеме полный бардак, должно быть по выводам так:
- красный — фаза питания,
- черный — ноль питания,
- черный — ноль нагрузки (оба провода равнозначны),
- белый — выход фазы на нагрузку 1,
- желтый — выход фазы на нагрузку 2.
Ну, если уж совсем быть брюзгой — в слове «sacing» третья буква не та.
Такие контроллеры легко поддаются ремонту, читайте мою статью про ремонт контроллеров светодиодных люстр. Там же — обмен опытом среди соратников.
Драйвер последовательного соединения светодиодов
На корпусе этого простейшего устройства — гордая надпись LEDDRIVER.
Блок питания последовательно соединенных светодиодов
Вообще китайцы любые преобразователи питания именуют драйверами, поэтому обольщаться не надо.
Посмотрим поближе, что на нём написано:
Источник питания светодиодов в люстре с пультом
Разберём каждый параметр блока питания:
- MHEN — торговая марка. Идентичные устройства выпускаются под брендами Jindel, ALED, Junyi, Jing Yi, и под другими труднопроизносимыми названиями.
- LED DRIVER — водитель диода, как переводит автоматический переводчик. Может быть написано LED Controller.
- 21-30 pcs — количество светодиодов, которое можно подключать последовательно к этому устройству. Model: GEL-11101A — модель, также она указана на плате.
- Input: AC220-240 V 50 Hz. Тут должно быть всё понятно.
- Current: DC 60mA Max. Это максимальный ток, который никак не стабилизируется, его стабилизируют светодиоды, подключенные к выходу. Подробнее, как так происходит, я писал в статье про устройство и подключение светодиодных лент.
- Output: Establish DC 3,0-3,2V. Фактически, это напряжение на одном светодиоде, когда включено количество в указанных пределах (21-30 шт.).
- LED 30 pcs Max — максимальное количество светодиодов.
- Ta, Tc — температура окружающей среды и корпуса устройства.
- Jindel Electric — китайский производитель, специализирующийся на простой копеечной бытовой электронике.
Проверяем светодиоды
Светодиод на 3В — это не совсем обычный диод. Обычный диод можно прозвонить в прямом направлении мультиметром с установленным режимом «прозвонка полупроводников», при этом показания будут около 800 Ом. При прозвонке светодиодов в прямом направлении светодиод горит, хоть и тускло. В обратном — не горит. Мультиметр при этом ничего не показывает. Точнее, показывает бесконечность, т. е. «1».
Фактически, мультиметр при прозвонке — источник напряжения около 2В, и этого вполне хватает исправному светодиоду, чтобы подать признаки жизни.
Чтобы было совсем всё понятно, картинка:
Устройство, размеры и цоколевка светодиода для люстры
Анод, на который подается «плюс» питания, длиннее катода, на который подается «минус». На светодиоде слева схематически показан диод, чтоб было понятнее.
На анод подаём «плюс» мультиметра, на катод — «минус». Таким образом, можно легко узнать и полярность светодиода, и его исправность, и цвет. А исходя из цвета, по таблице, приведенной выше, узнать рабочее напряжение.
В люстре, которую я ремонтировал, я начал прозванивать диоды, и понял, что их надо будет все менять. Некоторые показывали 2-3 ома в обоих направлениях, некоторые — 1000 Ом, некоторые — бесконечность. Результат неумелого ремонта. Даже, если 1 или 2 светодиода вышли из строя, стоит подумать о том, чтобы заменить все, т. к. параметры их неизбежно изменились (да, все мы стареем), а новые будут с другими параметрами.
В крайнем случае, 1 или 2 светодиода можно заменить перемычками или резистором, сопротивление которого посчитаем ниже. Перемычку можно ставить только в том случае, если оставшееся количество светодиодов не меньше того, что указано на драйвере. Иначе «везунчики» будут гореть недолго, зато ярко.
Проверка драйвера питания последовательных светодиодов
В общем, светодиоды менять нужно все. А что же с драйвером?
Чтобы удостовериться в работе тандема драйвер+светодиоды, я собрал (спаял) такую яркую конструкцию:
Проверка драйвера и светодиодов перед установкой на люстру
Как вы видите, клеммы «Ваго» я использую везде. Удобно и практично.
Итак, данные измерений такие.
Выходное напряжение драйвера (его устройство и его схема будут на десерт) на холостом ходу (без нагрузки) — 305 В постоянного тока.
Подключаем нагрузку из 22 светодиодов (см. фото выше). Получаем — напряжение на выходе драйвера — 80 В, напряжение на каждом светодиоде — 80 / 22 = 3,63 В. По измерениям на каждом диоде примерно так и было. Как видим, напряжение немного завышено по отношению к номиналу (3,0...3,4В), ведь люстра должна светить ярко!
Подключаем теперь последовательно 30 светодиодов.
Светодиоды перед установкой в люстру
Светодиоды перед установкой в люстру. Подключение для проверки
Пускаем ток по проводам:
Проверка 30 светодиодов, перед установкой в люстру
Результаты измерений. Напряжение на выходе драйвера — 107 VDC, на одном — 3,54 VDC.
То есть, в принципе, от такого драйвера можно питать и 40 диодов без заметного уменьшения яркости.
Всё, на другой день я поставил эти диоды с драйвером в люстру, хозяин доволен, я тоже.
Расчеты сопротивления источника и светодиодов
Спасибо нашему преподавателю схемотехники, Шибаевой Елене Михайловне.
Теперь для интереса посчитаем выходное сопротивление источника питания и сопротивления светодиодов. В расчетах участвуют — старый добрый Ом со своим знаменитым законом и формула делителя напряжения.
Итак, для случая на 30 светодиодов имеем:
- Напряжение холостого хода источника тока — 305 В,
- Напряжение источника тока под нагрузкой — 107 В,
- Ток в цепи (да, ещё старина Кирхгоф со своим 1-м законом!) — 0,02 А.
Ток мы знаем из заявленных параметров диодов, но на эту цифру точно полагаться нельзя. Судя по напряжению на одном диоде, ток реально немного больше!
Чтобы расчеты были понятнее, прилагаю схему:
Схема для измерения сопротивлений
Предполагаем, что на вход схемы подается напряжение от идеального источника ЭДС с нулевым внутренним сопротивлением. Реальный источник электричества имеет внутреннее сопротивление Ri, которое мы сейчас посчитаем.
При измерении напряжения холостого хода Uн = Uхх = 305 В, поскольку входное сопротивление вольтметра гораздо больше внутреннего сопротивления источника Ri.
При подключении нагрузки Uн = 107 В, значит, напряжение, падающее на внутреннем сопротивлении источника Ri, равно 305 — 107 = 198 В.
Зная ток, посчитаем внутреннее сопротивление:
Ri = 198 В / 0,02 А = 9900 Ом.
Много это или мало? Всё познается в сравнении. В данном случае — в сравнении с сопротивлением нагрузки:
Rн = 107 В / 0,02 А = 5350 Ом.
Это — сопротивление последовательно соединенных светодиодов, когда через них протекает ток 0,02 А. Значит, сопротивление одного светодиода равно 5350 Ом / 30 = 178 Ом.
Значит, без изменения параметров схемы один светодиод можно заменить резистором 180 Ом. Это совпадает со значением, полученным опытным путем на одном светодиоде: 3,54 / 0,02 = 177 Ом.
Мы видим, что сопротивление источника электропитания больше сопротивления нагрузки. Значит — перед нами — источник тока. То есть, при изменении сопротивления нагрузки (количества светодиодов) в некоторых пределах ток почти не меняется.
Можно посчитать сопротивление диодов, когда их 22 штуки, оно будет меньше из-за того, что ток будет больше, а вольт-амперная характеристика диода нелинейна.
Устройство и схема драйвера светодиодной люстры
Схемы драйверов на светодиодные светильники есть также в этой статье. Там это — стабилизированные источники тока.
Для светодиодов как раз и нужен ток, то есть источник с большим выходным сопротивлением. Если светодиод подключить к источнику напряжения (у которого выходное сопротивление гораздо ниже сопротивления диода), то ток после некоторого напряжения будет Очень быстро возрастать, пока диод не сгорит.
Я так спалил диод на лабораторной работе по физике на 2-м курсе)
Блок питания (инвертор) для последовательного включения светодиодов люстры
А данный драйвер — простейшее устройство, я такие паял в 7-м классе, в радиокружке. Источником тока его можно назвать с большой натяжкой, из-за того, что его выходное сопротивление больше либо равно сопротивлению нагрузки. Это мы посчитали выше.
Вскрываем, и видим незатейливую плату без единого активного элемента:
Разбираем светодиодный драйвер
Коричневые бочонки — это балластные (ограничительные) конденсаторы. Они на рабочее напряжение 400 В, емкость на 0,33 мкФ:
Ограничительный конденсатор светодиодного драйвера
и 0,82 мкФ:
Ограничительный конденсатор светодиодного драйвера
На корпусах написано соответственно 334 и 824. Что это означает — поищите «Обозначения цифро-буквенные на конденсаторах». Я писал об этом в статье по ремонту контроллера люстры с пультом, ссылка выше.
Вид со стороны пайки:
Драйвер питания последовательных светодиодов люстры. Схема со стороны пайки
Схема драйвера для светодиодов в люстре
Схема очень простая, может, кому-то пригодится в ремонте:
Драйвер питания последовательных светодиодов люстры. Схема электрическая
Коротко устройство. Балластная ограничительная цепочка — С1, С2, R1. На этой цепи падает бОльшая часть напряжения. Далее переменное напряжение поступает на диодный мост, и потом — на фильтр R3, C3, R2.
Если нужно немного поднять напряжение на выходе драйвера под нагрузкой (т. е. уменьшить его выходное сопротивление, см. часть статьи с расчётами), то можно поднять ёмкость конденсатора фильтра до 10...20 мкФ. Тогда количество светодиодов можно будет немного увеличить.
А если нужно уменьшить количество светодиодов в люстре (например, часть перегорела), то можно уменьшить емкость балласта, убрав один из конденсаторов С1, С2. Это экспериментально.
Что есть для люстры
Как и обещал, публикую ссылки, где можно ознакомиться с разнообразием китайской светодиодной и драйверной промышленности).
Синие светодиоды: 100 шт по 2,12 руб/шт. Там же можно перейти на другие товары, и посмотреть светодиоды других цветов и цен.
Драйверы: тут представлено большое количество драйверов на любой вкус — источники напряжения для светодиодных лент и светодиодных ламп, источники тока для светодиодных матриц, электронные трансформаторы, драйвера для питания светодиодов люстр. Думаю, мои читатели легко разберутся в этом разнообразии!
Источник: Александр/СамЭлектрик. ру
