Ремонт китайских светодиодных ламп

Сегодня мы поговорим о ремонте и модернизации китайских светодиодных ламп различных типов. И начнем мы с обсуждения схемотехники этих ламп, рассчитанных на сеть 220 вольт 50 герц переменного тока — то есть на обычную квартирную электросеть.
Сейчас практически все китайские лампочки делятся на два типа схемотехники — с прямым выпрямлением и с ВЧ преобразователем. Типичная схема лампы с прямым выпрямлением выглядит вот так:
Я такую схему придумал еще лет 15 назад, когда только стали появляться более-менее яркие светодиоды, и какое-то время удивлялся — отчего китайцы до нее не додумаются, а вместо этого лепят сложные ВЧ преобразователи. Идея тут очевидна — мы соединяем кучу светодиодов последовательно, подключаем их к диодному мосту, а в цепи переменного тока в питании моста ставим ограничитель тока. Поскольку резистор ставить невыгодно — он будет впустую греть окружающую среду, мы используем конденсатор, который перегонит лишнюю часть напряжения в реактивный ток, который улучшит косинус Фи в электросети, и не будет фиксироваться электросчетчиком. Конденсатор С2 сглаживает пульсации напряжения на светодиодах, чтобы они не мерцали с частотой 100 герц (удвоенной частотой сети).
Остальные элементы в схеме вспомогательные — скажем, резисторы по 470 килоом обеспечивают сброс заряда конденсаторов при выключении лампы, а резистор 47 ом уменьшает бросок тока при включении.
Китайцы, естественно, тоже в конце концов до такой схемы додумались и стали ее широко применять. По такой схеме выполнена, например, вот такая лампочка:
Недостатком такой схемы является то, что при последовательном соединении светодиодов выгорание любого из них приводит к разрыву цепи и полному выходу лампы из строя.
Тем временем в системах с высокочастотным преобразованием китайцы достигли значительных усовершенствований, уйдя от преобразователя на транзисторах и рассыпухе к схемам со специализированной микросхемой LED-драйвера. Вот типичный пример такой схемы:
Как написано в даташите на микросхему BP3122, это High Precision PSR Constant Current LED Driver. Она является высокоэффективной микросхемой импульсного источника питания с встроенными полевыми транзисторами (650V), что сводит к минимуму количество внешних элементов, позволяет уменьшить размеры платы и, соответственно, стоимость драйвера.
Резисторы в цепи первой ноги задают ток через светодиоды.
Микросхема, вообще говоря, отличная — пульсации выходного напряжения на частоте 100Гц незначительны даже с указаным на схеме конденсатором. Технически микросхемы хватает для реализации светодиодной лампы до 11 ватт мощности — но при мощности больше 5 ватт следует поставить конденсатор С4 большей емкости — например, 10 микрофарад. Конденсатор C3 обязательно надо использовать керамический — хотя там постоянное напряжение, но из-за высокой частоты импульсов тока электролитический конденсатор там перегреется и взорвется.
LED-драйверы на этой микросхеме китайцы продают и в виде отдельного устройства (собранной платы):
Выглядят они примерно вот так:
На выходе там постоянный ток, по умолчанию — 300 миллиампер, заявленный диапазон выходного напряжения 7-18В, но по факту он от 1 до 25 вольт. Можно подключить светодиодную панель с соответствующим допустимым током, или светодиодную лампу на 12 вольт с таким током (то есть мощностью 3-5 ватт).
Но вернемся к лампочкам. Поскольку китайцы выжимают максимум светимости из минимума светодиодов — рабочие токи светодиодов в некоторых лампах близки к предельным, что печально сказывается на долговечности светодиодов. Чтобы лампочки стали практически вечными, ток следует уменьшить, не дожидаясь выхода лампочки из строя.
В схеме с прямым выпрямлением для этого следует заменить конденсатор на входе на другой, с номиналом в 1.5-2 раза меньше. Скажем, если там стоит конденсатор емкостью 0.81 мкф — надо поставить, например, 0.5 мкф. Напряжение конденсатора должно быть не менее 400 вольт (500-600 будет еще лучше), либо следует использовать специальные конденсаторы для использования в цепях переменного тока, у которых нормируется переменное напряжение 50 гц — тогда допустим номинал ~250v и более.
В схеме с ВЧ преобразователем ситуация сложнее. Для показанных схем нужно увеличить резистор в первой ноге микросхемы. Но не все преобразователи регулируются по току так просто. Поэтому существует обходной путь — он заключается в замене светодиодного излучателя на излучатель с другим, более высоким допустимым током.
Вот вам пример. Исходно лампочка на 3 ватта имела излючатель такой, как у лампы справа — круглую панель с 12 последовательно соединенными светодиодами:
Из-за чрезмерного тока светодиоды там выходят из строя. Замена сдохших по одному не только канительна (перепайка планарных светодиодов на алюминиевом теплоотводе тот еще геморой), так еще и бессмысленна — постепенно выгорают другие. Поэтому проблему надо решать радикально.
Вместо этой круглой пластины мы берем три светодиодных планки от лампочки, показанной в начале статьи (на каждой планке там 6 светодиодов типа SMD 5050, соединенных последовательно), предельный ток каждой планки заявлен 60 mA — но по понятным причинам стоит уменьшить его вдвое, поэтому мы соединяем три планки параллельно. Они немного не влезают во внутренний диаметр корпуса лампы — поэтому мы аккуратно подрезаем пластик корпуса фрезой. Получается то, что вы видите на фото слева.
Накрываем лампочки рассеивателями:
Ну вот, прекрасно. Получившаяся лампочка имеет мощность около 1.5 ватт, но светит довольно ярко, и будет светить практически вечно. Если бы корпус был побольше — можно было бы поставить 6 планок, последовательно две секции по 3 планки — мощность была бы 3 ватта, светимость вдвое больше, а срок службы столь же вечный.
Вы спросите меня — а зачем же разбирать на планки другую лампу? Так элементарно — она тоже сдохла. Там выгорел один из светодиодов на одной из планок. Зато остальные планки все исправные, и их можно использовать.
Я прально понИл, что вместо 12 последовательно, втыкаем три планки параллельно? Напряжение само упадёт?
Просто ужо есть на работе 4 таких перегоревших 12 вольтовых..
Или это относится только к на 220?
Да, ты правильно понял. LED-драйвер на микросхеме подает на светодиоды не напряжение, а ТОК. Сила тока меряется очень просто — видишь на схеме в первой ноге микросхемы (вывод CS) стоит на массу небольшой резистор? Он включен в цепь силового транзистора ключа. Падение напряжения на этом резисторе сравнивается компаратором с опорным напряжением на внутреннем стабилизаторе (обычно это 0.5 вольта). Как только импульсы тока становятся больше пороговых — ШИМ в микросхеме начинает зауживать импульсы, и зауживает их до тех пор, пока ток не упадет.
Номинал этого резистора определяет, какой ток подается на светодиоды. При этом напряжение драйвер практически не колышет — в разумных пределах, потому что там стоит две защитных цепочки, одна отключает ток при слишком маленьком напряжении в нагрузке (это трактуется как короткое замыкание цепи), вторая отключает при слишком большом напряжении (это трактуется как обрыв цепи светодиодов). Но пока мы не упёрлись в защиту — драйвер будет стабилизировать ток в выходной цепи (опосредованно — на самом деле стабилизируется ток в первичной обмотке ВЧ трансформатора).
Частота, на которой работают китайские драйверы — обычно около 60-70 килогерц. Ну это так, для ориентировки.
Кстати, я только сегодня превентивно дорабатывал пару таких лампочек. У них в первой ноге микросхемы стояли резисторы 4 ома и 6.5 ома параллельно. Я выпаял резистор на 6.5 ома — ток через светодиоды уменьшился. Какого-то серьезного уменьшения светимости я не заметил — визуально доработанные лампы светятся чуть слабее, чем не доработанные, но разница такая, что если не знать — то и не заметишь.
У автомобильных лампочек на 12 вольт расклады могут быть совсем другими. Обычно там нет никакого стабилизатора тока — набрана цепочка из примерно 4 светодиодов последовательно, с ними последовательно тупой резистор для ограничения тока — и это всё.
Но есть и автолампочки со стабилизатором тока. Вот у них обычно последовательно соединены больше светодиодов, потому что китайцам выгодно повышать напряжение преобразователя, а не ток.
Как узнать? По весу?)
(редактора нет)
В машине ведь не 12 вольт.. У меня показывает зарядка на телефон(авто) 14,5..
И , к стати, прикупил простые зарядки на 220 с показанием тока заряда телефона..
Полезная штука, отбраковывает провода на ура..
Разумеется не 12. Когда двигатель не работает — запросто может быть и 11 вольт под нагрузкой, а когда работает — 14.5, а зимой даже 15 вольт обычное дело.
Разбирать, смотреть.