Блок питания для светодиодного прожектора своими руками

Хотя светодиодная техника (в том числе прожекторы) отличается повышенной надежностью, она тоже иногда выходит из строя. Ремонт светодиодных прожекторов позволяет устранить большинство неисправностей, когда нужно восстановить работоспособность устройства. Ремонтные работы актуальны не только, когда устройство светит недостаточно ярко, но также в случае, если оно полностью перестало работать.

Принцип работы и схема

ЛЕД-прожектор (LED) имеет в своем составе такие компоненты:

• светодиоды (обеспечивают свечение);
• драйверы (управляют работой устройства);
• корпус;
• рассеиватель света (позволяет повысить коэффициент полезного действия светильника);
• линзы (контролируют форму, цвет и некоторые другие характеристики потока света).

Прожектор функционирует благодаря слаженным действиям нескольких его компонентов, в том числе оптики, источника электропитания, драйверов и теплоотводящих устройств. Во внутренней части корпуса расположены световые диоды, а также небольшие по размеру электронные компоненты. Источник электропитания подает напряжение на светодиоды, где происходит трансформация тока в световой поток. Благодаря указанным действиям обеспечивается свечение прибора.

На рисунке ниже представлена стандартная электрическая схема для драйвера электронного прожектора.

Что касается принципа работы драйвера, то он не отличается на разных прожекторах. Питание от электросети поступает на вход драйвера, минуя предохранитель F1. Далее происходит фильтрация при помощи LC-элементов и выпрямление за счет диодного моста. Сглаживание осуществляется электролитическим конденсатором (С13). Постоянное напряжение (280 В) образуется на конденсаторных выводах.

От электролитического конденсатора напряжение направляется по токоограничивающим резисторам к стабилитрону (D12) и выводу № 6 описываемой микросхемы. Стабилитрон отвечает за 9-вольтное электропитание микросхемы, что является основным фактором, обеспечивающим функционирование драйвера. От конденсатора C13 ток идет через трансформаторную обмотку (T1.1) через выводную часть полевого транзистора (Q1).

Обратите внимание! Величина тока, идущего через световые диоды, зависит от параметров сопротивления резисторов, стоящих на микросхеме.

Признаки неисправности прожектора

Наиболее часто встречающиеся признаки неправильно работающего прожектора:

• лампа не разгорается, хотя питание включено;
• мерцает световой диод;
• свечение слишком тусклое, так как лампа горит слабо — не на всю мощность;
• оттенок светового потока стал неестественным.

Также могут присутствовать и другие признаки, в том числе физическое нарушение структуры корпуса, деформация диода, перегоревшая электропроводка.

Причины поломки

Возможные причины неправильной работы прожектора:

• нестабильно работающая электрическая сеть (перепады напряжения, выходящие за рамки рабочего тока);
• короткое замыкание фазы на корпус прибора или на нейтраль;
• некорректное подключение;
• перенапряжение;
• использование сверхтоков.

При указанных нарушениях возможен выход из строя платы, на которой установлены драйверы, преобразователи напряжения и тока, подающие питание на кристаллы матрицы. В прожекторной матрице допускается повреждение от 3 до 5 кристаллов. Если количество неисправных кристаллов больше, прожектор не сможет работать с достаточной степенью функциональности и понадобится замена матрицы.

Диагностика

Прежде всего необходимо установить причину неисправности светодиодного прожектора. В качестве примера расскажем о проверке работоспособности прямоугольного прожектора Volpe с матрицей, включающей 9 диодов. Общая мощность светильника — 10 Вт. Световой поток составляет 750 лм.

Проверка осуществляется в следующем порядке:

1. Осматривают проводку на физическую целостность. Проверяют отсутствие обрывов, прогоревшей изоляции, перегибов кабеля. Цель состоит в том, чтобы убедиться в отсутствии разрывов токопроводящей жилы.
2. Проверяют корпус устройства, а также светодиодную матрицу на наличие повреждений механического характера (деформации, сколы, трещины).
3. Следующая задача: проверить входное напряжение, для чего открывают заднюю панель корпуса. Входное напряжение должно составлять 220 В (переменный ток). Если напряжение отсутствует, причина поломки не в светильнике, а в электрической цепи. Измерения осуществляют стандартным мультиметром. Норма выходного напряжения — 12 В (постоянный ток).

1. Если отсутствует выходное напряжение, поломку ищут на плате преобразователя. Осматривают контакты на предмет окисления, ищут трещины оловянного покрытия на участках пайки или перегоревших элементов.
2. Если вышеуказанные способы проверки не дали результата, тестируют работоспособность матрицы.

к содержанию ↑

Замена деталей

Устранение обрывов проводки не требует особенной квалификации от домашнего мастера. Гораздо сложнее найти и исправить поломку на печатной плате, драйвере, преобразователе напряжения или матрице. Без специальных знаний тут не обойтись. Также понадобится умение работать с диагностическими приборами и паяльником.

Ремонту или замене могут подлежать такие детали:

Конденсатор для ограничения тока

Данный компонент является причиной неисправности, когда лампа прожектора горит неравномерно, постоянно мерцая. Связана такая проблема обычно с тем, что производители, стремясь сэкономить, устанавливают токоограничитель, не соответствующий по характеристикам драйверу.

Блок питания

Частой причиной неправильной работы прожектора является поломка блока питания. В такой ситуации можно приобрести новый блок питания или подобрать данную деталь от другого устройства (например, от принтера). Если решено купить новый блок, рекомендуется взять его с собой в магазин, так как на корпусе указаны его технические характеристики. Чтобы достать блок, вначале нужно разобрать прожектор.

Драйвер

В маломощных моделях часто отсутствует блок питания. В таких случаях вместо блока используется драйвер светодиодного типа. Так как диод не способен получить электропитание прямиком из сети (нужен переменный ток, отличный от сетевого), то и задействуется драйвер. Устройство функционирует с учетом рабочей температуры и времени, изменяя выходной ток, поступающий на светодиод.

Для замены драйвера следует разобрать прожектор, чтобы установить технические параметры драйвера, а затем обратиться в магазин. Так же, как и в случае с блоком питания, можно подобрать подходящий драйвер из другого устройства.

Матрица

Самой распространенной причиной неисправности прожектора является чрезмерный нагрев матрицы, что приводит к перегоранию предохранителей. Прожектор разбирают, после чего достают испорченную матрицу. Для этого откручивают четыре винта и отпаивают токопроводящие детали. Далее наносят слой термопасты на светодиод и припаивают обратно токопроводящие части. Завершают операцию прикручиванием на место матрицы.

В некоторых случаях проводка в матрице идет через отверстия подложки. Она выступает в качестве матричного радиатора. На участках перехода провода должны быть покрыты изоляционным слоем (в первую очередь речь идет о проводе плюса). Это позволит избежать короткого замыкания на корпус устройства.

Совет! До замены матрицы следует очистить подложку и участок, куда она будет установлена. Данные места рекомендуется обработать теплопроводным составом.

Нельзя нарушать форму матрицы. Рекомендуется использовать только «родные» винты, чтобы не нарушить конструкцию. Также не следует забывать о полярности: красный проводок — плюс, черный или синий — минус, зелено-желтый провод направляют на корпус.

При обнаружении хотя бы 2-3 перегоревших диодов не следует дожидаться полного выгорания матрицы. В любом случае устройство уже не способно нормально функционировать, в результате чего драйверы и преобразователь напряжения вскоре выйдут из строя.

Обратите внимание! Если матрица не работает с залитым компаундным элементом, восстановлению она не подлежит.

Печатная плата преобразователя напряжения

Если при проверке платы найдены очевидные признаки перегоревших элементов, понадобится ремонт устройства. На рисунке ниже представлена схема преобразователя для прожектора.

До того, как заменить неработающие части, следует выполнить прозвон светодиодов. Вначале отпаивают одну из ножек платы, так как прозвон впаянных элементов не даст корректного результата. Если появится необходимость, перегоревшие детали меняют на новые.

Ремонт прожектора небольшой мощности

В виде примера рассмотрим ремонт прожектора СДО01-10. Мощность устройства — 10 Вт. Внешний осмотр показывает отслоение защитного покрытия на одном из прожекторов. Также присутствуют темные пятна на излучающей свет поверхности матрицы.

Ремонт матрицы с испорченным светодиодным излучателем возможен, но такая деталь недешева. Стоимость достигает 40-50 % от цены всего прожектора. К тому же, приобретение новой матрицы представляет еще одну сложность — на светодиодах чаще всего отсутствует маркировка. Вследствие этого выяснить разновидность излучателя непросто.

Для упрощения задачи устанавливаем драйвер прожектора с перегоревшей матрицы на светильник с исправной матрицей. На старом драйвере перегорел защитный резистор (его номинал составляет 1 Ом), что указывает на пробой диода в диодном мосте на переходе от ключевого резистора к управляющему. Однако замена драйвера не привела к восстановлению функциональности прожектора.

После дальнейшей проверки выявлен обрыв оптической пары обратной связи. Замена пары дала результат — светильник заработал.

Ремонт мощного прожектора

Предметом рассмотрения является модель мощного прожектора СДО01-30. Устройства подобного типа применяются для освещения больших помещений (например, промышленного назначения).

Вначале снимаем заднюю панель с прожектора и проводим визуальный контроль состояния радиодеталей на печатной плате. Обращаем внимание на элементы, имеющие подозрительный вид (нагар, деформации и т.п.).

Далее осматриваем печатную плату (вытащив ее из прожектора) со стороны полупроводников. Осмотр показал наличие пары перегоревших резисторов: R8 (на 2 Ом) и R22 (на 1 Ом). Резисторы с низким сопротивлением чаще всего перегорают из-за высокого тока, проходящего через них в случае пробоя полупроводников или конденсаторов.

По соседству с резисторами располагается полевой транзистор SFV4N65F. Прозвон определил его неисправность. Поскольку схемы прожектора не оказалось в наличии, номиналы резисторов, которые сгорели, выясняем путем разборки исправного светильника такой же модели.

Вышедшие из строя резисторы, а также транзистор, выпаиваем. Заменяем их на новые детали.

Полезные рекомендации

Несколько полезных советов по ремонту светодиодных прожекторов:

1. При замене матрицы обязательно обращать внимание на полярность.
2. Обязательно удалять отвердевшую теплопроводную пасту под матрицей.
3. Обезжиривание поверхности следует осуществлять спиртом.
4. При пайке не нужно перегревать поверхность. Время на пайку — до 2 секунд. Если перегреть матрицу, произойдет разрушение кристаллов или же их новые характеристики не позволят нормально функционировать прожектору.

1. Чтобы отремонтировать прожектор большой мощности, достаточно знаний, применяемых при ремонте маломощных светильников. Никаких особых отличий между устройствами разной мощности не существует.
2. Если матрица с большим количеством диодов не залита компаундным раствором, понадобится замена нерабочего диода. Для выполнения операции необходим микропаяльник. Работать нужно аккуратно, чтобы не перегреть кристаллы.
3. Если на перегоревших сопротивлениях невозможно разглядеть номиналы, не обойтись без инструкции к прожектору. В ней должны быть указаны соответствующие данные.

Починить прожектор может каждый. Однако для выполнения ремонтных работ требуются хотя бы базовые знания в области электротехники, а также навыки обращения с паяльником и мультиметром. Также необходимо умение читать схемы, чтобы разобраться с устройством прожектора.

В продолжении прошлой статьи. Для тех кто не читал, напомню вкратце. Недавно принесли на ремонт мощный 120 Вт светодиодный прожектор, проработал всего год. Как выяснилось, у него сгорел драйвер. И я там начал ныть по поводу недолговечности импульсных источников питания и задался вопросом о поиске более простого и надежного решения. Сегодня решил собрать и проверить работу схемы с гасящим конденсатором. Подобная схема широко используется для питания светодиодных софитов.

Предварительно рассчитал ёмкость гасящего конденсатора по известной формуле

Для расчёта взял следующие параметры:

Uc (напряжение сети) = 220 В;
U (напряжение на входе диодного моста) = 60 В;
I (номинальный ток светодиодов) = 1.8 А;

По расчёту получилось что необходим конденсатор ёмкостью 27 мкФ. Пробежался по закромам, набрал всяких разных конденсаторов что бы обеспечить нужную ёмкость, а так же поэкспериментировать с отклонением ёмкости от расчетного значения. Что бы избежать недоразумений, ёмкость всех конденсаторов замерил измерителем иммитанса Е7-16.

Несмотря на почтенный возраст некоторых экземпляров, ёмкость практически соответствовала указанной.

Спаял схему. Что бы сильно не заморачиваться, силовую часть использовал от платы компьютерного блока питания. Получилась такая конструкция

Интересно было узнать – в каких пределах будет изменятся ток при отклонении входного напряжения на 20 % от номинального значения с разными значениями ёмкости гасящего конденсатора. Эксперименты проводились при предварительно прогретых в течение 30 минут светодиодах. Результаты замеров свёл в таблицу и представил в графической форме. В процессе замеров напряжение на конденсаторе C2 менялось в пределах 58 В. 62, эти значения в таблицу решил не вносить ввиду их незначительного изменения.

Графики получились линейными

Родной драйвер обеспечивал поддержание тока, протекающего через светодиоды, на уровне 1.8 А. По разным данным номинальный ток 60 W светодиода составляет от 1.8 до 2 А, разные продавцы указывают различный ток. Будем считать что ток выше 1.8 А является нежелательным.

Если выбрать конденсатор емкостью 24 мкФ, то при возрастании входного напряжения до 260 В, ток через светодиоды не превысит номинального значения. В нормальном режиме при входном напряжении 220 В обеспечивается ток на уровне 1.5 А, что соответствует потребляемой мощности 90 Вт. При номинальном токе 1.8 А расчетная мощность составляет около 110 Вт. Таким образом при входном напряжении 220 В имеем снижение мощности на 20 Вт (18%) относительно номинального значения. С одной стороны более низкое значение тока увеличивает срок службы светодиода, но приводит к снижению яркости свечения, правда на глаз это не особо заметно. Было бы неплохо замерить яркость соответствующим прибором, но его нет в наличии.

Никогда не имел дело с мощными светодиодами и дабы не отставать от современных тенденций было найдено и куплено в Китае 2 светодиода по 30W, точных данных на них не нашел, и чтобы не спалить было решено собрать блок питания с чуть меньшим током на выходе. Конечно же импульсный на моей любимой микросхеме серии TOP. Сказано сделано. Рассчитал в программе PI Expert 9, в процессе расчёта указал, что блок питания для светодиода и поставил стабилизацию по току.

Вытравил плату, намотал трансформатор, все спаял, проверил монтаж и наличие косяков, вроде всё ок. Первый пуск через лампочку 60 ватт, померил напряжение что-то многовато 40 вольт, а светодиод 32-36 вольт, добавил на всякий случай резистор на 5Вт 4 Ом последовательно со светодиодом включил в сеть, все нормально горит. Очень ярко, смотреть невозможно. Померил напряжение – 32 вольта всё нормально, потрогал светодиод – теплый градусов 40 за 10 секунд. Поставил радиатор от пентиума 4, намазал термопастой и прикрутил, предварительно просверлив два отверстия и нарезав резьбу.Корпус блока питания и светодиода пока не готов, но в ближайшее время займусь. Радиатор микросхемы после получаса работы был холодный, т.к микросхема была выбрана с запасом для уменьшения нагрева.

Порадовала себестоимость исполнения устройства – 60 руб светодиод и на 100 руб деталей для блока питания.

Т1 обмотка 1-2: 64 витка проводом 0.2мм
4-3: 7 витков двойным проводом диаметром 0.2мм
8-7: 16 витков проводом 0.4мм