Питание светодиодного прожектора
Предыдущая работа щедро снабжала меня трупами светодиодных ламп и светильников. Не вдаваясь в технические подробности, более 99% продающегося повсеместно - откровенный шлак, принципиально не способный работать сколь-нить долго по причине явно-недостаточного, или вааще отсутствующего охлаждения.
вот примерчик полного шлака: фуфловый чисто-пластиковый "радиатор". результат предсказуем: светодиоды выгорели, видны почернения кристаллов, и само-выпаялись
очередной дохлик
относительно неплохо были сделаны светодиодные прожекторы "старого образца" с цельно-литым алюминиевым корпусом-радиатором, но они стремительно исчезают из продажи.
прожектор старого образца
прожектор старого образца
Но, видимо, продавцы и кетайцы посчитали, что столько люмини - это слишком жирно, и от-оптимизировали эти прожекторы. Теперь в продаже везде прожектора "нового образца" с пластиковым корпусом и отдельным радиатором.
30Вт прожектор нового образца
Патрон поставлен для оценки размеров. Радиатор имеет площадь оребрения в районе 200кв.см. Результат предсказуем: разогрев радиатора в районе +100гр, быстрая деградация и выход из строя светодиодов
кишки прожектора 30Вт
обратите внимание: тут 60шт светодиодов 0,5Вт тип 5630. Т.е. диоды используются на 100%. Запас по режимам? глупости какие, не слышали. А ещё мой препод по электронике в далёкие 80е, говаривал, что юзают компоненты на >60% предельных режимов, либо недоумки, либо жадные буржуи.
Тут схемотехника излучателя такая: 2 параллельных группы по 30 последовательных 5630. Прямое напряжение в районе 90В при +25г р, и ток 300мА.
Светодиоды смонтированы на люминевой плате, которая прикручена только по углам. Прилегание неплотное.
результат - на фото. За жалкие 100 моточасов, люминофор уже сильно почернел, несколько диодов сгорело с прожиганием чёрных дыр в люминофоре. Драйвер тоже сдох. Группы светодиодов пере-подключены мною последовательно, драйвер даун-грейжен до тупого конденсаторного.
излучатель крупно
опытным путём было выяснено, что такой радиатор способен поддерживать вменяемую температуру на кристаллах в районе +80гр и +60гр на радиаторе, при мощности всего в 1/3 номинальной у прожектора. Что мною и сделано, ток снижен втрое.
Примерно такая же картина по другим мощностям прожекторов такого типа: жутчайший перегрев и быстрое подыхание
мораль? избегайте покупки таких прожекторов "нового образца", по возможности, ищите цельно-литые прожекторы "старого образца".
кстати, обратите внимание на драйверы разных прожекторов. У них отсутствует как класс конденсатор в выпрямителе. Это так производители борются за приличный косинус фи. Нужно ли говорить, что пульсации 100Гц на выходе огромны. Не спасают конденсаторы на выходе. Не юзайте такие прожекторы там, где работаете долго, поберегите глаза. Как минимум, туда полезно добавить электролит в выпрямитель, не менее 10мкФ на каждые 10Вт
также обратите внимание, что все драйверы, да и у светодиодных ламп тоже, сделаны по схеме "step-down", т.е. там не трансформатор, а дроссель, и развязки от сети нет! Будьте предельно-внимательны! Изоляция "кристалл-подложка" явно не рассчитана на напряжение сети.
драйверы светодиодных прожекторов
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.
Светодиодные прожектора сегодня — весьма популярная вещь. Но, как и любая электроника, прожектора сравнительно часто ломаются. Ремонту светодиодных прожекторов своими руками и будет посвящена сегодняшняя статья.
Вся теория по устройству светодиодных прожекторов и терминология , а здесь — практика для домашних умельцев.
Прожектор не горит — с чего начать?
Первым делом, надо убедиться, что питание 220 В на драйвер подается. Это Азы.
Проверяем драйвер
Напоминаю, что слово «драйвер» — это маркетинговый ход для обозначения источника тока, предназначенного под конкретную матрицу с определенным током и мощностью.
Для того, чтобы проверить драйвер без светодиода (вхолостую, без нагрузки), достаточно просто подать на его вход 220В. На выходе должно появиться постоянное напряжение, по значению чуть большее, чем верхний предел, указанный на блоке.
Например, если на блоке драйвера указан диапазон 28-38 В, то при включении его вхолостую напряжение на выходе будет примерно 40В. Это объясняется принципом работы схемы — для поддержания тока в заданном диапазоне ±5% при увеличении сопротивления нагрузки (вхолостую = бесконечность) напряжение тоже должно увеличиваться. Естественно, не до бесконечности, а до некоторого верхнего предела.
Однако, этот способ проверки не позволяет судить об исправности светодиодного драйвера на 100%.
Дело в том, что встречаются исправные блоки, которые при включении вхолостую, без нагрузки, или вообще не запустятся, или будут выдавать непонятно что.
Предлагаю подключить к выходу светодиодного драйвера нагрузочный резистор, чтобы обеспечить ему нужный режим работы. Как подобрать резистор — по закону дядюшки Ома, глядя на то, что написано на драйвере.
LED — драйвер 20 Вт. Стабильный выходной ток 600 мА, напряжение 23-35 В.
Например, если написано Output 23-35 VDC 600 mA, то сопротивление резистора будет от 23/0,6=38 Ом до 35/0,6=58 Ом. Выбираем из ряда сопротивлений: 39, 43, 47, 51, 56 Ом. Мощность должна быть соответственная. Но если взять 5 Вт, то на несколько секунд для проверки его хватит.
Внимание! Выход драйвера, как правило, гальванически развязан от сети 220В. Однако, следует быть осторожным — в дешевых схемах трансформатора может не быть!
Если при подключении нужного резистора напряжение на выходе — в указанных пределах, делаем вывод, что светодиодный драйвер исправен.
Проверяем светодиодную матрицу
Для проверки можно использовать лабораторный блок питания, . Подаем напряжение заведомо меньшее, чем номинал. Контролируем ток. Светодиодная матрица должна загореться.
Что делать, если мощность светодиодного модуля неизвестна
Бывают ситуации, когда имеется светодиодный чип, но его мощность, ток и напряжение неизвестны. Соответственно, его затруднительно купить, а если он исправен, то непонятно, как подобрать адаптер.
Для меня это было большой проблемой, пока я не разобрался. Делюсь с вами, как по внешнему виды светодиодной сборки определить, на какое она напряжение, мощность и ток.
К примеру, имеем прожектор с такой светодиодной сборкой:
9 диодов. 10 Вт, 300 мА. На самом деле — 9 Вт, но это в пределах погрешности.
Дало в том, что в светодиодных матрицах прожекторов используются диоды мощностью 1 Вт. Ток таких диодов равен 300…330 мА. Естественно, всё это примерно, в пределах погрешности, но на практике работает точно.
В данной матрице 9 диодов включены последовательно, ток у них один (300 мА), а напряжение 3 Вольта. В итоге, общее напряжение 3х9=27 Вольт. Для таких матриц нужен драйвер с током 300 мА, напряжением примерно 27В (обычно от 20 до 36В). Мощность одного такого диода, как я говорил, около 9 Вт, но в маркетинговых целях этот прожектор будет на мощность 10 Вт.
Пример 10 Вт — немного нетипичный, из-за особенного расположения светодиодов.
Другой пример, более типичный:
Вы уже догадались, что два горизонтальных ряда точек по 10 шт — это светодиоды. Одна полоска — это навскидку 30 Вольт, ток 300 мА. Две полоски, соединенные параллельно — напряжение 30 В, ток в два раза больше, 600 мА.
Ещё пара примеров:
Итого — 50 Вт, ток 300х5=1500 мА.
Итого — 70 Вт, 300х7=2100 мА.
Думаю, продолжать не смысла, уже всё понятно.
Немного другое дело с светодиодными модулями на основе дискретных диодов. По моим подсчетам, там один диод, как правило, имеет мощность 0,5 Вт. Вот пример матрицы GT50390, установленной в прожекторе 50 Вт:
Светодиодный прожектор Navigator, 50 вт. Светодиодный модуль GT50390 — 90 дискретных диодов
Если, по моим предположениям, мощность таких диодов — 0,5 Вт, то мощность всего модуля должна быть 45 Вт. Схема его будет такой же, 9 линеек по 10 диодов с общим напряжением около 30 В. Рабочий ток одного диода — 150…170 мА, общий ток модуля — 1350…1500.
У кого другие соображения на этот счет — милости прошу в комментарии!
Ремонт драйвера светодиодного прожектора
Ремонт лучше начать с поиска электрической схемы Led драйвера.
Как правило, драйвера светодиодных прожекторов строятся на специализированной микросхеме MT7930. В статье про Устройство прожекторов я давал фото платы (невлагозащищенной) на основе этой микросхемы, ещё раз:
Светодиодный прожектор Navigator, 50 вт. Драйвер. Плата GT503F
Внимание! Информация по схемам драйверов и ещё немного по ремонту !
Замена светодиода
При замене светодиодной матрицы хитростей особых нет, но нужно обратить внимание на следующие вещи.
- старую теплопроводную пасту тщательно удалить,
- нанести теплопроводящую пасту на новый светодиод. Лучше всего это делать пластиковой карточкой,
- закрепить диод ровно, без перекосов,
- удалить лишнюю пасту,
- не перепутать полярность,
- при пайке не перегревать.
При ремонте светодиодного модуля, состоящего из дискретных диодов, прежде всего нужно обратить внимание на целостность пайки. А потом уже проверять каждый диод подачей на него напряжения 2,3 — 2,8 В.
Где брать запчасти для ремонта
Если нужен оперативный ремонт, то лучше всего, конечно, сбегать в магазин через дорогу.
Но если вы занимаетесь ремонтом на постоянной основе, то лучше поискать там, где дешевле. Рекомендую это делать на известном сайте АлиЭкспресс.
Даю несколько ссылок для ознакомления и примера, там много интересного, в том числе по описаниям, фото и выбору.
Светодиодные матрицы:
- Led Chip большой выбор от 10 до 100 Вт, от 48 до 360 руб .
- Мощные светодиоды .
Драйвера для светодиодных прожекторов, на разные мощности:
- 30 Вт водонепроницаемый блок питания постоянного тока ,
- 50 Вт водонепроницаемый блок питания постоянного тока ,
- Водонепроницаемые уличные светодиодные драйвера 10, 20, 30, 50 Вт постоянного тока .
А кто не хочет ремонтировать, можно сразу заказать готовенькое:
Светодиодные уличные прожектора:
- Прожектора уличные от 10 до 50 Вт ,
- Прожектора влагозащищенные плоские от 10 до 100 Вт, можно набор LED Chip+Driver .
Для полноты картины — видео от моих коллег, они делятся опытом:
На этом заканчиваю. Призываю соратников делиться опытом и задавать вопросы!
Мощность
Мощность драйвера должна совпадать с мощностью прожектора, точнее, матрицы в прожекторе. Не стоит ориентироваться на мощность, указанную на корпусе прожектора! Нам многократно привозили в ремонт прожектора, гордо в полкорпуса промаркированные 50W с 30-и ваттными драйвером и матрицей внутри. Установка 50-и ваттного драйвера в такое изделие ничем хорошим не кончится. Нужно обязательно читать маркировку сгоревшего драйвера.
Размеры
Драйвер должен физически поместиться внутрь светодиодного прожектора. И ещё нужно уложить провода.
У нас на сайте указаны точные размеры драйверов.
Значение выходного тока драйвера
На корпусе драйвера всегда указывается значение выходного тока. Этот тот ток, который драйвер будет подавать на матрицу. Это значение варьируется, примерно, от 300мА до 3000мА и должно совпадать с током питания матрицы. Отклонения более 5% недопустимы .
Диапазон выходных напряжений
Диапазон выходных напряжений драйвера - это два значения напряжений, в пределах которых драйвер пытается стабилизировать ток.
Числа могут варьироваться от 20 до 150 вольт.
Этот диапазон должен совпадать с соответствующей характеристикой матрицы, или, если она неизвестна, диапазоном выходных напряжений сгоревшего драйвера.
Этот параметр не обязан так точно совпадать, как значение тока, но примерное совпадение должно иметь место.
Входное напряжение - 220 вольт
Мы производим разные драйверы для светодиодных прожекторов, не только для 220 вольт. Поэтому при покупке драйвера убедитесь, что Вы драйвер на нужное Вам входное напряжение - все драйверы, представленные в этом разделе, предназначены для сетей 220, 127 и 110 вольт.
