Ремонт светодиодного прожектора своими руками

Светодиоды – суть самые долговечные источники освещения на данное время. Однако техника, построенная на них, в том числе прожекторы, рано или поздно ломается и выходит из строя. Происходит это по многим факторам, в большей части случаев из-за неисправностей в схеме питания, выхода из строя одного или нескольких светодиодов, перегрева. Возможно, просто перегорел предохранитель (при его наличии). Рассмотрим каждый случай в отдельности и разберёмся как отремонтировать светодиодный прожектор самому.

Устройство LED-прожектора и распространенные неисправности

Практически любой светодиодный прожектор состоит из таких составных частей (см. картинку 1):

• Корпус с радиатором;
• Крепёжная часть;
• Защитное стекло или линза с отражателем;
• Светодиодная матрица;
• Модуль драйвера (электронная плата);
• Отсек для подключения с клеммной колодкой (в некоторых моделях может отсутствовать).

Корпус с обратной стороны осветительной части имеет ребристую поверхность или часть её. Это радиатор греющихся электронных компонентов драйвера, он должен иметь хороший теплоотвод.

Следует знать

монтаж прожектора путём утопления его в теплоизоляционный материал, также оклеивание или укутывание теплоотвода может привести к перегреву компонентов электронного модуля и выходу блока питания (БП) из строя.

Сетевое напряжение или постоянное от БП подаётся через клеммы для подключения на электронный модуль. Он выпрямляет (при необходимости) напряжение с подачей его на светодиодную матрицу. При этом осуществляется поддержание тока на уровне, достаточном для нормальной работы всех светодиодов. Поэтому от качества модуля зависит:

• КПД преобразования;
• Процент мерцания светодиодов;
• Работоспособность в широком диапазоне питающего напряжения;
• Надёжность стабилизации тока светодиодов матрицы.

Поддержание тока на стабильном уровне очень важно для прожекторов с матрицей, на которой светодиоды расположены на подложке дискретно (см. картинку 7). К особенностям ремонта таких прожекторов относится не только замена сгоревшего светодиода, но и необходимость снижения тока питания матрицы.

Схема светодиодного прожектора

Прожекторы, которые имеют отсек для подключения электропитания, обычно рассчитаны не только на возможность питания от сетевого переменного напряжения, но и от постоянного. Иногда на соответствующих клеммах имеются обозначения. Наличие возможности питания от постоянного напряжения позволяет применить блок аварийного питания (БАП), который может работать от аккумуляторных батарей.

Схемы драйвера светодиодного прожектора могут содержать:

• Выпрямитель с ограничителем тока;
• Выпрямитель и преобразователь напряжения с ограничением или стабилизацией тока без гальванической развязки;
• То же, с гальванической развязкой.

Чтобы сделать ремонт электронной части светодиодного прожектора своими руками, необходима его принципиальная схема, которую можно срисовать с модуля, хотя бы фрагментами силовой цепи.

Следует знать

У некоторых топологий ограничение тока осуществляется сетевым конденсатором. Поэтому к нему предъявляются повышенные требования, даже незначительная утечка может вывести из строя светодиоды матрицы. Подобное включение разрушительно сказывается на светодиодах, они со временем теряют светоотдачу.

Высокими стабильными характеристиками обладают схемы с использованием преобразования напряжения и стабилизацией тока потребления.

Признаки поломки

Светодиодный прожектор должен светить ярко без каких-либо мерцаний даже при нестабильности сетевого напряжения. Кроме полного отсутствия свечения светодиодов прожектора возможны такие признаки неисправностей:

• Вспышки и погасания в отдельных частях матрицы светодиодов;
• Пульсации, нестабильная яркость излучения;
• Заниженная яркость свечения;
• Излучение света цветным спектром;
• Чрезмерное нагревание задней стенки корпуса устройства;

Если прожектор не включается, необходимо проверить целостность проводов и состояние клеммной колодки, если такая имеется. Дальнейшее устранение неисправности возможно лишь после того, как удастся разобрать диодный прожектор.

Как снять стекло со светодиодного прожектора

Если стекло или линза крепиться с помощью болтов или винтов, то нет проблем, как разобрать светодиодный прожектор. Располагаться они могут на передней панели или задней стенке изделия. При разборке их необходимо выкрутить и сохранить для последующей сборки.

Возможно крепление на защёлках, разбирают в таких случаях с помощью слегка затупленного ножа с прочным, негнущимся лезвием. Для этого находят паз состыковки и острой частью ножа, по всей длине паза производят раздвигание. Если в какой-то части отслоение удерживается, то, возможно, неподалёку есть замаскированное болтовое или винтовое скрепление.

Как разобрать светодиодный прожектор с приклеенным стеклом

Иногда возникает проблема: как и чем разобрать светодиодный прожектор с приклеенным стеклом. Применение растворителей вряд ли решит проблему, даже если они очень активные. Стекло можно нагреть с помощью строительного фена, в этом случае есть шанс оторвать его, будучи вклеенным по периметру лицевой панели.

За стекло можно «зацепиться» вакуумной присоской либо выдавить его с помощью шурупов с обратной стороны. Но для этого потребуется сверлить дополнительные отверстия в корпусе устройства (см. картинку 5).

Шурупом необходимо давить не на само стекло, чтобы оно не треснуло, а на металлический отражатель в месте, где он контактирует со стеклом. Это кардинальный способ как разобрать прожектор.

Замена деталей

Чтобы починить уже разобранный светодиодный прожектор необходимо внимательно визуально проанализировать все цепи и электронные компоненты.  Любые обрывы, отгорания проводов или дорожек, также почернения, обгорания и вздутия радиокомпонентов свидетельствуют об их неисправности. Если какой-либо модуль повреждён, его необходимо заменить. Для этого понадобится изделие, согласуемое по параметрам. Это может быть идентичный модуль или его аналог.

Блок питания

Основными параметрами БП является выходное напряжение в вольтах и номинальный ток в амперах. При умножении этих значений получают мощность в ваттах. Напряжение должно соответствовать номиналу, обычно его значение имеет ступенчатую величину: 12В, 24В, 36В и т.д. Параметр номинального тока не должен быть с запасом, если БП оборудован защитой от превышения мощности или короткого замыкания (КЗ).

При замене БП на аналог имеют значение габариты модуля. Иногда его ключевые транзисторы имеют крепление к теплоотводу – задней крышке корпуса устройства. В таких случаях необходимо удалить старую и нанести новую термопасту в месте контакта силовых компонентов с радиатором.

Драйвер

Иногда производитель для питания светодиодов применяет не БП, а драйвер. Это специализированный электронный модуль, предназначенный для стабилизации тока, питающего светодиоды. Его основными параметрами является ток и диапазон выходного напряжения, также наличие функций защит. Для подбора аналога необходимо сверить параметры нагрузки – светодиодной матрицы.

Матрица

Светодиодная матрица – самая уязвимая деталь прожектора (кроме, естественно, предохранителя).

Верный признак её неисправности:

• Появление чёрных точек в кристалле светодиодов;
• Мигание отдельных светодиодов или их линий;
• Неравномерное свечение с локальными вспышками или потемнениями;
• Изменение спектра излучения, светодиоды светятся определённым цветом с уменьшенной яркостью.

Для обнаружения неисправности в первую очередь нужно выявить неисправный светодиод. Это можно сделать по внешнему виду (черная точка, внешние повреждения), или прозвонить плату мультиметром. Об этом у нас на сайте есть отдельная статья.

После обнаружения неисправного элемента есть два варианта:

1. Заменить повреждённый элемент. Это возможно при наличии навыков пайки светодиодов и, если есть чем заменить.
2. Удалить неисправный элемент и спаять его контакты. Такой вариант возможен, если на плате большое количество маленьких SMD.

Многие могут возразить, что так делать нельзя, что повышается ток, и скоро всё снова сломается. Но, во-первых, всё зависит от начинки прожектора. Во-вторых, если нечем заменить – это неплохой вариант бесплатно дать вторую жизнь источнику света. Ну а в-третьих, из личного опыта автора: так отремонтировано уже три прожектора (Gauss 10W), и самый «старший» из них работает уже два года по датчику света круглый год, отработав до этого в таком же режиме 10 лет. Так что способ имеет право на жизнь.

Конденсатор для ограничения тока

В идеале, ограничительный конденсатор светодиодного прожектора можно проверить с помощью лампы накаливания и амперметра переменного тока или клещей. Лампа должна гореть одинаково при нескольких заведомо исправных конденсаторах, подключенных последовательно, так и при испытуемом, если они одной ёмкости. Проверяемые конденсаторы должны быть с максимально допустимым напряжением, не менее 400В.

Показания амперметра должны быть неизменными при работе нескольких десятков минут, лишь скачки сетевого напряжения могут изменять значение тока амперметра. При отсутствии требуемого номинала конденсатор можно собрать из нескольких, соединив их параллельно. В этом случае ёмкость складывается. Максимальное напряжение у них должно быть не менее 400В – 600В у каждого.

Цифровая маркировка конденсатора 104 – означает ёмкость 0,1мкФ, 433 – 0,43мкФ, 105 – 1мкФ, 225 – 2,2мкФ. Иначе говоря, 3-я цифра – это множитель степени для первых 2-х значений, измеряемых в пикофарадах.

Печатная плата преобразователя напряжения

Все дорожки печатной платы должны быть целыми, перегорание какой-либо из них свидетельствует о происходивших замыканиях в цепи. Они могут быть повреждены сгоранием таких компонентов:

• силовой транзистор;
• микросхема;
• элементы обвязки и пр.

В редких случаях перегрузки по току могут быть последствием срабатывания варистора или ограничительного диода при скачках повышенного напряжения. При таком варианте кроме предохранителя и, возможно, дорожки, больше ничего не выходит из строя.

Печатную плату модуля преобразователя, в некоторых случаях, можно заказать на сайте производителя или в специализированных магазинах электроники онлайн или офлайн.

Причины неисправностей

Самая частая причина преждевременного выхода из строя прожектора – это перегрев.

Поэтому, при монтаже прибора необходимо, чтобы был обеспечен хороший теплоотвод задней стенки аппарата. Вторичным следствием появления неисправности – неправильные условия эксплуатации. На каждом приборе обязательно указывается степень защиты IPxx, которая определяет пылевые и влажные условия эксплуатации. Для наружного применения этот параметр должен быть не менее IP43, IP44. Если прожектор уличный и эксплуатируется под дождём, то последняя цифра должна быть в пределах 5 – 8.

В сельской местности и на отдалённых участках электроснабжения, также в районах крупных предприятий и электротранспортных линий, возможны скачки напряжения в сети. Если прожектор оборудован простейшим ограничителем напряжения (картинка 8), то его эксплуатация в таких условиях точно не будет долговечной. Для выхода из положения надо применять стабилизатор сетевого напряжения.

Впрочем, прожектор, который имеет качественный электронный модуль с преобразователем напряжения и гальванической развязкой (картинка 3 и 6) может работать эффективно и при значительных перепадах напряжения в сети. Единственное, в чём он уязвим электрически – это гроза. Но и после неё удаётся починить устройство.

Диагностика

Если все детали электронной части выглядят не повреждёнными, то их «прозванивают» с помощью тестера, начиная с входа питающего напряжения. Принципиальные схемы 2-х типов прожекторов (брендовая и бюджетная) изображены на картинке.

Сначала проверяют наличие питающего постоянного напряжения (230 – 320В) на конденсаторе фильтра. При этом соблюдают особую осторожность! Если напряжения нет, то дальнейшие действия необходимо осуществлять уже на выключенном устройстве (можно ориентироваться схемой на картинке 4). Последовательность проверки (некоторые каскады в разных моделях могут отсутствовать):

1.Предохранитель — проверяют омметром (0 Ом), должен быть извлечённый из цепи;

2.Варистор — омметр должен показывать максимальное сопротивление;

3.Термопредохранитель — проводит ток (0 Ом);

4.Синфазный дроссель — вход одной линии «звонится» с выходом, также и для второй линии, входы или выходы между собой не звонятся. На показания омметра может влиять конденсаторы фильтра, при сомнениях дроссель выпаивают;

5.В диодном мосту проверяют каждый диод без выпойки из схемы. В одном направлении цифровой тестер показывает 200 – 600 Ом, в обратном – максимальное сопротивление (так для всех 4-х диодов).

Описанные действия должны выявить причину отсутствия на конденсаторе фильтра, примерно, 300В. Если же оно имеется, но система не работает, то причиной может быть внешний электронный ключ, его проверяют только после отключения сети! Полевой транзистор (сток с истоком) «звонится» как диод, возможно потребуется выпойка его из схемы. Неисправной может быть микросхема, замена которой делается лишь на идентичную или её полный аналог. Если в схеме есть оптрон или трансформатор обратной связи, то отсутствие работоспособности может быть из-за их неисправного состояния.

Устраняем мигание LED-прожектора

Если прожектор на рабочем месте мигал, а при тестировании от сети работает нормально, то следует проверить состояние кабеля питающей линии и всех элементов цепи. Возможно неисправность кроется в датчике движения или в неправильной его настройке.

Почему матрица мигает или не светится при перегорании

Повреждение (механическое, тепловое либо электрическое) светодиодов приводит к их миганию. Для устранения такой неисправности возможен её ремонт либо полная замена.

Ремонтируем матрицу

Проверить светодиодную матрицу можно с помощью лабораторного БП. Если прожектор работал от драйвера, то в параметрах указан диапазон питающего напряжения. Его значения можно найти в виде надписей на плате модуле, этикетке корпуса, на плате матрицы, в инструкции или на сайте производителя. Для проверки матрицы подают на неё минимальное напряжение из указанного в диапазоне. Уровень защиты лабораторного БП должен быть выше примерно на 20% тока светодиодной матрицы.

Исправные светодиоды уже начнут светиться при начальном напряжении, которое можно повысить до середины номинального диапазона (не более!). При среднем напряжении светодиоды прожектора должны светиться ярко и не мерцать. Если при минимальном напряжении LED-источники матрицы светятся неравномерно – это свидетельствует о некоторой потере их излучающей способности.

Если в центре светодиода имеется чёрные точка, можно обесточить его перемычкой и восстановить цепь. Но, если неисправных лед кристаллов несколько, придётся делать их замену. Это сложная операция, под силу лишь опытным паяльщикам, так как кристаллы расположены на хорошо отводящей тепло подложке. При замене необходимо соблюдать их полярность и идентичность мощности.

При таких обстоятельствах необходимо уменьшить ток потребления матрицей, хотя бы, на 10%. Это вызовет значительное снижение яркости свечения, зато кристаллы диодов останутся в целостности на долгое время. Иначе они не просветят и нескольких часов.

Дело в том, что бюджетные светодиоды со временем теряют способность излучения света. При этом, ток потребления не уменьшается, а, может наоборот, расти. Мощность потребления уходит в повышенный нагрев и происходит поочерёдное сгорание led-компонентов. Снижение тока питания может остановить этот процесс, но с ущербом яркости. Потому резоннее такую матрицу выбросить и установить новый аналог.

Особенности ремонта моделей разной мощности

При ремонте прожекторов различной мощности следует исходить из правила, что светодиоды повреждаются не напряжением, которое балансирует на добавочных сопротивлениях, а током. Его чрезмерная величина прожигает кристалл полупроводника. Поэтому при попытке включить светодиодную матрицу необходимо ограничение по току. Будь то это балансное сопротивление, ограничительный конденсатор или электронная защита.