Как работает светодиод

Излучение света происходит во время прохождения электрического тока по p-n переходу полупроводника.

Светодиод пропускает ток прямой полярности и блокирует обратный от источника напряжения. Его подбирают опытным путем с учетом величины светового потока и теплотехнических процессов.

Величину приложенного напряжения к электродам (аноду и катоду) ограничивают возможности полупроводника — внутреннее электрическое сопротивление p-n перехода.

Выходные характеристики

Светодиодная лампа состоит из большого количества светодиодов, объединенных в одном корпусе и подключённых к источнику напряжения через встроенный блок питания.

Все вместе они обеспечивают:

  • световую отдачу;
  • цветовую температуру;
  • определенный угол рассеивания светового потока.

Эти характеристики опубликованы отдельной статьей. Их качество зависит от условий эксплуатации и конструкции лампы.

Как выявить и устранить причину

Разобраться, почему перегорает светодиодная лампа, непросто. Необходимо определить, какой из факторов воздействует на прибор и устранить его. Если это нагрев, то понадобится осмотреть патрон, проверить контакты, обследовать и проверить состояние проводки. При обнаружении сомнительных участков или явных точек нагрева надо заменить или исправить все недочеты.

Для исключения скачков или перепадов напряжения используют стабилизаторы. В этом случае других решений не существует. Если используются низковольтные образцы, то надо позаботиться о небольшом запасе мощности устройства, позволяющем при необходимости переносить перегрузки. При этом, надо внимательно следить за соответствием напряжения питания. Превышение требуемых значений на пару вольт способно вызвать постоянное разрушение светодиодных устройств.

Устройство и схема драйвера светодиодной люстры.

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.

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.

И наконец,

Имя говорит о многом

Яркая упаковка и обещания многих лет беспрерывной работы чаще всего и становятся тем моментом, на который и ловятся доверчивые покупатели. А вместе с тем количество фирм выпускающих LED лампы растет как на дрожжах, все больше и больше. Тем более что основной, самый дорогой элемент лампы светодиод в Поднебесной за последний год подешевел на 30%. Такой наплыв на рынок неизвестных производителей с предложениями дешевой продукции неизвестного происхождения значительно увеличивает риск того что лед лампа прослужит недолго.

Для известных мировых и отечественных производителей, выпуск качественной продукции всегда является приоритетом, поэтому и для корпусов, и для элементной базы подбираются только высококачественные комплектующие, поэтому и полная гарантия 5 лет, правда, и цена соответствующая. Как правильно выбрать led лампу.

Основная проблема всех лед ламп которую пытаются решить все производители это мерцание лампочки. Соответственно чем он меньше тем лампа более качественней и подходит для использовании в жилых помещениях. Его можно обнаружить направив камеру мобильного телефона, на экране не должно быть полосок.

Видео: Как выбрать светодиодную лампу

Наиболее распространенные поломки

Если осветительный прибор не включается ни от коммутационной аппаратуры, ни посредством пульта управления, причины этого могут крыться в неисправности контроллера. Проверить такое предположение можно, удалив из схемы данный элемент.

Устройтсво светодиодного потолочного светильника с ПУ

При этом нужно подключить светодиодный и галогенный блоки напрямую к сети 220 В. Если свет горит и работает каждая из лампочек, проблема в контроллере. Придется разбирать его и проверять все элементы платы.

В случае, когда такое решение не помогло и люстра с пультом управления по-прежнему не работает, нужно проверить блоки питания светодиодных и галогенных источников света. Убедиться в этом несложно, если протестировать нити накаливания лампочек.

Но прежде чем приступать к демонтажу осветительного прибора, нужно проверить батарейки в пульте, а также проконтролировать, подается ли питание. Это наиболее распространенные причины, объясняющие, почему не работает люстра. Для проверки элементов схемы используется мультиметр.

Почему перегорают LED-лампы в квартире?

Если качество лампочки не вызывает сомнений, то её перегорание может быть вызвано проблемой в электропроводке. Ослабленный контакт в патроне или в распределительной коробке станет причиной бросков питающего напряжения и спровоцирует поломку. В дешёвых LED-лампочках недостаточный отвод тепла от светоизлучающих кристаллов вынуждает работать светодиоды на грани перегрева. Монтаж таких ламп на кухне, где температура воздуха под потолком во время работы газовой или электропечи превышает 30 °C, также способствует ускоренной деградации кристалла со всеми вытекающими последствиями.

Простейший способ проверить цепь светодиодов лампы

Рассмотрим самый легкий метод проверки цепи светодиодов. Для начала зафиксируйте лампу, используя обрезанную пластиковую бутылку с меньшим диаметром. В нее и вставляется лампа. Для подачи питания воспользуйтесь вспомогательным блоком питания (в том случае, если речь идет об устройстве на В).

Обратите внимание:  Рупорная акустика и ее обзор

Важно, чтобы лампа в этот момент была подключена к сети. Как только вы замкнете контакты на сгоревшем светодиоде, прибор загорится

Если этого не произойдет, то, возможно, перегорело более одного диода.

Продолжите визуальный осмотр схемы и ищите места прогаров, вздутые конденсаторы, изучите каждую дорожку на плате. При обнаружении оборванных контактов выполните пайку. Если цепь состоит из 10 и менее элементов, то ни в коем случае не заменяйте сгоревший светодиод проводом или перемычкой. Это может привести к перегрузке катушек и сгоранию диодов.

Некачественная продукция

Чаще причина перегорания — это некачественная сборка. Такая сборка и стоит дешево, хотя внешне дизайн лампочки хороший и упаковка яркая, имеет товарный вид

На рекламном стенде они светят ярче аналогов, на что покупатели обращают внимание и отдают предпочтение такому товару. Но такая лампочка не прослужит заявленный на упаковке срок, так как в ней резистор и конденсаторы подобраны для свечения на всю мощность, что ведет к сокращению срока эксплуатации, перегоранию

Некачественная продукция имеет плохую пайку, которая проведена с нарушениями технологии. Эта причина не видна при покупке лампы, как и многие другие. Этим и пользуются производители некачественных товаров.

Пошаговая инструкция переделки лампочки

На первом этапе переделки необходимо снизить ток через светодиоды. Это продлит срок службы изделия. Но характеристики яркости свечения будут также снижены. Снижение параметров происходит не линейно, а с отставанием. Вместе с этим повышается КПД каждого из чипов. Это способствует снижению температуры кристаллов в процессе работы.


Зависимость характеристик яркости от прямого тока, учитывая потери тепла.

На графике наглядно можно увидеть КПД чипа и теплопотери в виде нелинейной зависимости. Для снижения следует найти на плате один или два резистора. Плата включена параллельно с сопротивлением в несколько Ом. Это тот датчик, с которым следует работать. Он есть во всех схемах драйверов, как линейных, так и импульсных.

Резистор заменяется на другой с большим сопротивлением. Как альтернативный вариант, можно выпаять один из них. Ток через диоды понизится пропорционально увеличению сопротивления датчика тока. Даже если снизить ток незначительно, это отразится на сроке службы изделия за счет снижения температуры кристалла в процессе работы.

Если для переделки используется дорогая лампа, здесь установлено большее количество светодиодов, чем у дешевых аналогов, а режим работы более щадящий. Мощность рекомендуется занизить примерно на 20-30% только в том случае, если используется новая лампочка. Если чипы мощные, ток через них следует уменьшить на 50%. Если один из диодов сгорит, через некоторое время остальные также придут в негодность. Это может происходить до тех пор, пока все элементы не будут заменены на новые.

Постепенное нарастание яркости после включения

Следующий этап доработки светодиодной лампы на 220 В заключается в том, чтобы обеспечить плавное нарастание яркости. Для этого понадобится позистор. Это терморезистор с положительными показателями температурной зависимости. Он включается в схему параллельно большей части чипов или всем без исключения.


Схема плавного включения.

Пока позистор холодный, показатели сопротивления минимальны. Ток проходит через некоторые светодиоды и  поэтапно разогревает его. По мере нагрева сопротивление плавно нарастает, что включает в цепь остальные чипы и яркость начинает также расти.

Для работы понадобится позистор с маркировкой WMZ11a (на 330-470 Ом). Элементы можно легко найти в продаже или снять с энергосберегающей лампочки мощностью не менее 32 Вт. В устройствах с меньшей мощностью установлен позистор на 1 Ом или более, что не подойдет для переделки.

Из ситуации можно выйти, если произвести параллельное подключение нескольких элементов, но этот способ непопулярен. Лампочки с такими доработками преимущественно устанавливают в люстры на потолке. Если схема собрана правильно, включение на полную яркость произойдет через 25-30 секунд.

Как сделать ночник

Лампочку можно оснастить функцией ночника. Её можно установить в темном коридоре и оставлять включенной на ночь. Здесь понадобится доработка драйвера. Для начала убирается резистор, установленный на плате драйвера, который используется при разрядке выходного фильтрующего конденсатора.


Схема сборки ночника.

В схему следует допаять резистор мощностью 1 Вт на 150 кОм параллельно выводам микросхемы. Также в выключатель устанавливается резистор 68 кОм на 1 Вт параллельно контактам выключателя.

В схему драйвера можно установить резистор 100 кОм параллельно конденсатору фильтра питания микросхемы. Это нужно для стабилизации напряжения и устранения мигания лампы. Если мастер все сделал правильно, мощность потребления энергии не будет превышать 0,42 Вт.

Мелкие неисправности

Люстра с дистанционным пультом управления может не включаться и по другим причинам, которые являются незначительными.

  1. Обрыв проводки или низкое качество контактов.
  2. Не работают сами светодиоды.

Поэтому перед тем как люстра будет установлена на потолке, рекомендуем провести небольшую проверку на полу или столе. Для этого ее подключают к сети через розетку при помощи вилки.

Проверяется, есть ли напряжение на входных контактах контроллера, далее на выходных. Затем необходимо убедиться, что электрический ток поступает на блоки питания. После чего измеряется напряжение после блоков питания (оно должно быть пониженным и соответствовать номиналу, который обозначен на корпусе прибора). Обязательно проверяется провода, соединяющие блоки питания с источниками света. И последнее – проверяются сами группы светодиодов. В принципе, ничего сложного, но иногда именно от этого будет зависеть, горит люстра или нет.

Обратите внимание:  Модернизация боевых танков россии

Как определить качественную LED-лампу?

Перед покупкой светодиода рекомендуется обратить внимание на качество сборки. В частности, следует оценить состояния корпуса и других видимых элементов

Один из основных показателей некачественной продукции — малый вес. Масса стандартных LED-ламп на 12 Вт должна быть выше 50-60 г. Продукция, имеющая такой вес, выполнена из недорогого термопластика, а внутри корпуса скрывается тонкий радиатор из алюминия. При такой сборке детали лампы неплотно прилегают друг к другу. Из-за этого светодиоды быстро перегреваются, а контакты подвергаются окислению, что в итоге приводит к выходу из строя LED-лампы.

Рекомендуется приобретать продукцию, чей вес составляет около 100-120 г. В подобных лампах, вероятнее всего, применяются более качественные детали и материалы

Также важно обращать внимание на внешней радиатор. У качественных ламп он выполнен из алюминия и имеет ребристые края, обеспечивающие нормальное отведение тепла

Светодиоды со рассеивателем из матового пластика быстро перегреваются. Объясняется это тем, что данный элемент накапливает внутри корпуса тепло, вследствие чего портятся лампы. Лучше покупать светодиоды с рассеивателем из матового стекла.

К числу наиболее распространенных причин быстрого перегорания ламп относится наличие небольшого количества термопасты на алюминиевой подложки. Причем, как показывает практика, такой недостаток характерен для 90% светодиодов. Термопаста выполняет важную функцию: она обеспечивает отведение тепла к радиатору.

Другие причины перегорания светодиодных ламп

Вы снизили количество вредных факторов до минимума, но лампы все равно выходят из строя. Отчего это происходит? Есть еще две причины:

  • слишком частое включение и выключение;
  • плохой источник питания.

Частое включение-выключение ламп

При включении света происходит бросок тока через сглаживающий конденсатор. Поэтому возникает опасность перегорания предохранителя или токоведущей дорожки. Чтобы избежать такой проблемы, не нужно постоянно переключать освещение. LED-светильники экономичны, и лишний час работы не ударит по бюджету.

Преобразователь напряжения

Отсутствие защиты от перепадов напряжения — основная проблема ламп бюджетного ценового сегмента. Стабильный ток для работы светодиодов обеспечивает драйвер. Часто именно он выходит из строя по описанным выше причинам. Проверьте наличие напряжения на выходе блока питания, а также целостность всех светодиодов.

Для низковольтных светильников (12 В) используют также электронные трансформаторы. Если у вас не горит ни одна лампа – проверьте сначала именно его. Кстати, из нескольких перегоревших совсем несложно собрать одну.

Качественный свет очень важен для вашего здоровья и зрения, но дешевая продукция – это удар по бюджету. Лампы часто сгорают, коэффициент пульсаций, качество цветопередачи не соответствуют нормативам. Следите за состоянием ваших светильников, выключателей и проводки, чтобы избежать преждевременной “смерти” ламп. Тогда вы избежите излишних трат.

Факторы, влияющие на долговечность лампочек

Для продления срока службы светодиодных ламп и профилактики перегорания необходимо обеспечить качественное отведение тепла. Это единственный возможный или доступный пользователю вариант уберечь их от перегорания. Следует соблюдать элементарные правила ухода за светильниками:

  • производить регулярную очистку приборов, возможно, при помощи пылесоса;
  • не использовать жидкие моющие средства;
  • обслуживать только при отключенном светильнике;
  • установку светодиодных лент производить на специальный алюминиевый профиль, выполняющий функции теплоотвода;
  • для подключения осветительных приборов в офисных или общественных помещениях с большим количеством единиц, обращаться за помощью к сотрудникам профильных организаций.

Пользователь должен понимать, что заявленный изготовителем срок службы — это либо маркетинговый ход, либо расчетный результат исследований, произведенных в лабораторных условиях. На практике подобных условий не бывает, что ограничивает средний срок службы лампочек примерно 3 годами. Следует позаботиться о сохранности с первых дней эксплуатации, поскольку починить сгоревшую лампу невозможно.

Некачественное подключение проводов

Большое значение на срок службы любой лампы, как и любого электроприбора, оказывает качество контакта в электропроводке. Наиболее частая причина перегорания лампочек — это плохо сделанный, или со временем ослабевший контакт в месте соединения проводов. Такая проблема, в большинстве случаев, встречается, если электропроводка в квартире или доме выполнена из алюминиевого провода. Если все провода в порядке, то вполне вероятно, что дело в контакте. В этом случае можно нужно как можно быстрее провести диагностику всей электропроводки в доме, и начинать нужно с места, где подключён светильник. Сегодня в магазинах электротоваров продаются различные современные соединители для проводов, при использовании которых значительно улучшается работа всей проводки в квартире. Если у вас нет специальных навыков или соответствующего опыта, то эту работу лучше всего доверить профессиональному электрику.

Проверка люстры, выявление дефектов

Если провода в результате проверки оказались в исправном состоянии, следует проверить, почему перегорают светодиодные лампочки в люстре. Вполне возможно, что причина заключается именно в неудовлетворительном техническом состоянии светильника. Поскольку светодиодные лампочки отличаются повышенной чувствительностью к перепадам напряжения, необходимо в первую очередь проверить качество подключения люстры к проводам домашней сети.

После этого нужно выполнить проверку самого светильника. Устройство и электрические схемы большинства люстр достаточно простые, что позволяет легко разобраться в проблеме и выявить возможную неисправность. В самом начале ревизии рекомендуется проверить контакты, расположенные в патронах. Их следует не только осмотреть, но и обязательно зачистить

Особое внимание должно быть обращено на центральный контакт, называемый в обиходе язычком. В случае необходимости он подгибается вверх, что значительно повышает надежность соединения контактов и лампочки

Обратите внимание:  Как выбрать стартер для ламп дневного света

Что делать, если светодиодный светильник сломался

В наши дни на полках магазинов присутствует огромное количество осветительного оборудования, сделанного с использованием диодов. Стоимость стала доступной, более того – много дешевых вариантов. При всех своих плюсах они ненадежны и выходят из строя очень часто, особенно если есть скачки сетевого напряжения и перебои с подачей электричества.


Часто неисправные детали помогает найти простой визуальный осмотр.

После поломки в первую очередь проверьте оборудование. Если на нем есть следы плавления, скорее всего отремонтировать его не удастся. Также не подлежат восстановлению изделия с физическими повреждениями. Если их уронили или разбили, то проще выбросить светильник, чем чинить его

Важно выключить лампу или люстру при первых признаках нарушения работы, в этом случае вероятность удачного ремонта в разы выше

Можно ли отремонтировать в домашних условиях

Ремонт LED светильников и ламп – работа несложная, если разобраться в особенностях конструкции. Процесс упрощается тем, что устройство у всех разновидностей одинаковое, они состоят из одних и тех же составных частей:

  1. Корпус светильника. Несущая часть конструкции, в которой находятся все основные части. Может быть разных форм и размеров, все зависит от модели. Изготавливается чаще всего из пластика, но может быть и металлическим. Если говорить о лампочках, то там есть цоколь из керамики, термостойкого пластика или металла. Типы цоколей бывают разные, все зависит от стандарта.
  2. Драйвер. Основной рабочий блок, который отвечает за питание, компенсирует скачки напряжения и преобразует переменный ток в постоянный, подавая его на светодиоды. Есть два варианта – конденсаторные, которые дешевле и используются в бюджетных моделях, и электронные, они надежнее, но дороже. Оборудование рассчитано на температуры от -40 до +70оС, имеет хороший КПД, но при этом является самой уязвимой частью конструкции.
  3. Монтажная плата. На ней расположены светодиоды и другие необходимые рабочие узлы. Чаще всего ее изготавливают из алюминия – прочного материала, хорошо отводящего излишки тепла.
  4. Диоды дают световой поток. Чем больше их установлено на плате, тем ярче светильник или лампочка. Чаще всего встречаются СОВ и SMD-чипы.
  5. От драйвера к лампочкам идут провода, они могут быть припаяны или подключены клеммами. В зависимости от марки светильника и доступных ему функций к одной лампочке может подходить от 1 до 12 жил.
  6. Если люстра с дистанционным управлением, в ней будет антенна, блок управления, регулятор напряжения и модули, отвечающие за автоматическую настройку оборудования.


Типичная конструкция светодиодного светильника с пультом управления.

Комплектация может отличаться. Например, в дешевых лампах ставят бестрансформаторные источники питания конденсаторного типа. Они служат ограничителем тока и напряжения. В идеале лучше найти инструкцию со схемой светильника, обычно она есть на упаковке или листке-вкладыше.

Почему светодиоды в авто перегорают?

Производители светодиодных ламп утверждают, что приборы практически вечны и нечувствительны к большинству типичных для электросистемы автомобиля нагрузок. На самом деле. Это правда, но только в том случае, если ни испытывают умеренные, а не критические или резкие нагрузки.

На выход из строя и сокращения срока их эксплуатации в электросистеме автомобиля прямо влияют:  

  • Неполадки электрической проводки. Необходимо проверить качество электроподключений и состояние проводов.
  • Окисление и коррозия контактов под воздействием воздуха и влаги, если прибор негерметичен или получил повреждения.
  • Реальная потребляемая мощность ламп выше, чем заявленная, либо вы по ошибке установили светодиоды большой мощности, которые светят слабо, но сильнее греются.

Также важно помнить, светодиодные лампы, как и любые другие электротехнические изделия, имеют свой срок эксплуатации. Если он давно истек, то следует заменить светодиод, но если гарантийный срок еще не закончен, а светодиод уже сгорел — смело обращайтесь к продавцу с претензией (при покупке обязательно сохраняйте чек)

Низкое качество LED-ламп

Некачественная сборка светодиодов — одна из причин их быстрого выхода из строя. Основной их конструкции является полупроводниковый p-n переход, критично реагирующий на нарушения эксплуатационных параметров:

  • температурного режима;
  • силы питающего электротока;
  • прямого/возвратного напряжения.

Для минимизации разрушающих воздействий необходимы сложные схемы управления работой светодиодных светильников, хотя они и существенно влияют на себестоимость изделий. Производители же стремятся минимизировать затраты и стараются использовать простые схемы и малозатратные технологии сборки без теплоотводов.

В большинстве бюджетных LED-ламп для авто используется простой выпрямитель. Светодиод стоит недорого, но его качество и долговечность, естественно, под вопросом.

Чтобы увеличить яркость свечения, производители завышают проходящий ток, а так, как нет теплоотведения, элемент быстро нагревается и быстро выходит из строя. Кроме того, часто приходится сталкиваться с плохим качеством пайки контактов.

Некачественные светодиодные лампы

Присматривайтесь к товару стоимостью от 125 рублей. Всё, что дешевле, — откровенный хлам. У таких ламп некачественная плата со светодиодами, не способная отводить достаточно тепла. С плохим корпусом тоже связаны «тепловые» проблемы, в них нет даже простейшего драйвера. Питание организовано через балластный конденсатор, стабилизации или защиты не предусмотрено. В последние годы такие экземпляры постепенно исчезают с рынка.

Установите параллельно светильнику варистор с напряжением срабатывания порядка 470 В. Это снизит риск — он погасит высоковольтные всплески.

Доработать такой источник света можно, если увеличить емкость фильтрующего конденсатора на плате и поставить предохранитель, если его нет.