Не так часто требуется ремонт светодиодных светильников и люстр своими руками. Допустим, купили по глупости в FixPrice эту одноглазую змею, а потом мучайся с ней. Сначала обнаруживается, что сам светодиодный светильник сравнительно мало по сравнению с гибкой штангой. Когда втыкаешь это хозяйство в ноутбук, создаётся впечатление, что сейчас вывернет USB порт, от которого питается это чудо. Наконец, удаётся устроиться поудобнее, и обнаруживается, что вся клавиатура никак не может быть охвачена светодиодным светильником. А для чего он тогда нужен? В итоге получается, что выгоднее не париться, а просто взять себе светодиодные лампочки и без всякого зазрения совести тратить ватт 20 на освещение всей комнаты. А теперь обо всем поподробнее.

Откуда берутся в доме светодиодные светильники, и как их ремонтировать

Светодиодные светильники хороши тем, что при относительно низком вольтаже и малом токе ярко горят. Но только не китайские «змии», предназначенные для порта USB. Суть там в следующем:

1. На соответствующие клеммы разъёма светодиодного светильника подходят два провода. Один из них садится на землю, а второй заводится на шину +5 В.
2. Все это хозяйство внутри металлического гибкого гофра идёт на самый конец светильника, где пристроился маленький светодиод.
3. Импровизированная лампочка охватывается небольшой линзой, и все это после поломки выглядит в точности, как на нашем фото (вправду сказать, это и есть поломанный светодиодный светильник для порта USB, который был куплен в FixPrice, а мы собираемся его починить).

При ближайшем осмотре оказалось, что светодиод белого цвета внутри соединён последовательно с ограничительным сопротивлением на 20 Ом. Оба они выглядели слегка обгорелыми, то ли испачканными какой-то смолой. Резистор, как это уже должно быть понятно, прозвонился нормально, а светодиод зажигаться отказался. При проверке на питании USB, а также от батарейки эффект остался нулевым. Более близкое знакомство со светодиодом показало, что конструкция его предельно проста:

• Металлический мост разорван посередине с образованием провала. От краёв под основание светодиода выведены две ножки.
• Воздух из колбы откачан.
• Через пропасть перекинут тонкий пруток по цвету, напоминающий медный.
• Катод светодиода фактически больше анода, именно на нем продуцируется свечение по центру линзы (в форме пули).

В результате можно сделать вывод о том, что герметичность светодиода в силу каких-то причин была нарушена, что и явилось настоящей причиной выхода из строя данного устройства. Мы бы сказали, что это типичная реакция окисления. Проще говоря – горение. Сейчас можно с уверенностью сказать, что интенсивность свечения падала, пока светильник USB не погас совсем. При изучении технической документации аналогов (BL-L102UWC) оказалось следующее…

Прямое напряжение светодиода не должно превышать 4,5 В

Но реальным рабочим является 2,7 В. Теперь понятно, что резистор играет не только ограничивающую роль по току, но и одновременно образует со светодиодом делитель. В результате выдерживаются рабочие параметры. Напрямую сопротивление p-n перехода светодиода, разумеется, никто не даёт, но его можно посчитать косвенным путём из вольт-амперной характеристики. В нашем случае, к примеру, это будет R = 2,7 В / 30 мА = 2700 / 30 = 90 Ом. При питании шины USB в пределах 5 – 5,25 В падение напряжение на нашем светодиоде составит: U = 5 х 90 / (90 + 20) = 4,1 В. Это едва-едва укладывается в допустимый диапазон. Таким образом, в нашем случае резистор нужно будет заменить хотя бы на 90 Ом, чтобы не перегружать элемент.

Вы, конечно, заметили, что сопротивление p-n перехода светодиода вычислялось для напряжения 2,7 В. Но по какой причине нельзя считать для 4,5 В? А потому, что ниже идёт таблица, где ток 30 мА называют максимальным. А посреди ночи мы не можем достать для опытов светодиод из магазина Chip&Dip, чтобы проверить правильность своих предположений. Считайте эти цифры примерными.

Максимальный предел тока – 30 мА

Давайте теперь посмотрим на ток. В Data Sheet написано, что максимальный предел составляет порядка 30 мА (по таблице W – white). В импульсе пик может превышать это значение в 5 раз, при коэффициенте нагруженности цикла 0,1 (10% от периода) на частоте 1 кГц. Это импульсные характеристики, которые в нашем случае не имеют большого значения. Но мы можем уже сделать вывод, что неисправности светодиодных светильников этого рода вызваны использованием слишком малого добавочного сопротивления. Недаром там все почернело.

Обратное напряжение составляет 5 В

В таблице указано, что максимальное обратное напряжение составляет 5 В. И некоторые сайты уже выложили информацию, что даже тестером светодиод можно пробить. На самом деле это не совсем так. Каждый может измерить разницу потенциалов в режиме прозвонки, выставив этот тестер должны образом, а для оценки напряжения применяя ещё один. Вольтаж обычно намного ниже. Как бы то ни было, установка последовательно с нашим светодиодом резистора на 90 Ом ограждает наш чувствительный элемент от большинства гипотетических бед.

Максимальная мощность рассеивания - 120 мВт

Это даёт нам понять, в каком режиме может работать светодиод. Это не значит, что можно взять и умножить рабочий ток на напряжение и получить ответ в Вт. Во-первых, часть энергии преобразуется в свет, во-вторых, сложно посчитать, сколько именно мощности отводится через кожух прибора в атмосферу комнаты. Понятно лишь одно – чем интенсивнее будет трудиться светодиод, тем лучше его нужно охлаждать. А как это сделать – вопрос десятый.

Светимость диода – 10000 мКд

Светимость выбранного светодиода составляет 10000 мКд. Как это перевести в привычные ватты лампочки накала или менее знакомые Лм, указываемые на упаковке светодиодных источников света? Пересчёт ведётся по формуле: Ф = I 2 П (1 – cos (а)), где Ф – световой поток в Лм, I – сила света в Кд, П = 3,14 – число Пи; а – угол половинной мощности (понятно, что он будет меньше 180 градусов, потому что форма плоскости катода ограничит телесный угол). Мы подставили значение а = 70 градусов и получили для нашей светимости 1000 мКд значение в 11,3 Лм. Это значит, что семь десятков таких светодиодов общей мощностью потребления 8 Вт вполне могут заменить собой верхнее освещение. На самом деле внутри обычной лампочки и стоит целая матрица аналогичного рода элементов. Плюс такого технического решения в его полной безопасности. Светильники с напряжением питания 5 В можно использовать без ограничений даже в санузлах, там, где переменный ток промышленных параметров запрещён вовсе.

Не рекомендуется, таким образом, пробовать светодиод сразу на порт USB, где по нормативам напряжение может достигать 5,25 В. Лучше всего использовать обычные батарейки на 3 или 1,5 В. Обратите внимание, что на катод (находится посередине, чуть более крупный, нежели анод) подаётся отрицательный полюс (сторона таблетки, противоположная гладкой). В этом случае ток не обязательно ограничивать резистором, что во многом упрощает сам процесс. Учитывая, что по стандарту USB 3 допустимый выходной ток составляет 900 мА, на один порт можно повесить целую гирлянду (порядка 20 – 30) светодиодов (например, ленту). Это создаёт широкие возможности для освещения рабочего места или какой-либо части помещения.

Но границы обычного порта можно существенно раздвинуть, применяя блоки питания. Наподобие того, что показан на фото. Как можно видеть, на корпусе стоит значение выходного тока в 1,35 А. Это раздвигает границы. Но зачем нам все это? Если умножить 1,35 А на 12 В, то получается значение порядка 15 Вт по мощности. Этого хватит, чтобы запитать одну светодиодную лампочку эквивалентной светимости 75 Вт (точнее говоря, для этого нужно 10 Вт мощности питания). А это уже готовый и безопасный светильник.

Что в итоге? Получается, что нужно купить новый светодиод по цене от трети до половины от стоимости всего светильника. Хороший это вариант? Мы полагаем, что это отвратительный расклад, поскольку провод USB можно позаимствовать от любой старой мышки, а разместить светодиод так, чтобы он освещал именно клавиатуру ноутбука. Например, укрепить его в нужной точке при помощи клипсы. В итоге: не столько ремонт светодиодного светильника нерентабелен, сколько проще воссоздать всю конструкцию своими руками и не покупать в FixPrice эту вещь вовсе.

Мы совсем ничего не сказали про лампочки. Это потому, что ремонт светодиодной люстры нецелесообразен. Внутри цоколя стоит целый драйвер, немногим более простой, нежели обычный импульсный блок питания. Можете такой отремонтировать? Тогда и неисправности светодиодных люстр пощёлкаете, как орешки. Лампы ломаются не так часто, чтобы забивать себе голову их починкой.

Сегодня в моде светодиодные ленты, и лучше вообще не доводить до их поломки. Мы уже сказали, что p-n переход со столь тонкой нитью боится перегрузки как в прямом, так и в обратном направлении. Для питания светодиодных лент применяются специальные усилители и адаптеры. Причём для RGB разновидностей система трёхканальная. Это целая наука. Но, руководствуясь указанными выше соображениями, вполне можно найти способ питать светодиодную ленту от устройства, которое мы показали на фото. Весь смысл в том, чтобы правильно рассчитать ток потребления и не превысить напряжение питания.

Промышленный стандарт предусматривает следующие значения для обеспечения энергией светодиодных лент: 5, 12, 24, 36, 48 В. Исходя из этого, нужно понимать, что в продаже можно найти как подходящий к нашему источнику товар, так и несовместимый. В связи с этим приводим расшифровку системы обозначений импортных светодиодных лент. Маркировка состоит из следующих основных групп:

• Наименование: LED Strip, Light strip.
• Буквенное обозначение типа конструкции. Иногда вместо него ставится класс защиты по международному стандарту (ip). Это позволяет понять, можно ли применять такую светодиодную ленту, к примеру, в ванной комнате. IP65: SE – покрытая тонким слоем силикона, P, PW – лента в силиконовой трубке; IP67: PGS – лента в силиконовой трубке, заполненной герметиком.

1. СС – токовая светодиодная лента.
2. RS – открытая (non-waterproof) с боковым (side) свечением.
3. RSW – влагозащищённая (waterproof) с боковым (side) свечением.
4. RT – открытая (non-waterproof) с прямым свечением.
5. RTW – влагозащищённая (waterproof) с прямым свечением.
6. ULTRA – открытая повышенной яркости.
7. SPI – управляемая RGB лента.

• Код изготовителя. Например, номер серии, партии.
• Тип светодиодов. Например, SMD 3528.
• Поскольку светодиоды бывают разные, то непременно указывается цвет. Обычно в виде 1 – 3 латинских букв. Например, PW – чистый белый (pure white); Y – жёлтый (yellow); NW – натуральный белый (natural); WW – тёплый белый (warm white). Фактически нет чётких нормативов, каждый производитель расшифровку делает по-своему.
• Рабочее напряжение указывается в вольтах: 12 V; 24 V и т. д.
• Иногда в виде 2Х указывается двойная плотность установки светодиодов.
• Цвет свечения в кельвинах: до 3000 К – тёплый; 4000 К – холодные тона; свыше 5000 К – лампы дневного света.
• Светимость в Лм на один светодиод.

Также могут указываться потребляемые токи светодиодов, цвет основания ленты, размеры матриц (микросхем с набором светодиодов) и некоторые другие параметры. Понятно, что в ванную комнату нужно брать защищённую от воды конструкцию, тогда как для гостиной сойдёт любая. Класс IP67 легко выдержит натиск дождя, на ленту, выполненную согласно IP20 страшно даже брызнуть водой. Имеются и в ГОСТ указания на степень защиты приборов: для каждого помещения они свои. Класс IP не должен быть ниже, нежели это указано в стандарте для данного типа размещения.

Аналогичным образом маркируется оборудования. В продаже можно найти усилители обычные и для цветных лент, пульты дистанционного управления, контроллеры и многое другое. Комбинируя, можно составить набор из оборудования под заданные параметры. Это все, что мы хотели сегодня рассказать про ремонт светодиодных светильников и люстр своими руками.