Почему мигает светодиодный прожектор во включенном состоянии.

380
просмотров

светодиодный прожектор в разобранном состоянииЗачастую, реклама светодиодных прожекторов обещает невероятные 50 тысяч и более часов работы светильника, а это ни много, ни мало – почти 7 лет непрерывной службы.

Однако в реальности оказывается, что совсем через небольшой промежуток времени происходит поломка. После включения в сеть, прожектор не светится, а только моргает или мигает с определенной периодичностью.

Светодиодная матрица прожектора

Выяснить причину этого явления достаточно просто. Нужно более внимательно присмотреться к самому светодиоду во включенном положении прожектора.матрица прожектора светодиодного

Яркие вспышки конечно будут ослеплять. Поэтому воспользуйтесь затемненным стеклом.

Через него можно легко разглядеть те самые отдельные элементы, которые и вспыхивают.почему мигает прожектор светодиодный

Мощные светодиоды состоят из множества одно ваттных кристаллов. Их соединяют последовательно в отдельные линейки с помощью тонких золотых проводков.из чего состоит матрица прожектора

По количеству светодиодов можно легко определить мощность прожектора.как легко определить мощность светодиодного прожектора

В большинстве случаев все кристаллы светят с синеватым оттенком, а белый свет образуется благодаря частичкам люминофора, который входит в состав компаунда.люминофор на матрице светодиода

Во время работы кристаллы сильно греются. Выделяющееся при этом тепло отводится на металлическую пластину.металлическая пластина для отвода тепла со светодиодной матрицы прожектора

Но почему же на приведенном фото выше, светятся только 10 светодиодов? Неужели 40 из 50 просто сгорели?

Схема светодиодной матрицы

Поскольку светодиоды соединены последовательно, достаточно одному разорвать цепь, чтобы все перестали светиться.

Обрыв происходит при перегорании соединительного провода, вследствие значительного превышения номинального тока.из-за чего сгорает светодиод

Но бывает и другая причина. Из-за заводского брака или перегрева, происходит разрушение структуры кристалла и возникает пробой.пробой светодиода и его последствия

Самая неприятная ситуация, когда контакт между кристаллом и соединительным проводом полностью не перегорает, а нарушается (временно пропадает). Прожектор в этом случае 1-2 дня светит нормально, а потом вдруг начинает моргать словно стробоскоп.

Через какое-то время, опять начинает работать нормально. Выявить поломку в этом случае бывает очень проблематично.

Что же будет с прожектором, если произойдет пробой всего одного светодиода? Вот схема 50 ваттной матрицы, подключенного к источнику тока в 1,5Асхема матрицы прожектора с источником тока 1,5А

В нормальном режиме весь ток равномерно распределяется между всеми линейками. Через каждый светодиод течет номинальный ток в 300мА.

При пробое, фактически происходит замыкание всего одного светодиода.

Из-за пониженного сопротивления, большая часть тока устремляется в линейку с пробитым элементом.схема светодиодной матрицы с источником тока

Это моментально приводит к перегоранию соединительных проводов. После чего, вся линейка отключается.

Теперь через оставшиеся светодиоды начинает протекать ток выше номинального – 375мА. Это безусловно вызовет перегрев и очередной пробой.пробой светодиода в матрице прожектора и его последствия

А значит, еще одна линейка отключится.причины перегорания светодиодов в матрице прожектора

А за ней еще одна.отключение линейки светодиодов в прожекторе

И еще одна. Пока не сгорят все.схема светодиодной матрицы прожектора

Но в отличие от данной симуляции, в реальности, последняя линейка не сгорает.

Это происходит из-за того, что в источнике питания есть защита от превышения напряжения.

Драйвер повышает напряжение, чтобы выдать расчетный ток в 1,5А. Но из-за не нормального сопротивления светодиода, напряжение поднимается выше допустимого.почему вспыхивает и гаснет светодиодный прожектор

Срабатывает защита и драйвер отключается. Вскоре напряжение падает и он опять включается. Отсюда и получаются ритмичные моргания.

Справедливости ради надо сказать, что данные матрицы относятся к первому поколению. Сегодня уже есть доработанные модели с модернизированными драйверами.

На них при сгорании одной линейки ток в остальных не меняется. Правда и цена у них в разы дороже.

Причина пробоя светодиодов

причина моргания прожектораНо что же приводит к сгоранию самого первого светодиода? Заводской брак или другие причины?

Почему производители вообще не делают один большой кристалл, а применяют множество маленьких. Ведь выход из строя одного, рано или поздно приводит к неисправности всей матрицы.

Представьте, что каждый сотый эмиттер будет бракованным. Получим очень большой процент пригодных из общего количества. На первый взгляд неплохо.бракованные эмиттеры

Но если в одном светодиоде используется 50 эмиттеров, то вероятность того, что среди них не попадется ни одного бракованного всего 60%.бракованные и не бракованные светодиоды

А это означает, что 2 из 5 готовых устройств будут с дефектом. Не лучше ли сделать один большой кристалл?почему не далют большую матрицу из одного кристала

Но тут не все так просто.

Увеличение размеров кристалла в 2 раза приведет к увеличению его объема в 8 раз!

При этом площадь поверхности через которую происходит охлаждение, увеличится только в 4 раза.

Все это вызовет термодинамические нагрузки и приведет к неминуемому перегреву.

Именно перегрев является главным врагом не только светодиодов, но и других полупроводников.

От перегрева возникает деградация кристалла. И именно от него чаще всего выходят из строя светодиодные прожектора и начинается мигание.

Чтобы он отработал заявленный срок службы, температура кристалла светодиода не должна превышать 85 градусов. Будет меньше 50С, считайте что купили «вечный» светильник.

Корпус прожектора

Перегрев возникает по причине крайне низкого качества корпусов, которые выступают теплоотводами. Делают их не из чистого алюминия, а из силумина. Тонкий металл просто не способен эффективно отводить тепло.тонкий металл корпуса причина выхода из строя прожектора

Можно даже провести наглядный эксперимент. Взять и подогреть горелкой центр радиатора прожектора.

При нагревании будет происходить значительная деформация, которая исчезнет после остывания. Однако, даже будучи холодной, поверхность уже будет далека от идеально ровной.деформация стенки корпуса прожектора после нагрева от светодиода

Такая кривизна обычно формируется из-за многократных тепловых деформаций после продолжительных периодов работы прожектора. Из-за кривизны и уменьшения площади для охлаждения, возникает перегрев и тепловой пробой полупроводника.

А еще из-за такого температурного хода может переламывать проводки идущие от кристалла светодиодов. Происходит не перегорание, а именно их обрыв.111_morgaet

Это легко можно проверить надавив на матрицу в различных точках. При этом будут загораться отдельные линейки, либо все до единого светодиоды.

Все это случается из-за того, что площадка теплоотвода в корпусе прожектора имеет не ровную поверхность и матрица не полностью прилегает к ней. Вследствие чего, наблюдается неравномерное охлаждение и деформация при нагреве.

Как отремонтировать

Как же просто починить и исправить такой дефект конструкции, чтобы прожекторный светильник отработал свои заявленные 50 000 часов?

Для того, чтобы светодиодная матрица не перегревалась, под нее всего лишь необходимо установить толстую алюминиевую пластину.ремонт своими руками светодиодного прожектора

Данную пластину можно приклеить как на силикон, который будет стабилен при нагреве до 200 градусов и не потечет или расплавится. Либо на теплопроводящий клей, способный выдержать нагрев до 300С и более.

Нельзя использовать термопластичный клей на основе этиленвинилацетата. Он у вас потечет даже при 60С!111_5630

Подобная модернизация обеспечит хорошую теплопередачу и будет надежно препятствовать деформации.

При этом пластину лучше располагать поперек внешних ребер на корпусе. Это задействует их большее количество и улучшит охлаждение.