Чому блимає світлодіодний прожектор у включеному стані.

Найчастіше, реклама світлодіодних прожекторів обіцяє неймовірні 50 тисяч і більше годин роботи світильника, а це ні багато, ні мало – майже 7 років безперервної служби.

Проте в реальності виявляється, що зовсім через невеликий проміжок часу відбувається поломка. Після включення в мережу, прожектор не світиться, а тільки кліпає або блимає з певною періодичністю.

Світлодіодна матриця прожектора

З'ясувати причину цього явища досить просто. Потрібно більш уважно придивитися до самого світлодіоду у включеному положенні прожектора.

Яскраві спалахи звичайно будуть засліплювати. Тому скористайтеся затемненим склом.

Через нього можна легко розгледіти ті самі окремі елементи, які і спалахують.

Потужні світлодіоди складаються з безлічі одне ватних кристалів. Їх з'єднують послідовно в окремі лінійки за допомогою тонких золотих дротів.

За кількістю світлодіодів можна легко визначити потужність прожектора.

У більшості випадків всі кристали світять з синюватим відтінком, а білий світ утворюється завдяки частинкам люмінофора, який входить до складу компаунда.

Під час роботи кристали сильно гріються. Виділяється при цьому тепло відводиться на металеву пластину.

Але чому ж на цьому фото вище, світяться тільки 10 світлодіодів? Невже 40 з 50 просто згоріли?

Схема світлодіодної матриці

Оскільки світлодіоди з'єднані послідовно, досить одному розірвати ланцюг, щоб всі перестали світитися.

схема послідовного з'єднання світлодіодів

схема послідовного з'єднання світлодіодів

схема послідовного з'єднання світлодіодів

схема послідовного з'єднання світлодіодів

Обрив відбувається при перегорання з'єднувального проводу, внаслідок значного перевищення номінального струму.

Але буває й інша причина. З-за заводського браку або перегріву, відбувається руйнування структури кристала і виникає пробій.

Сама неприємна ситуація, коли контакт між кристалом і з'єднувальним проводом повністю не перегорає, а порушується (тимчасово зникає). Прожектор у цьому випадку 1-2 дня світить нормально, а потім раптом починає моргати немов стробоскоп.

Через якийсь час, знову починає працювати нормально. Виявити поломку в цьому випадку буває дуже проблематично.

Що ж буде з прожектором, якщо відбудеться пробій всього одного світлодіода? Ось схема 50 ватної матриці, підключеного до джерела струму 1,5 А

У нормальному режимі весь струм рівномірно розподіляється між усіма лінійками. Через кожен світлодіод тече номінальний струм 300мА.

При пробої, фактично відбувається замикання всього одного світлодіода.

З-за зниженого опору, більша частина струму спрямовується в лінійку з пробитим елементом.

Це моментально приводить до перегорання з'єднувальних проводів. Після чого, вся лінійка відключається.

Тепер через що залишилися світлодіоди починає протікати струм вище номінального – 375мА. Це безумовно викличе перегрів і черговий пробій.

А значить, ще одна лінійка відключиться.

А за нею ще одна.

І ще одна. Поки не згорять всі.

Але на відміну від даної симуляції, в реальності, остання лінійка не згорає.

Це відбувається з-за того, що в джерелі живлення є захист від перевищення напруги.

Драйвер підвищує напругу, щоб видати розрахунковий струм в 1,5 А. Але за нормального опору світлодіода, напруга піднімається вище допустимого.

Спрацьовує захист і драйвер відключається. Незабаром напруга падає і він знову включається. Звідси і виходять ритмічні моргання.

Справедливості заради треба сказати, що дані матриці відносяться до першого покоління. Сьогодні вже є допрацьовані моделі з модернізованими драйверами.

На них при згорянні однієї лінійки струм в інших не змінюється. Правда і ціна у них в рази дорожче.

Причина пробою світлодіодів

Але що ж призводить до згоряння самого першого світлодіода? Заводський брак або інші причини?

Чому виробники взагалі не роблять один великий кристал, а застосовують безліч маленьких. Адже вихід з ладу одного, рано чи пізно призводить до несправності всієї матриці.

Уявіть, що кожен сотий емітер буде бракованим. Отримаємо дуже великий відсоток придатних загальної кількості. На перший погляд непогано.

Але якщо в одному світлодіоді використовується 50 емітерів, то ймовірність того, що серед них не попадеться жодного бракованого всього 60%.

А це означає, що 2 з 5 готових пристроїв будуть з дефектом. Чи Не краще зробити один великий кристал?

Але тут не все так просто.

Збільшення розмірів кристала в 2 рази призведе до збільшення його обсягу в 8 разів!

При цьому площа поверхні, через яку відбувається охолодження, збільшиться лише в 4 рази.

1 of 2

Все це викличе термодинамічні навантаження і призведе до неминучого перегріву.

Саме перегрів є головним ворогом не тільки світлодіодів, але і інших напівпровідників.

Від перегріву виникає деградація кристала. І саме від нього найчастіше виходять з ладу світлодіодні прожектори і починається миготіння.

Щоб він відпрацював заявлений термін служби, температура кристала світлодіода не повинна перевищувати 85 градусів. Буде менше 50С, вважайте що купили «вічний» світильник.

Корпус прожектора

Перегрів виникає унаслідок украй низької якості корпусів, які виступають теплоотводами. Роблять їх не з чистого алюмінію, а з силуміну. Тонкий метал просто не здатний ефективно відводити тепло.

Можна навіть провести наочний експеримент. Взяти і підігріти пальником центр радіатора прожектора.

При нагріванні відбуватиметься значна деформація, яка зникне після охолодження. Однак, навіть будучи холодної, поверхню вже буде далека від ідеально рівною.

Така кривизна зазвичай формується за багаторазових теплових деформацій після тривалих періодів роботи прожектора. Через кривизни і зменшення площі для охолодження, виникає перегрів і тепловою пробою напівпровідника.

А ще з-за такого температурного ходу може переламувати проводки йдуть від кристала світлодіодів. Відбувається не перегорання, а саме їх обрив.

Це легко можна перевірити натиснувши на матрицю в різних точках. При цьому будуть загорятися окремі лінійки, або всі до єдиного світлодіоди.

Все це трапляється через те, що майданчик тепловідведення в корпусі прожектора не має рівну поверхню і матриця не повністю прилягає до неї. Внаслідок чого, спостерігається нерівномірне охолодження і деформація при нагріванні.

Як відремонтувати

Як же просто полагодити і виправити такий дефект конструкції, щоб світильник прожекторний відпрацював свої заявлені 50 000 годин?

Для того, щоб світлодіодна матриця не перегрівалася, під неї всього лише необхідно встановити товсту алюмінієву пластину.

Цю пластину можна приклеїти як на силікон, який буде стабільний при нагріванні до 200 градусів і не потече або розплавиться. Або на теплопровідні клей, здатний витримати нагрівання до 300С і більше.

Не можна використовувати термопластичний клей на основі этиленвинилацетата. Він у вас потече навіть при 60С!

Подібна модернізація забезпечить хорошу теплопередачу і буде надійно перешкоджати деформації.

При цьому пластину краще розташовувати поперек зовнішніх ребер на корпусі. Це задіює їх більшу кількість і поліпшить охолодження.