Почему мигает LED-прожектор во включенном состоянии.
Очень часто, реклама LED-прожекторов обещает восхитительные 50 тысяч и более рабочих часов осветительного прибора, а это ни много, ни мало – практически 7 лет непрерывной службы.
Но в реальности оказывается, что совсем через ограниченный временной интервал происходит неполадка. После включения в сеть, прожектор не светится, а исключительно моргает или мигает с конкретной периодичностью.
Узнать причину данного явления очень просто. Необходимо более тщательно приглядеться к самому светоизлучающему диоду во включенном положении прожектора.
Яркие вспыхивания разумеется будут ослеплять. По этому воспользуйтесь затемненным стеклом.
Через него можно не прилагая больших усилий рассмотреть те самые некоторые детали, которые и вспыхивают.
Мощные светоизлучающие диоды состоят из большинства одно ваттных кристаллов. Их объединяют постепенно в некоторые линейки при помощи тонких золотых проводков.
По количеству светоизлучающих диодов можно не прилагая больших усилий определить мощность прожектора.
Во многих случаях все кристаллы светят с синеватым оттенком, а белый свет образуется благодаря частичкам светонакопительного пигмента светящегося в темноте, который входит в состав компаунда.
В ходе работы кристаллы сильно греются. Выделяющееся при этом тепло отводится на пластину из металла.
Но чего же на приведенном фото выше, светятся только 10 светоизлучающих диодов? Неужели 40 из 50 просто сгорели?
Так как светоизлучающие диоды соединены постепенно, достаточно одному порвать цепь, чтобы все перестали светиться.
Обрыв происходит при перегорании соединительного провода, вследствие существенного увеличения минимального тока.
Но бывает и вторая причина. Из-за производственного брака или перегрева, происходит разрушение структуры кристалла и появляется пробой.
Самая противная ситуация, когда контакт между кристаллом и соединительным проводом абсолютно никак не перегорает, а нарушается (на время исчезает). Прожектор в подобном варианте 1-2 дня светит хорошо, а потом вдруг начинает подмигивать будто стробоскоп.
Что же будет с прожектором, если случится пробой только одного светоизлучающего диода? Вот схема 50 ваттной матрицы, подключенного к источнику тока в 1,5А
В нормальном режиме весь ток одинаково делится между всеми линейками. Через каждый светоизлучающий диод течет минимальный ток в 300мА.
При пробое, практически происходит замыкание только одного светоизлучающего диода.
Из-за низкого сопротивления, значительная часть тока устремляется в линейку с пробитым элементом.
Это очень быстро приводит к перегоранию соединительных проводов. После этого, вся линейка выключается.
Теперь через оставшиеся светоизлучающие диоды начинает протекать ток выше номинального – 375мА. Это несомненно вызовет перегрев и следующий пробой.
А это означает, еще одна линейка выключится.
А за ней еще одна.
И еще одна. Пока не сгорят все.
Но в отличии от этой симуляции, в реальности, последняя линейка не горит.
Это происходит в виду того, что в источнике питания есть защита от увеличения напряжения.
Драйвер увеличивает напряжение, чтобы выдать расчетный ток в 1,5А. Однако из-за не нормального сопротивления светоизлучающего диода, напряжение подымается выше возможного.
Срабатывает защита и драйвер выключается. Вскоре напряжение падает и он снова включается. Отсюда и получаются ритмичные моргания.
Ради справедливости нужно сказать, что данные матрицы относятся к первому поколению. На данный момент уже есть доработанные модели с модернизированными драйверами.
На них при горении одной линейки ток в других не меняется. Правда и цена у них в несколько раз дороже.
Однако что же приводит к сгоранию самого первого светоизлучающего диода? Производственный брак или остальные причины?
Почему производственники совсем не выполняют один большой кристалл, а используют много маленьких. Ведь выход из строя одного, со временем приводит к поломки всей матрицы.
Вообразите, что каждый сотый эмиттер будет бракованным. Получаем очень весомый процент пригодных из всего количества. Сразу может показаться что хорошо.
Однако если в одном светодиоде применяется 50 эмиттеров, то вероятность того, что среди них не попадется ни одного бракованного всего 60%.
А это значит, что 2 из 5 готовых устройств будут с дефектом. Не лучше ли сделать один большой кристалл?
Но здесь не все так банально.
При этом поверхностная площадь через какую происходит охлаждение, становится больше только в 4 раза.
Все это вызовет термодинамические нагрузки и приводит к неминуемому перегреву.
От перегревания появляется деградация кристалла. И конкретно от него очень часто ломаются LED-прожектора и начинается мигание.
Чтобы он отработал заявленный служебный срок, температура кристалла светоизлучающего диода не должна быть больше 85 градусов. Окажется меньшей 50С, считайте что купили «вечный» осветительный прибор.
Перегрев появляется из-за причины очень плохого качества корпусов, которые выступают теплоотводами. Выполняют их не из чистого алюминия, а из алюминиевого сплава. Тонкий металл просто не способен прекрасно отводить тепло.
Можно даже провести отчетливый эксперимент. Взять и разогреть горелкой центр отопительного прибора прожектора.
При нагреве произойдет существенная деформация, которая пропадет после того как остынет. Но, даже будучи холодной, поверхность уже будет далека от очень ровной.
Такая кривизна в большинстве случаев вырабатывается из-за многократных тепловых деформирований после длительных периодов работы прожектора. Из-за кривизны и уменьшения площади для охлаждения, появляется перегрев и тепловой пробой полупроводника.
И вдобавок из-за такого температурного хода может переламывать проводки идущие от кристалла светоизлучающих диодов. Происходит не перегорание, а конкретно их обрыв.
Это легко можно проверить надавив на матрицу в самых разных точках. При этом будут загораться некоторые линейки, либо все до единого светоизлучающие диоды.
Все это бывает в виду того, что площадка теплоотвода в корпусе прожектора имеет не идеальную поверхность и матрица не полностью примыкает к ней. Благодаря чему, встречается неравномерное охлаждение и деформация при нагревании.
Как же просто отремонтировать и поправить этот дефект конструкции, чтобы прожекторный осветительный прибор отработал собственные заявленные 50 000 часов?
Для того, чтобы матрица из светодиодов не перегревалась, под нее всего только следует установить толстую алюминиевую пластину.
Данную пластину можно наклеить как на силикон, который станет стабилен при нагревании до 200 градусов и не потечет или расплавится. Либо на теплопроводящий клеевой состав, способный выдерживать нагрев до 300С и более.
Нельзя применять термопластичный клеевой состав на основе этиленвинилацетата. Он у вас потечет даже при 60С!
Аналогичная обновление обеспечит хорошую передачу тепла и будет надежно мешать деформации.
При этом пластину лучше располагать поперек внешних ребер на корпусе. Это задействует их приличное количество и сделает лучше охлаждение.