Несмотря на высокую надёжность и длительный срок службы светодиодных источников света, приходится констатировать, что случаи перегорания встречаются и среди них — правда, значительно реже.
Для того, чтобы понять основные причины перегорания светодиодов, необходимо иметь чёткое представление о их строении и структуре.
Светодиод, или светоизлучающий диод (англ. LED – light — emitting diode ) — полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток в световое излучение.
Структура светодиода – это полупроводниковый кристалл (чип) на специальной подложке, корпус с контактными выводами и оптическая система. Особое устройство кристалла светодиода, который состоит из двух типов полупроводника – с электронной (n) и дырочной (p) проводимостью, делает возможным электронно-дырочный переход (p-n-переход), в результате которого и образуется световое излучение. На границе разнотипных полупроводников существует энергетический барьер («запрещённая зона»), который препятствует p-n-переходам. Под действием электрического поля происходит рекомбинация электронно-дырочной пары с излучением кванта света.
💡 Почему выгорают светодиоды в ЖК телевизорах Ответ профессионала
Цвет светодиода зависит от ширины запрещённой зоны, в которой рекомбинируют электронно-дырочные пары. Иными словами, цвет излучаемого кристаллом светодиода света напрямую зависит от материала полупроводника и легирующих примесей (введение легирующей примесей может существенным образом изменить свойства твердых тел; легирование – добавление в состав материалов примесей с целью изменения их свойств).
Яркость светодиода зависит от проходящего через него тока. Следовательно, чем больше ток, тем больше электронов и дырок поступают в зону рекомбинации в единицу времени. Однако ток нельзя увеличивать до бесконечности, т.к. из-за внутреннего сопротивления полупроводника и p — n- перехода диод перегреется и выйдет из строя.
Другими причинами перегорания светодиодов могут являться:
1. Деградация активной области (износ рабочей зоны светодиода) в силу нарушения кристаллической структуры светодиода. Чаще всего возникает из-за использования некачественных материалов.
2. Деградация электродов светодиода в силу диффузии металла внутри полупроводника. Возможна при повышении температуры и усилении инжектированного тока – результат применения некачественных материалов при производстве светодиода.
3. Электростатический разряд. Как и все полупроводники, светодиоды очень чувствительны к электростатическому току и электрическим перегрузкам. В результате такого воздействия может нарушиться нормальная работа светодиода.
4. Короткое замыкание – результат некачественной сборки корпуса светодиода и/или использования некачественных комплектующих при производстве и сборке.
5. Термическая усталость светодиода как результат применения некачественного припоя или повышения температуры в герметике.
Отметим, что в подавляющем большинстве случаев причиной выхода светодиода из строя задолго до окончания срока службы являются некачественные материалы, использованные производителем, а также ошибки, допущенные в процессе сборки. Вот почему надёжнее приобретать светодиодные светильники проверенных производителей, хорошо зарекомендовавших себя на светотехническом рынке России. Такая продукция проходит обязательную сертификацию, а производители несут соответствующие гарантийные обязательства.
Дополнительно рекомендуем соблюдать правила эксплуатации светодиодных светильников, указанные производителем в паспорте товара, – это не только продлит срок службы приобретённого вами светильника, но и позволит заменить его в случае неисправности, выявленной в рамках действия гарантийного срока.
Источник: www.pallor.ru
Почему ломаются модули
Вначале посмотрим как устроен стандартный светодиодный модуль.
Внутри каждого модуля находится два элемента: токоограничивающее сопотивление и сами светодиоды, которых может быть один, два и более. Данный обзор по подключение стандартных модулей, не токовых.
Как известно, светодиоды управляются током, а не напряжением. Это можно увидеть в обзорах диода в Datasheet, то есть, сопроводительной документации. И для того, чтобы задать диоду нужный для него ток, применяют токоограничивающие резисторы, которые нарисованы на картинке.
Например, диод должен работать на номинальном токе в 60 Ма, а падение на нем напряжения составляет 3 Вольта и в цепи три светодиода. Тогда номинальное сопротивление при напряжении питающей сети рассчитывается по формуле R= (12 вольт минус 3 по 3 Вольта)/60 Ма. Для светодиодного модуля мощностью 0,72 ватта ток 60 мА, а величина резистора 50 Ом. Современные светодиоды 2835 мощностью до полуватта могут пропускать через себя прямой ток 180 мА, однако чаще всего в модулях и лентах ставят модель 0,2 ватт и световой отдачей в 20-22 люмен (данные приведены на февраль 2020 года и корректироваться в дальнейшем не будут) При этом резистор очень часто используется на 56 Ом.
Поток чуть ниже, но и работает такой прибор стабильнее, к тому же у большинства светодиодов 2835 на 0,2 Вт номинальное напряжение составляет 3 вольт, то есть резистор примерно должен быть 50 Ом, к тому же тут небольшая перестраховка от падения прямого напряжение на светодиоде при нагреве, но статья немного не об этом.
Итак, мы считаем, что ток у светодиодного led модуля 60 мА, на 12 вольтах. То есть через сопотивление протекает именно этот ток, а значит на нем в тепло рассеивается по формуле P=I*I*R 0,6*0,6*12=0,043 Вт. Обычные резисторы, используемые в лентах или модулях рассчитаны на рассеивание в 100 мВт или 0,1 Ватт, то есть имеем двойной запас прочности. В более дорогих модулях используется резистор с пределом в 0,5 Ватт.
Зачем все это знать и почему выгорают модули
Дело в том, что модуль потребляет, например 0,72 ватт, а резистор рассчитан на 100 мВт. В случае закорачивания или пробоя любого из диодов, каждый из которых рассеивает 0,2 Вт, эта самая мощность добавляется на резистор, и происходит троекратная перегрузка, в следствии чего токоограничивающее сопротивление выходит из строя. Закорачивание диода может произойти в случае попадания на плату воды. Защитный силикон, которым заливают плату зимой и весной в условиях России начинает «дышать», причем «дышит» вся плата . Когда вся масса начинает расширяться, затем сужаться, образуются микропоры, в которую «насасывается», да и вообще, силикон гигроскопичен по определению. Водичка закорачивает диоды, нагрузка падает на резистор — результат такой же.
Другая причина — неправильный подбор источника питания. Некоторые рекламисты ставят регулируемый источник питания и поднимают напряжение до 13 и даже 18 вольт! Они хотят чтобы их буквы светились ярче чем у конкурентов, и при этом экономить на количестве источников света. На этом напряжении в резисторе рассеивается (18-9)*(18-9)/56 = 1,44 ватт. На короткое время может модули и будут работать, но резисторы сгорят быстро.
Третья причина — выгорание одного из светодиодов в цепи. Обычно, в новых диодах встроено шунтирующее сопротивление. Это нужно при использовании их через питание постоянным током от драйвера. Это применяется в осветительных линейках для светильников. Умирает один диод — остальные продолжают гореть.
Есть и светодиодные модули со встроенным драйвером тока, но они стоят дороже обычных и не очень популярны.
А при использования схемы из первого рисунка если выгорает диод, то через шунтирующее сопротивление ток поступает на резистор, который не готов к лишним 0,2 Ватт.
А что происходит когда выгорает сопротивление? Смотрите эту картинку
По картинке видно, что происходит разрыв цепи и ток не идет через светодиоды. Это все равно как перекрыть кран и ждать что вода будет литься.
В следующей статье мы расскажем о Законе Ома для полной цепи и законе Киргофа и узнаем отчего выгорают провода и как правильно их подобрать для вывески.
Как обезопасить себя и продлить жизнь вывески?
Для этого есть очень простое решение — использовать импульсный диммер, который предназначен для регулирования силы света за счет подачи импульсных токов через ШИМ модулятор. Дело в том, что если прямой ток у диода составляет, например 60 мА, то импульсный может быть в три раза выше. Просто подключите диммер или контроллер яркости, сделайте силу света в 90% и ваши объемные буквы будут жить дольше.
Источник: www.ledsvetzavod.ru
Причины частого перегорания светодиодных ламп в квартире
Классические лампочки Ильича чаще стали заменять на современные LED-светильники. Светодиоды надежнее, имеют несколько вариантов свечения (дневной, холодный, теплый, другое). Срок службы ламп выше чем у классических в несколько раз – производители заявляют о десятках тысяч часов, но на практике подобные осветительные механизмы перестают работать гораздо быстрее. Чтобы понять, почему перегорают светодиодные лампы, необходимо ознакомиться с причинами.
Основные причины выхода из строя
Основной причиной перегорания светодиодных ламп является неисправность проводки
Неисправная или прогнившая электропроводка в квартире или автомобиле – главная причина перегорания светодиодных лампочек. Большая часть кабелей была проложена много лет назад, поэтому детали и провода изношены. Менять проводку долго, дорого, не всегда возможно.
«Человеческий фактор» – ошибки электриков, строителей, других мастеров не редкость. Некорректный расчет требуемого напряжения, плохое соединение контактов, выбор неподходящих элементов – все это приводит к искрению сети, сбоям, разъединениям и другим проблемам.
«Неправильные» осветительные приборы (бра, люстры, светильники) – еще одна причина постоянного перегорания светодиодов. Около трети потребляемого напряжения расходуется на освещение, оставшиеся 2/3 трансформируются в тепло. Поэтому при разработке приборов необходимо учитывать нагревание кристаллов и предусматривать возможность своевременного охлаждения.
Основной совет – использовать лампы средней мощности (около 5-7 Ватт). Они вырабатывают меньшее количество тепла, а значит нагреваются меньше и служат дольше. Рекомендуют вместо 12-ватных ламп приобретать 4-х ватные.
Понять, почему перегорают светодиодные лампочки, зачастую может только профессиональный электрик.
Неисправности и дефекты проводки
Неисправная электропроводка в квартире
Светодиоды сгорают при частых скачках и перепадах напряжения. Проблемы возникают на линиях электропередач, во время грозы, непосредственно в помещении. Своевременная проверка целостности проводов поможет избежать непредвиденных поломок и уменьшит частоту перегорания LED-светильников.
Лампы со светодиодами плохо работают в условиях пониженного напряжения. Следует проверять качество соединений в распределительной коробке, устранять скручивания и перегибы. Старые переключатели и блоки также могут стать причиной преждевременного перегорания энергосберегающих лампочек.
Проверка люстры, выявление дефектов
Неисправный патрон
Люстры имеют простое строение и основное «проблемное» место – патрон. Признаки неисправностей:
- чрезмерное нагревание;
- искрение;
- почернение и нагар.
Если в многоламповой люстре часто сгорают лампочки в одном месте, значит проблемы с патроном. Следует немедленно заменить неисправный элемент, в противном случае придется часто менять лампочки, может произойти возгорание или короткое замыкание.
Нельзя использовать LED-устройства в люстрах с закрытыми плафонами, с помещением потолочной колбы вниз. При подобном расположении тепло накапливается, возможностей охлаждения нет.
Некачественные светодиодные лампы
Некачественная светодиодная лампа быстро перегорает
Одна из рекомендаций электриков – не покупать устройства дешевле 120 рублей. Менее дорогие модели делают без возможности охлаждения, стабилизации, балластных конденсаторов и других способов защиты, при этом обладают хлипким корпусом. Хотя подобные устройства «без всего» исчезают с рынка.
Чтобы минимизировать последствия при работе с дешевыми механизмами, можно установить варистор – специальное устройство, стабилизирующее напряжение при перепадах электроэнергии. Обычно используют прибор с уровнем срабатывания около 470 В. Дополнительные способы – установка емкости фильтрующего конденсатора и предохранителя на плату.
Редкие факторы, провоцирующие перегорание светодиодных ламп
Если светодиодная лампа перегорела, причин может быть масса. Кроме основных существуют неочевидные и более редкие варианты. Их стоит рассматривать, если не подошли остальные.
Частое включение/выключение ламп
Включение светодиодной лампочки означает переброс потока электроэнергии через конденсатор сглаживающего действия. При частом замыкании и размыкании цепи может возникнуть перегорание одного из элементов: предохранителя, токопроводящей дорожки.
Не рекомендуется часто перемыкать цепь – включать, выключать. LED-светильники экономичные, энергосберегающие, поэтому дополнительный час работы обойдется дешевле, чем новая лампочка.
Преобразователь напряжения
Преобразователь напряжения
В бюджетных моделях часто отсутствуют предохранители и другие системы защиты. Поэтому недорогие устройства выходят из строя даже при минимальном скачке электроэнергии. Работу обеспечивают специальные драйверы – преобразователи. Часто такие механизмы быстро ломаются, что приводит к перегоранию лампочек.
Светильники мощностью менее 12 Вольт дополняют электронными трансформаторами. Если не работают несколько ламп, следует в первую очередь проверять работоспособность предохранителей. Дополнительно проверяют наличие напряжения на выходе и целостность LED-механизмов.
Низкое качество электромонтажа
Даже дорогие светодиодные лампы не прослужат много лет, если при установке допущены грубые ошибки. Самостоятельная установка также может быть чревата неприятными последствиями. Если требуется замена сразу нескольких устройств (люстр, бра, ламп) лучше пригласить мастера. Предварительно проверяют электропроводку на целостность участков, меняют неисправные элементы, устраняют скрученные и согнутые детали.
Какие лампы будут служить долго
Сравнительная характеристика различных типов ламп
Производители позиционируют светодиодные лампочки как более надежную и выгодную альтернативу. LED-лампа с накаливанием на 100 Вт на практике потребляет не больше 10-12. Время работы – от 20 до 30 тысяч часов в непрерывном режиме. Таким образом, одной лампочки при благоприятных условиях хватит на 12-14 лет (расчет для жилых помещений).
Дополнительное преимущество – отсутствие вредных химических соединений (ртути и других). Недостатком считается стоимость. Светодиодные светильники стоят на порядок выше лампочек Ильича (минимальная средняя цена 300 рублей). При этом производителя обещают полную окупаемость за 3-4 года.
Чтобы приобрести качественное устройство, при покупке обращают внимание на несколько моментов:
- сборка – состояние корпуса, деталей;
- малый вес – модели, выполненные из термопластика, весят 100-120 грамм;
- внешний радиатор – должен иметь алюминиевый корпус, ребристые края;
- рассеиватель – пластик накапливает больше тепла, чем стекло;
- термопаста – в бюджетных моделях количество меньше, что ухудшает качество теплоотведения (можно добавить, если рассеиватель съемный – нанести на внутреннюю часть тонким слоем).
Чтобы обеспечить достаточное количество света в комнате или ином пространстве, рекомендуют приобретать точечные лампочки. Особенность LED-светильников в узкой направленности пучка освещения.
Как продлить срок службы светодиодных ламп
При использовании светодиодной ленты предпочтение лучше отдать алюминиевому профилю
Недорогие устройства быстро сгорают рядом с источниками тепла – нагревание выводит из строя основные элементы. Поэтому при установке следует избегать близости к нагревательным элементам, бытовым приборам. В помещении с высокой температурой (например, кухни, бани) светодиодные кристаллы разрушаются быстрее. Необходимо продумать охлаждение и приобретать устройства лучшего качества. При этом светодиоды можно устанавливать совместно с натяжным потолком.
Если используется светодиодная лента, для закрепления выбирают профиль из алюминия. Данный материал обеспечит достаточный отвод тепла. Применение профилей из других составов приведет к перегоранию светодиодов.
В автомобиль к ленте дополнительно устанавливают блок стабилизации питания. Резистор не способен обезопасить светильники от изменений мощности бортового электрокомпьютера. Приобретают лампочки известных брендов. Чтобы подобрать марку для конкретного авто, может потребоваться время – не все сочетаются между собой.
Если перегорела светодиодная лампочка, необходимо понять, что делать в первую очередь. Исправить светодиодное устройство мощностью 220В можно самостоятельно. Первое правило безопасности – обесточивание сети. Затем разбирают светильник, извлекают лампочку. Сначала проводят визуальный осмотр – место сбоя видно невооруженным глазом.
Перегоревший элемент темнеет, покрывается нагаром. Если внешне порядок, проверяют наличие напряжения.
Все больше пользователей переходят на светодиодные лампочки – энергосберегающие, надежные, с разными вариантами свечения. Дополнительный бонус – постепенно снижающиеся цены. Чтобы лампочки служили долго, необходимо соблюдать требования и правила. Экономия может получиться существенной.
Покупают светодиоды в проверенных магазинах, лучше заранее ознакомиться с репутацией торговой точки и марки производителя.
Источник: nig.mirtesen.ru