Лампочка загорается и сразу гаснет

Светодиодные лампы (СЛ), популярные в Европе и Скандинавии, комплектуются вторич­ной фокусирующей оптикой защищающей зрение человека от вредного «синего горба», что позволяет еще лучше приспособить светодиодное освещение к нуждам пользователя. Но, тем не менее, и они имеют свои недостатки, которые будут рассмотрены в статье.

СЛ предназначена для применения в световых бытовых приборах в индивидуальных жилых и общественных помеще­ниях. Однако есть и ограничения по эксплуатации, к примеру, СЛ нежелательно использовать в помещениях и условиях с повышенной влажностью окружающего воздуха — более 80%, в помещениях с большим содержанием пыли (нежелательно применять СЛ во время ремонтных работ) Регламентированы дополнения к «Гигиеническим требованиям к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общест­венных зданий» (СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03). Так из новых правил (СанПиН 2.2.1/2.1.1.2585-10) исчезла формулировка, ог­раничивающая применение источников света 2-мя типами: лам­пы накаливания и разрядные лампы. Вместо этого в правилах ограничивается допустимый диапазон цветовых температур: от 2400 до 6800°К. В том же регламенте введено требование к наличию защитного угла у светодиодных светильников (кон­кретные значения не приводятся). Необходимо помнить, что применение светодиодных ламп в учреждениях дошкольного, школьного и профессионально-технического образования, а так­же во многих помещениях медицинских учреждений в РФ за­прещено. При этом, снижение нормы освещенности на одну ступень, в новой версии СанПиН, допустимо для источников света с индексом цветопередачи выше 90.

Есть несколько типов светодиодных ламп, которые пред­ставлены такими сериями:

• лампы общего освещения (цоколь Е27, Gu3, Gu10);
• лампы акцентного освещения (цоколи Gu3, Gu10) для сетей 220 В;

• лампы с цоколем Е27 и широким углом освещения 250°;
• лампы с цоколем Gu3 и Gu10, при использовании встра­иваемых точечных светильников, имеющие угол светово­го пучка 120°.

Есть также лампы для точечной подсветки, с типом цо­коля Gu5.3 и Gu10, в которых применяется технология СОВ (chip on board), при которой светодиодные кристаллы распо­ложены на едином основании, что не только повышает на­дежность лампы, но и обеспечивает более стабильные све­товые характеристики. Благодаря использованию рефлекто­ра с углом светового пучка 60° удается получить приемле­мую замену галогенным лампам.

Что снижает долговечность СЛ?

Выясним, почему СЛ для бытового предназначения не вырабатывают рассчитанный производителем срок службы (50 тыс. и более часов) в условиях, соответствующих их заяв­ленным эксплуатационным характеристикам. Ответ на этот вопрос получим после предметного изучения/разбора устройства СЛ для бытовых нужд, которые имеются в широкой продаже. Отметим, что эти СЛ не предназначены для ремон­та в домашних условиях.

Итак, в моем опытном случае стало ясно, что именно конструкция и технология изготовления СЛ оказывает значи­тельное влияние не только на ресурс работы и надежность, но и на стоимость готовых изделий. Так, оптимальная конст­рукция призвана обеспечить отвод тепла от кристалла, вы­держивать термоцикпирование, обеспечить высокую техноло­гичность монтажа. На долговечность работы СЛ также влия­ют метод монтажа кристалла и материал теплоотводящего ос­нования. В корпусе СЛ функционирует адаптер

220 В /14 В который во многом и определяет долговечность лампы.

На рис.1 представлен вид на светильник с тремя СЛ ти­поразмера Е14. СЛ работает в моей загородной мастер­ской, что определяет относительную редкость включения пам­пы. Если разобрать СЛ с цоколем Е14 (рис.1), то откроется вид на содержимое устройства — теплоотвод и преобразова­тель напряжения (рис.2).

На рис.2 видны: охлаждающий теплоотвод; часть корпу­са; плата с дискретными радиоэлементами составляющими схему преобразователя

Электронный импульсный источник питания, встроенный в цоколь (типа Е27, Е14), чувствителен не только к напря­жению сети, но и к его частоте. На моем примере, эта лам­па «прослужила» чуть меньше года, или 116 часов в режи­ме постоянного включения, а включений/выключений «пере­жила» не более 100. Температурный режим в мастерской со­ответствовал требования производителя СЛ, температура не опускалась ниже +16°С, и в холодной период года с октяб­ря по апрель отапливается централизованным отоплением. Светильник также был лишен вредных воздействий атмосфер­ных осадков, поскольку находится в доме. Подача напряже­ния в осветительную сеть осуществляется через специальный стабилизатор с выходной мощностью 10 кВт. Таким образом, сеть защищена от перенапряжений. И тем не менее, при оче­редном включении летом 2015 г. одна СЛ (из трех в соста­ве потолочного светильника) погасла. При следующем включе­нии (после выключения) погасла вторая. Эта ситуация явилась для меня толчком к исследованию проблемы. При том, третья СЛ продолжает светить и по сей день. Две неисправные лам­пы были мною последовательно разобраны, и причина их не­исправности была установлена практическим методом.

Для того, чтобы разобрать СЛ потребуется снять колбу — с усилием и вращательным движением (она посажена на клей) и затем снять крепления светодиодного кластера с по­мощью тонкой крестообразной отвертки. Этот шаг иллюстри­рует рис.3. После этого шага открывается доступ к «начин­ке» цоколя СЛ, а именно к печатной плате источника пита­ния (рис.4).

Самое слабое звено этой платы — оксидный конденсатор 2,2 мкФ 400 В. Если он даже незначительно теряет емкость и тем более полностью выходит из строя, выходное напря­жение адаптера значительно падает, и светодиоды могут не зажигаться вообще.

Вторая возможная причина — это окисление контактов на дорожках печатной платы. Если теряется или становится не­стабильным электрический контакт на печатной плате в ме­сте соединения с ней выводов неполярного конденсатора, обозначенного на плате С1, то с учетом малого тока по­требления устройства, источник питания СЛ также не выда­ет расчетное напряжение на выходе. Обе эти возможные не­исправности устраняются без особого труда. Первая путем проверки и замены оксидного конденсатора, вторая — путем пропаивания всех дорожек на печатной плате.

Следующим шагом проверяют диодный мост.

Затем переходят непосредственно к светодиодному кла­стеру, на котором установлено 10 светодиодов. Вид на све­тодиодный кластер — плату C37-10SMD-2835V1 представлен на рис.2. Вид на монтажные работы по пропайке выводов элемента платы источника питания СЛ представлен на рис.5.

Светодиоды устанавливаются на специальную плату с раз­водкой печатных дорожек, о которой поговорим далее, по­скольку от технологий ее изготовления и монтажа сильно зависит качество самой СП. Плата с обозначением С37- 10SMD-2835V1 представляет собой кластер из 10 полупро­водниковых светодиодов, смонтированных на печатной пла­те с алюминиевым основанием. Вид на отдельный светоди­од мощностью 5 Вт фирмы CREE, установленный в СЛ представлен на рис.6. Источником света (одним из 10) в такой СЛ служит сверхмощный светодиод типа CREE Q5. По за­мыслу производителя это светодиод, обеспечивает 10 лет не­прерывной службы при его ресурсе 50 -100 тыс. часов. Ве­личина светового потока у таких приборов, в зависимости от мощности, составляет 270…530 Лм.

Ремонт платы СЛ

Светодиоды в SMD-исполнении монтируются на печатных платах с алюминиевым основанием и могут вариативно ком­плектоваться вторичной оптикой для получения диаграммы направленности светового потока. Плата выполнена в фор­ме круга или многогранника с несколькими выемками-от­верстиями для крепления винтами М3 (рис.7).

Такую и подобную ей плату (для монтажа нескольких све­тодиодов в SMD-корпусах) можно приобрести отдельно от пампы, однако сам ремонт изделия по своей себестоимости и затратам времени пока представляется нерентабельным. И, тем не менее, рассмотрим и этот вопрос.

Причина неработоспособности СЛ нередко заключается в микротрещинах или обрыве контактной дорожки на самом кластере. Поскольку все светодиоды подключены последова­тельно, то обрыв или плохой контакт в дорожке кластера яв­ляется вполне существенной причиной для отказа СЛ. Это самая неприятная для монтажника и ремонтника ситуация — ползучая неисправность. Если плату кластера со светодио­дами незначительно деформировать пальцами, то свечение появляется (рис.8), тот же эффект может быть достигнут с помощью постукивания платой кластера по столу.

Внимание! На плате СЛ присутствует опасное напря­жение 220 В / 50 Гц. Поэтому брать подключенную к пита­ющей сети плату СЛ можно только руками в специальных за­щитных диэлектрических перчатках. Либо включать такую лампу через разделительный трансформатор 220 В / 220 В).

Стало очевидно, что придется пропаивать места кон­тактных площадок светодиодов и, при необходимости, кон­тролировать печатные дорожки на плате кластера с помощью лупы на просвет в поисках микротрещин.

Эта неисправность общая и часто встречающаяся для всех производителей кластеров светодиодных ламп. Лидирующие производители кристаллов решают эту проблему по-разному. К примеру, компании Lumileds Lighting и Nichia используют медное теплоотводящее основание. Nichia «приклеивает» кри­сталл к подложке, а технологи фирмы Limileds Lighting исполь­зуют эвтектическую установку. Каждый из методов обладает как положительными, так и отрицательными особенностями.

Пайка кристалла на подложку позволяет снизить тепло­вое сопротивление между кристаллом и корпусом, но при этом возникает диодный контакт между теплоотводящим основанием и кристаллом, что требует обязательной элект­рической изоляции СЛ при одиночном или групповом монтаже на печатную плату. Этот «минус» не только сни­жает технологичность и дела­ет более дорогим производст­во готовых изделий, но в ито­ге увеличивает тепловое со­противление между корпусом светодиода и теплоотводом.

Кремниевая подложка и медное теплоотводящее осно­вание имеют значительно от­личающиеся коэффициенты объемного расширения при нагревании, что при термоциклировании приводит к на­рушению эвтектики, к повреж­дению кристалла и, как след­ствие, к преждевременному старению источника света.

Метод приклеивания кристалла к медному теплоотво­дящему основанию позволяет уменьшить нагрузки на кри­сталл и одновременно обеспечивает лучшую (по сравне­нию с предыдущим методом) его электрическую изоля­цию. При этом снижаются долговечность и надежность СЛ, что, с другой стороны, делает такую продукцию более де­шевой, и более доступной потребителям при прочих рав­ных условиях.

После пропайки с помощью низковольтного (12 В) паяль­ника с тонким жалом удалось полностью локализовать неис­правность. При работе СЛ рабочая температура радиатора охлаждения (теплоотвода) может достигать 80° С. Не реко­мендуется смотреть на горящий светодиод — можно повре­дить глаза. Это иллюстрирует рис.9.

После этого светодиодную лампу рассмотренного типа снова можно использовать по назначению. В исследовании принимали участие светодиодные лампы Camelion LED А60 8,5 Вт, 660 Лм, 830, 220В, Е27 3000К; LED-A60-standard 11 Вт 160-260В Е27 3000K 900Лм (российского производства ООО «ASD»); Jazzway PLED- ЕСО-А60 7W и др.

Выводы

Стандартный гарантийный срок отсчитывается с момен­та приобретения светодиодной лампы через розничную сеть, и составляет 3 года. СЛ для бытовых нужд подходят для боль­шинства светильников с патронами Е14, GU5.3, GU10 и Е27. Хорошим вариантом ламп для общего освещения в доме или квартире станут лампы формы «груша» мощностью 5 и 7 Вт. По световым характеристикам они соответствуют тре­бованиям ГОСТа относительно распространенных ламп накаливания мощностью 40 и 60 Вт. Они имеют угол рассеива­ния света 250°, что позволяет использовать их в низко рас­положенных светильниках (нет «провалов» засветки по бо­кам). Лучшим же решением для встраиваемых точечных све­тильников будут лампы с углом рассеивания света равным 120° (цоколи Gu5.3 и Gu10).

Сегодня производители пытаются удешевить производст­во, и поэтому переходят на теплопроводящую керамику, которая удешевляет производство светодиодных ламп. То есть в кластере используют радиатор не алюминиевый, а из теп­лопроводящей керамики. На практике нередки случаи, когда после очередного включения, примерно через 10-20 минут световой поток такой СЛ снижается на 10-20%. Сей процесс напрямую связан с нагревом корпуса лампы, т.е. после вы­ключения и остывания лампы до комнатной температуры, при повторном включении он повторяется. Кроме того, при «слабой» технологии изготовления СЛ со временем эксплуатации происходит отслаивание дорожек в светодиодном кластере, это приводит к нарушению контакта и неисправности СЛ.

Впрочем, описанная неисправность и устраняется отно­сительно простым способом. Это актуально для тех, кто уме­ет держать в руках паяльник, и кое-что знает о принципах работы светодиодов и источников питания. Всем остальным потребителям поистине сегодня не позавидуешь. При сред­ней стоимости СЛ мощностью 6 Вт в 2…2,5 USD, с учетом часто возникающих неисправностей, и «дешевой» технологии изготовления, им придется нередко облегчать свой кошелек и семейный бюджет.

Поэтому надо не гнаться за дешевизной и за «акциями» снижения цены, а приобретать СЛ проверенного производи­теля, пусть даже и с более существенной стоимостью. Та­ким образом, можно защититься от постоянных ремонтов, по сути, ламп-однодневок.

Еще один совет дам тем, кто выезжает за границу, в Ев­ропу. Покупайте световые приборы там. За примерами далеко ходить не надо. Из 10 СЛ, закупленных мною по слу­чаю в Финляндии (кстати, на сезонной распродаже, а пото­му недорого) за 4 года ни одна не вышла из строя. На лам­пах указан производитель — КНР.

В то время, при прочих равных условиях, приобретен­ные в Санкт-Петербурге «дешевые» СЛ уже неоднократно от­нимали мое время для описанного выше ремонта. Кроме того, отечественные производили, в силу экономических при­чин, в погоне за выгодой откровенно лгут: к примеру, в ха­рактеристиках указан индекс цветопередачи CRI более 80. А на упаковке он скромно не написан. Официальный сайт производителя ASD в характеристиках лампы этой лампы ука­зывает CRI >70. Это значит, что дешевизна пампы обеспе­чивается применением светодиодов с посредственными ха­рактеристиками, которые, в частности, при более низкой се­бестоимости имеют большую светоотдачу в расчете на 1 Вт потребляемой ими мощности. Такая лампа годится только для технического освещения.

Высокий показатель CRI — это естественность восприятия цветов и в общем смысле комфортности восприятия освеще­ния. Это можно проверить путем сравнения ламп ASD с чуть более дорогими лампами (+10…20% цены) имеющих CRI 80-90. В общем, хорошее изделие слишком дешевым не бывает.

Автор: Андрей Кашкаров, г. Санкт-Петербург
Источник: журнал Электрик №12, 2015

Среди потребителей все большей популярностью пользуются различные виды светодиодных устройств. Их применение позволяет сделать освещение более качественным и разнообразным. Светильники этого типа постоянно усовершенствуются, благодаря новым технологиям и материалам, применяемым в производстве. Они по всем показателям превосходят другие виды осветительных приборов. Однако иногда возникают ситуации, когда светодиодная лампа моргает. Это может случиться сразу после покупки или в процессе эксплуатации, во включенном или выключенном состоянии.

Конструкция и принцип работы светодиодной лампы

Прежде чем рассматривать причины неисправностей, следует в общих чертах ознакомиться с конструкцией светодиодной лампы. Она довольно простая и состоит из цоколя, металлического основания, а также платформы, на которую устанавливаются светодиоды. Они закрываются пластиковой защитной полусферой. В конструкцию также входит драйвер, непосредственно занимающийся работой и преобразованием тока.

Принцип действия таких приборов основан на излучении света в результате соединения между собой катода и анода. Оба электрода разделяются полупроводником, изготовленным из специальных материалов. Именно эти материалы непосредственно влияют на качество света, его цветовую гамму и другие показатели.

Светодиодная лампа моргает во включенном состоянии

Сразу после включения лампа загорается на короткое время, а затем гаснет. В большинстве подобных случаев причиной становится неисправный пусковой механизм, который не в состоянии обеспечить в полном объеме преобразование и подачу тока, не может выполнить разгон всей системы. Данная проблема решается простой заменой стартера.

Включенная лампа не отключается, а начинает периодически моргать. Это может произойти из-за пониженного напряжения в питающей сети, неисправностей в системе старта, при резких скачках и перепадах напряжения. В таких случаях снижаются ресурсы, необходимые для регулировки стабильной работы лампы. Снижение величины питающего тока допускается в пределах 5%. Необходимо измерить силу тока в питающей сети и в случае каких-либо отклонений – обратиться в обслуживающую организацию. Подобные скачки напряжения оказывают негативное влияние не только на работу светодиодной лампы, но и на всю имеющуюся бытовую технику. Срок службы осветительных приборов при таком режиме может сократиться более чем на 20%.

Мерцание нередко возникает из-за неисправности системы запуска, установленной в корпусе лампы. Она с большим трудом поддается замене, а в некоторых случаях ее невозможно заменить. Подобное состояние возникает чаще всего в конце срока эксплуатации, что указывает на непригодность лампы к дальнейшему использованию. Скачки и перепады напряжения в сети нередко возникают в результате использования оборудования повышенной мощности. Как правило, это сварочные аппараты, потребляющие большое количество электроэнергии.

Светодиодная лампа моргает в выключенном состоянии

Довольно часто наблюдается такое явление, когда светодиодная лампа продолжает моргать даже при выключенном питании. Как правило, это происходит из-за неисправной проводки или при использовании выключателя с подсветкой. Оба этих фактора приводят к одним и тем же последствиям. В результате прохождения незначительного импульса, подзаряжающего стартер, наступает мигание светодиодной лампочки. Полного запуска не происходит из-за малого количества тока, поэтому свет включается на доли секунды и затем гаснет.

Наиболее простым решением проблемы будет замена выключателя с подсветкой на обычное устройство. Если же это по каким-либо причинам невозможно, необходимо установить дополнительный резистор, мощностью 2 Вт, сопротивлением 50 кОм. За счет него добавится необходимое сопротивление, предотвращающее случайные импульсы. Резистор подключается непосредственно возле выключателя или напрямую к лампе. Для изоляции и крепления резистора применяется специальная термоусадочная трубка.

Одним из вариантов может стать замена одной светодиодной лампы, расположенной возле точки входа напряжения, обычной лампой накаливания. Она забирает на себя все импульсы и, таким образом, предотвращает моргание. В другом случае подсветка устанавливается независимо от выключателя, то есть диод подсветки включается напрямую в сеть. Его свечение будет постоянным, даже при выключенном положении выключателя. Проблема может возникнуть из-за некачественной проводки, поэтому рекомендуется выполнить проверку всех соединений, при необходимости – качественно заизолировать все выявленные места.

Иногда причиной моргания становится неправильная установка выключателя, когда на разрыве устанавливается ноль вместо фазы. Выключенное состояние не прерывает работу лампы, и она будет постоянно моргать под действием постоянной подзарядки. Повышенная влажность также способствует появлению паразитирующих импульсов тока в сети, под действием которых моргает светодиодная лампа. При выборе осветительного прибора следует приобретать продукцию только известных и проверенных фирм-производителей.

В данной заметке приведены более свойственные случаи поломок люминесцентных ламп и методы их ликвидации.

1. Люминесцентная лампочка не зажигается.
Причиной может являться повреждение контакта либо разрыв кабель, обрыв электродов в лампе, повреждение стартера и малое напряжение в сети. Для нахождения и ликвидации неполадки, прежде всего, необходимо поменять лампочку; в случае если она снова не будет гореть, сменить стартер и проверить напряжение наконтактах держателя. При отсутствии напряжения в контактах держателя лампыследует отыскать и ликвидировать разрыв сети и проверить контакты в участках присоединения проводков к балластному сопротивлению и держателю.

2. Люминесцентная лампочка мигает, но никак не загорается, свет наблюдается только лишь с одного конца лампы.
Причиной неполадки может быть замыкание в проводах, держателе либо в выводах самой лампы. Для установления и ликвидации неполадки следует переместить лампочку таким образом, чтобы светящийся и неисправный конец поменялись местами. Если при этом повреждение не будет ликвидировано, то необходимо сменить лампочку либо искать изъян в держателе, либо проводке.

3. В концах люминесцентной лампы заметно бледное оранжевое сверкание, которое топропадает, то снова возникает, однако лампочка не зажигается.
Причина неполадки — присутствие воздуха в лампе. Подобная лампочка подлежит смене.

4. Люминесцентная лампочка первоначально загорается нормально, однако потом прослеживается весьма значительное потемнение ее концов, и она гаснет. Обычно подобное проявление связано с поломкой балластного сопротивления, необеспечивающего нужный режим деятельность люминесцентной лампы. При несоответствии лампы вашему напряжению лучше всего и выбрать подходящий вариант. В данном случае необходимо сменить балластное сопротивление.

5. Люминесцентная лампочка время от времени загорается и гаснет.
Это может произойти впоследствии неполадки лампы либо стартера. Следует сменить лампочку либо стартер.

6. При включении люминесцентной лампы перегорают спирали и чернеют края лампы.
В этом случае необходимо проверить напряжение питающей сети и соответствие его напряжению подключаемой лампы, а кроме того балластное сопротивление. Если напряжение сети отвечает напряжению лампы, то неработоспособно балластное сопротивление, которое должно быть заменено.

Принцип работы люминесцентной лампы