Почему светодиодная лампа перегорает раньше указанного срока эксплуатации

перегоревшие LED лампы

Когда человек задается подобным вопросом, то он уже оказался в неблагоприятной ситуации и начинает анализировать причины возникшей поломки, интуитивно ищет выход из создавшегося положения, стремится исключить неоправданные денежные затраты.

С этой целью в статье собраны советы домашнему мастеру по выбору конструкции светодиодной лампы и правилам ее эксплуатации, выполнение которых позволяет полностью осуществить заявленный производителем ресурс работы светодиодов. Они дополняются поясняющими картинками, схемами и видеороликом.

Эти рекомендации собраны в результате многолетнего опыта электрика и экспертной оценки материалов из различных источников.

Чтобы понять почему перегорает светодиодная лампа раньше заявленного срока необходимо немного погрузиться в теорию.

Как работает светодиод

Излучение света происходит во время прохождения электрического тока по p-n переходу полупроводника.

Работа светодиода

Светодиод пропускает ток прямой полярности и блокирует обратный от источника напряжения. Его подбирают опытным путем с учетом величины светового потока и теплотехнических процессов.

Величину приложенного напряжения к электродам (аноду и катоду) ограничивают возможности полупроводника — внутреннее электрическое сопротивление p-n перехода.

Выходные характеристики

Светодиодная лампа состоит из большого количества светодиодов, объединенных в одном корпусе и подключённых к источнику напряжения через встроенный блок питания.

Конструкция светодиодной лампы

Все вместе они обеспечивают:

  • световую отдачу;Световая отдача
  • цветовую температуру;Цветовая температура
  • определенный угол рассеивания светового потока.Угол рассеивания

Эти характеристики опубликованы отдельной статьей. Их качество зависит от условий эксплуатации и конструкции лампы.

Что ограничивает ресурс работы

Производители заявляют, что светодиодная лампа способна светить 50 тысяч часов.

Гарантии на светодиодную лампу

У обычного потребителя она довольно часто не дорабатывает этот срок и собирается коллекция из большого количества перегоревших источников света с поврежденными светодиодами или драйверами.

Перегоревшие светодиоды в светильнике

Возникают резонные вопросы:

  • почему перегорает светодиодная лампа раньше заявленного срока;
  • что необходимо учитывать при ее покупке и эксплуатации.

Для ответа на них следует понять, что на работу светодиода оказывают влияние:

  • величина протекающего по полупроводниковому переходу электрического тока;
  • теплотехнические процессы, основанные на балансе выделяемого тепла в светодиоде и драйвере с возможностями его удаления с кристалла полупроводника во внешнюю среду.

Как электрический ток влияет на характеристики лампы

Рассмотрим две рабочие зависимости светодиода, связанные:

  1. Со световым потоком;
  2. С нагревом конструкции.

Характеристика светового потока светодиода

Его значение возрастает при увеличении силы тока, протекающего по полупроводниковому переходу, но идеальная линия ограничивается тепловыми потерями.

Световой поток светодиода

Нагрев конструкции

Благодаря действию закона Джоуля-Ленца при увеличении тока резко возрастает выделение тепла и происходит нагрев токопроводящих элементов. Это приводит к нагреву полупроводникового слоя светодиода и снижению светового потока.

Зависимость светового потока светодиода от температуры

О сопротивлении полупроводника

При прямом приложении напряжения к светодиоду в нем возникает электрический ток, величина которого описывается нелинейной характеристикой. Он резко возрастает при незначительном повышении разности потенциалов на электродах.

Зависимость прямого падения-напряжения от тока

Эта особенность полупроводникового перехода значительно осложняет процесс его эксплуатации и диктует необходимость точной стабилизации тока, а не напряжения специальными электронными модулями — драйверами. Их принцип работы и конструкция значительно влияют на ресурс работы светодиодной лампы. Приходим к трем выводам:

  1. Возрастание тока через полупроводниковый переход увеличивает не только световой поток, но и тепловые потери;
  2. Нагрев конструкции снижает световой поток;
  3. Для соблюдения ресурса светодиодной лампы необходима качественная стабилизация питающего тока специальными драйверами.

О теплотехнических процессах

Работа светодиода ухудшается по мере его нагрева. Поэтому вся конструкция нуждается в надежном отводе тепла с рассеиванием в окружающую среду.

Схема отвода тепла в светодиоде

С этой целью используются различные виды радиаторов. Им необходимо создать оптимальные условия для надежной работы.

Если светодиодная лампа расположена в замкнутом пространстве, в котором заблокирована возможность циркуляции воздуха, то ее радиатор станет постоянно нагреваться, а отдавать поступающее тепло в окружающую среду не сможет. Это приведет к преждевременному перегоранию светодиодов.

Решить такую проблему можно обдувом или естественной вентиляцией.

Выбор конструкции светодиодной лампы

Производство полупроводниковой продукции основано на использовании автоматизированных линий с роботами, выполняющими технологические операции в непрерывном режиме по заданным алгоритмам с высокой степенью точности. Ручного труда там нет. Такие заводы массово сконцентрированы в Китае, хотя имеются и в других странах.

Ведущие мировые производители светодиодных ламп работают по контрактам с китайскими коллегами. Они качественно отбирают электронную продукцию за счет проведения жестких тестов, приобретают только ту, которая проходит испытания. Вопросом ликвидации брака они не занимаются.

Это совсем другая сфера деятельности для предприимчивых бизнесменов, способных извлечь прибыль даже из неликвидной продукции. Одно из простых решений — продать ее по более низкой цене.

При выпуске светильников из неликвидных светодиодов можно не особо заботиться о качестве остальных компонентов конструкции, например:

  • использовать простейший драйвер без качественной стабилизации тока;
  • установить дешевый радиатор с низким теплоотводом или вообще отказаться от него;
  • применить упрощенную технологию «холодной пайки» на контактных площадках.

Изготовленная по упрощенной технологии светодиодная лампа будет работать, но может реагировать даже на коммутации тока от выключателей в квартире. Их блок питания не всегда способен сглаживать подобные пульсации напряжения.

Чтобы не заниматься рекламой определенных брендов светодиодных ламп хочется обратить внимание при их покупке на:

  • предоставление гарантий продавцом и степень доверия к его работе по отзывам покупателей;
  • сроки и условия замены перегоревшей светодиодной лампы у продавца.

Если возникают сомнения по этим вопросам, то покупку лучше совершить в более надежном месте.

Приобретая светодиодные лампы через интернет на китайских сервисах можно получить по почте хорошую продукцию или со скрытым браком. Поэтому такой способ покупки требует определенного опыта, тщательного изучения репутации продавца и его товара.

Соблюдение режимов эксплуатации

Даже качественно сделанная светодиодная лампа перегорает при неблагоприятных условиях. Они создаются:

  • дефектами бытовой проводки;
  • скачками питающего напряжения;
  • нарушениями теплового режима светодиодов.

О качестве бытовой проводки

Особенно актуален этот вопрос в домах старой постройки с двухпроводной системой электроснабжения по схеме TN-C. Алюминиевые жилы в них уже изношены, изоляция состарилась от времени и чрезмерных нагрузок, а контактные винтовые соединения ослабили ужим.

Старая проводка

Эти нарушения действуют в комплексе. Места плохих контактов греются, искрят, подгорают. Повышенная температура передается на светодиодную лампу.

Из-за ухудшенных контактных соединений выключателей во время коммутации электрических цепей создаются импульсы токов и напряжения, воздействующие на все оборудование.

Усугубляют ситуацию периодически возникающие в сети перенапряжения, связанные с апериодическими составляющими импульсов от включения в работу мощных реактивных нагрузок (электродвигатели, трансформаторы и подобное оборудование) или проникновение в проводку последствий грозовых разрядов.

Качественно выполненные драйверы способны противостоять большинству появлений подобных неисправностей, но простые и дешевые чаще всего пропустят часть опасных импульсов напряжения на светодиод.

Во всех этих случаях светодиодная лампа станет работать в запредельном режиме, что снизит ее ресурс. Исправить ситуацию необходимо проведением комплексного обслуживания действующей электропроводки или ее полной заменой в комплексе с правильной настройкой автоматических защит.

Роль защитных устройств и автоматики

Ликвидация ненормальных режимов, при которых перегорают светодиодные лампы, возложена на защиты:

  • автоматические выключатели, препятствующие развитию коротких замыканий и перегрузок в подключенной схеме;
  • Вид времятоковой характеристики у автоматического выключателя

  • реле контроля напряжения, являющееся надежной защитой от отгорания нуля в трехфазной цепи и контролирующее уровень входного сигнала в заданном рабочем диапазоне;
  • Реле контроля напряжения

  • ограничители перенапряжения, срезающие входные импульсы от проникающих грозовых разрядов.
  • УЗИП

О защите варистором

Его применение позволяет сохранить работоспособность практически всех ответственных электронных схем при импульсах перенапряжения. Для цепей питания светодиодной лампы можно подобрать варистор под номинал рабочей сети.

Устройство варистора

Он обладает нелинейной зависимостью вольтамперной характеристики, которая при превышении допустимого уровня напряжения обеспечивает пробой внутреннего сопротивления и шунтирование высокого входного сигнала на внутреннюю схему. Высоковольтный импульс срезается и не проходит на светодиодную лампу.

ВАХ варистора

5 рекомендаций для самодельщиков

Учитывайте, что деградация светодиодной лампы происходит при недопустимом токе через полупроводниковый переход, чем создаются условия для жестокого температурного режима кристаллов. Необходимо обеспечивать щадящую работу светодиодам при допустимых токовых нагрузках и хорошем отводе тепла. Для этого:

  1. Выбирайте светильники с вентиляционными отверстиями в корпусе колбы из поликарбоната или открытые конструкции типа кукуруза (без внешнего покрытия с алюминиевыми платами, которые служат хорошими радиаторами для отвода тепла).
  2. Светодиоды серий SMD 5730 или 3630 неплохо зарекомендовали себя в конструкции светодиодной лампы.
  3. Замена в драйвере «кукуруза» плёночных конденсаторов с напряжением 400 В 175 нф аналогом на 450 В и 130 нф позволяет снизить ток через полупроводниковый переход и уменьшить его нагрев.
  4. Замена электролита конденсатором большей емкости устраняет пульсации света.
  5. Повысить кпд светодиодной лампы можно удалением из штатной схемы драйвера резисторов, которые снимают напряжение с конденсатора во время выключения.

Проведенные мероприятия приведут к незначительному снижению светового потока, но уменьшат температурный режим примерно до +40О С. Это обеспечит длительную работу светодиодной лампы.

В качестве дополнительного материала рекомендую посмотреть видеоролик владельца Паяльник TV «Ремонт светодиодной лампы». Он предлагает довольно простое, но не полное решение этой проблемы.









Если у вас остались дополнительные вопросы, то задавайте их в комментариях.

Ссылка на основную публикацию