Как продлить срок службы светодиодных ламп

Делаем вечную лампочку

На упаковках светодиодных ламп указывают срок службы 30, 40 или 50 тысяч часов, но многие лампочки не живут и года.

Сегодня я расскажу, как за пять минут без каких либо инструментов модифицировать лампочку так, чтобы её срок службы значительно увеличился.

Прежде всего напомню, что все светодиодные лампочки имеют гарантию от года до семи лет. Если лампочка вышла из строя в течение срока гарантии, её можно обменять в магазине, где она была куплена. Для обмена в больших магазинах, вроде Леруа Мерлен, не потребуется даже чек и упаковка.

В проекте Lamptest.ru я тестирую параметры света ламп, но не могу протестировать надёжность. Я прекрасно понимаю, что для большинства покупателей важнее, чтобы лампочка работала долго, а не какие у неё параметры.

Причины выхода из строя ламп в основном две — выгорание светодиодов и выход из строя конденсаторов.

Если снизить мощность лампы на треть, срок жизни светодиодов значительно возрастёт (разумеется, яркость лампы при этом снизится). Этим мы и займёмся.

В самых дешёвых лампах используются очень плохие конденсаторы, которые не живут и года. Такие лампы модифицировать нет смысла — долго они всё равно не проживут.

Для модификации лучше всего подойдут лампы среднего ценового сегмента (есть шанс, что там конденсаторы получше). Мощность чем выше, тем лучше (ведь после её снижения лампа должна светить достаточно ярко). Оптимальны лампы на 15 Вт. Разумеется, лучше брать лампы с импульсным драйвером, у которых есть встроенный стабилизатор и они светят одинаково ярко при любом напряжении сети.

Существует два типа конструкции ламп — традиционная двухплатная (внутри корпуса плата драйвера, над ней круглая плата со светодиодами) и одноплатная (драйвер расположен прямо на плате со светодиодами, а конденсаторы припаяны к этой плате сзади). Для простой и быстрой модификации нужна лампа с одноплатной конструкцией.

Из своих запасов я нашёл лампы, идеально подходящие для переделки — Navigator NLL-A60-15-230-4K-E27 с датой выпуска 0419 (надеюсь у современных ламп такого типа такая же конструкция). Эта лампа имеет реальную мощность 13.66 Вт, даёт 1210 лм света, имеет индекс цветопередачи CRI(Ra) 83, у неё полностью отсутствует пульсация. Лампа оснащена импульсным драйвером. Такие лампы можно найти в продаже по цене от 120 рублей.

Разумеется, можно взять и модель с тёплым светом NLL-A60-15-230-2.7K-E27.
Первым делом снимаем колпак. У этой лампы его можно просто оторвать рукой (потребуется большое усилие). Под колпаком единая плата. На ней нас интересуют резисторы R1 и R2, они задают ток светодиодов.

Резисторы включены параллельно, их номиналы 2.7 Ом и 5.6 Ом. Аккуратно ломаем резистор R2, всеми силами стараясь не сломать всё вокруг резистора.

Вот и всё. Можно надевать колпак обратно.

Мощность лампы снизилась с 13.66 до 8.83 Вт. Световой поток снизился с 1210 до 925 лм. Теперь лампа способна заменить лампу накаливания 85 Вт, что тоже неплохо. У лампы значительно выросла эффективность: было 89 лм/Вт, стало 105 лм/Вт.

Главное, лампа стала гораздо «холоднее».

Температура корпуса непеределанной лампы достигает 67 градусов, у модифицированной всего 52 градуса.

Температуру на включённых светодиодах тепловизор показывает неправильно, но сравнить вполне можно.

Разница в температуре на светодиодах очень большая — 21 градус.

Светодиоды в модифицированной лампе теперь будут работать очень долго, дело за конденсаторами (им, кстати, тоже будет полегче из-за меньшей температуры внутри лампы). Если они не подведут, эта лампочка будет работать десятилетиями.

Как продлить ресурс автомобильных светодиодных ламп без применения стабилизаторов

Предупреждение: Будет много букв, но вроде все по делу. Статья рассчитана на новичков, умеющих пользоваться паяльником.

Часть 1. Предисловие

Наверное, многие из вас меняли штатные лампы накаливания в плафонах салона, в подсветке номера, в габаритных огнях, в приборной панели и т.д., на светодиодные лампы.

Как правило, при подобных заменах используются уже готовые автомобильные светодиодные лампы, рассчитанные на напряжение 12 вольт.

По сравнению с лампами накаливания, преимущества светодиодных ламп известны, это малое энергопотребление, большой выбор цветов свечения, меньший нагрев, а также существенно больший срок службы.

Однако, для долгой и счастливой жизни светодиода весьма важно, чтобы протекающий через него ток не превышал заданных производителем величин. При превышении максимально допустимого тока, происходит быстрая деградация кристаллов светодиодов, и лампа выходит из строя.

Поэтому, в "правильные" светодиодные лампы уже встроен стабилизатор тока (драйвер). Но такие лампы, как правило, стоят недешево. В связи с этим, в автолюбительской среде гораздо большее распространение получили дешевые светодиодные лампы, не имеющие встроенного стабилизатора. Примеры таких ламп на фото 1:

1. Дешевые автомобильные светодиодные лампы на 12 В.

Из-за отсутствия стабилизатора, такие лампы весьма чувствительны к скачкам напряжения в бортовой сети автомобиля. Кроме того, хитрые узкоглазые производители ламп рассчитывают их параметры, как правило, на максимальное напряжение 12В. Однако, как известно, при работе двигателя напряжение в бортсети составляет 13.5-14.5В. В итоге, светодиодные лампы, не имеющие стабилизатора, часто служат даже меньше, чем обычные лампы накаливания. Особенно это заметно при использовании светодиодных ламп в подсветке номера и в габаритных огнях, когда светодиоды работают в течение длительного времени. Месяц-другой, реже полгода, и лампа начинает мигать, а вскоре и совсем гаснет.

Один из способов продлить жизнь таким лампам — это подключение их через стабилизаторы тока (или напряжения), которые защитят лампы от скачков напряжения в бортовой сети автомобиля и обеспечат требуемый ток. Однако, такой способ имеет ряд существенных недостатков:

Недостаток 1. Для установки стабилизаторов требуется вмешательство в электропроводку автомобиля, на что пойдет не каждый автовладелец, особенно в гарантийный период.

Недостаток 2. По схемотехнике, стабилизаторы делятся на линейные и импульсные. Линейные довольно сильно греются при относительно небольших токах, а импульсные генерируют высокочастотные помехи, которые влияют на качество приема радио.

Недостаток 3. Ламп в автомобиле много, и на каждую (пусть даже группу ламп) поставить стабилизатор проблематично.

Недостаток 4. Возврат к штатным лампам накаливания может потребовать демонтажа ранее установленных стабилизаторов.

Поэтому, в данной статье я предлагаю способ, как существенно продлить срок службы светодиодных ламп, без использования стабилизаторов. Речь пойдет о простой доработке самих светодиодных ламп.

Часть 2. Немного теории

Мне приходилось разбирать множество автомобильных светодиодных ламп. Несмотря на разный внешний вид, тип цоколя и габаритные размеры, практически все недорогие лампы конструктивно похожи, с небольшими вариациями, которые я отмечу далее.

Итак, среднестатистическая автомобильная светодиодная лампа выполнена по типовой схеме, представленной на рис. 2 (приведен пример для 9 светодиодов):

2. Типовая схема светодиодной лампы без стабилизатора, на 9 светодиодов

Обозначение элементов на схеме, слева направо:

R0: Резистор-обманка для системы контроля исправности ламп. О нем я сделаю отдельный материал, здесь его пока не рассматриваем. Этот резистор может присутствовать, а может и нет.
I0 — ток через резистор R0. Добавлено: Резисторы-обманки в светодиодных лампах, плюсы и минусы.

VDS1: Диодный мост. Так как для светодиодов важна полярность подключения, диодный мост позволяет подключать лампу как обычную лампу накаливания, не думая о полярности. Самые дешевые лампы не имеют диодного моста, но, в последнее время, он часто присутствует даже в малогабаритных бесцокольных лампах. Диодный мост установлен в лампу чисто для удобства пользователя.

R1-R3: Токоограничивающие резисторы для цепочек из трех светодиодов HL1.1-HL1.3 и т.д. Эти резисторы задают ток, протекающий через каждую из цепочек светодиодов. Чем больше сопротивление резистора, тем меньше ток через светодиоды.

HL1.1-HL1.3: Цепочка из трех светодиодов. В разных по конструкции светодиодных лампах, количество цепочек и количество светодиодов в цепочке может быть различным, но часто используются именно цепочки из трех светодиодов. На данной схеме для примера показана лампа с тремя цепочками по три светодиода в каждой. Есть лампы, состоящие вообще из одного светодиода, но схемотехника у них такая же.

I1-I3: ток через цепочки, например, I1 — ток через цепочку R1-HL1-HL2-HL3 и т.д. Суммарный ток, потребляемый лампой, равен сумме токов Iобщ=I0+I1+I2+I3.

Чтобы повысить надежность работы лампы, правильно ставить на каждую из цепочек отдельный токоограничивающий резистор R1-R3. В этом случае выход из строя светодиодов в одной из цепочек не повлияет на ток через другие цепочки. Однако, в целях экономии, производители дешевых ламп ставят один общий резистор на все цепочки. Такие лампы менее надежны, но выяснить это суждено уже покупателю. Упрощенная схема лампы с одним токоограничивающим резистором приведена на схеме на рис. 3:

3. Упрощенная схема светодиодной лампы с одним токоограничивающим резистором

От теории перейдем к практике. Я не буду грузить вас сложными расчетами, просто покажу, что и как делать.

Часть 3. Доработка автомобильных светодиодных ламп, не имеющих встроенного стабилизатора тока

Для доработки ламп понадобятся:

1. Паяльные принадлежности — паяльник на 25-40 Вт, флюс, припой.
2. Наличие мультиметра и паяльного фена приветствуется.
3. Набор резисторов требуемой мощности и номиналов. Возможно, для определения типа и номиналов резисторов, придется предварительно разобрать одну лампу для изучения.

Пример 1: Цилиндрические лампы типа C5W или C10W

Отпаиваем металлические контактные колпачки, нагревая их феном или паяльником сбоку, в месте соприкосновения с платой. Под одним из колпачков видим резистор-обманку R0, о нем поговорим в следующей записи (фото 4):

4. Отпаиваем контактные колпачки

На фото 5 слева направо видим диодный мост VDS1, две цепочки светодиодов HL1-HL2 по три светодиода в каждой, и общий токоограничивающий резистор R1. Это означает, что данная лампа выполнена по упрощенной схеме с одним резистором (см. рис. 3).

5. Элементы светодиодной лампы

Для сравнения, на фото 6 приведена более "правильная" лампа, где используются три токоограничивающих резистора, по одному на каждую цепочку:

6. Внизу лампа с тремя токоограничивающими резисторами, вверху — с одним

На фото 7 показана светодиодная лампа со светодиодной матрицей (технология COB). Такие лампы легко отличить по внешнему виду, на них не видно отдельных светодиодов. Для матрицы COB используется один токоограничивающий резистор R1. В данном конкретном случае, это не удешевление:

7. Лампа с COB-матрицей

Доработка лампы очень простая и сводится к замене токоограничивающих резисторов на резисторы большего номинала. Тем самым мы уменьшаем ток через светодиоды, в результате они меньше греются и дольше служат.

Я провел ряд измерений на различных светодиодных лампах, и для себя сделал следующие выводы:

Вывод 1: Большинство дешевых ламп рассчитаны производителем на максимальное напряжение 12В, не более. При работе в реальных условиях, при напряжении в бортсети порядка 13.5-14.5В, светодиоды работают с перегрузкой и быстро выходят из строя.

Вывод 2: Увеличение номинала токоограничивающего резистора в 2-3 раза не сильно сказывается на яркости свечения лампы, но пропорционально снижает ток через светодиоды, чем существенно продлевает их ресурс.

Вывод 3: Даже при уменьшении тока в 3-5 раз по сравнению с исходным, светодиодные лампы светят ярче, чем аналогичные лампы накаливания.

Отпаяв колпачки и получив доступ плате, выпаиваем заводской резистор и вместо него впаиваем свой, с увеличенным сопротивлением.

На фото 8 заводской резистор сопротивлением 22 Ом заменен на резистор сопротивлением 100 Ом (почти в 5 раз больше):

8. Впаиваем резистор с увеличенным сопротивлением.

Подбором номинала резистора можно изготовить лампы для различных применений, например, для освещения салона сделать поярче, в подсветку номера — поменьше яркостью и т.д. Например, на фото 9, для подсветки номера, я поставил резисторы сопротивлением 150 Ом (в 7 раз больше штатного 22 Ом), яркость все равно осталась больше штатных ламп накаливания:

9. Для ламп подсветки номера, сопротивление штатного резистора увеличено в 7 раз

Пример 2. Бесцокольные лампы T10 W5W

Отгибаем контактные усики и разбираем лампу (фото 10):

10. Светодиодная лампа T10 W5W с несколькими светодиодами SMD

Видим, что лампа имеет простейшую конструкцию, без диодного моста, питание на светодиоды подается через один токоограничивающий резистор (фото 11):

11. Примитивная конструкция с одним резистором

Еще одна распространенная разновидность лампы W5W, с одним мощным светодиодом. Разбирается аналогично предыдущему примеру (фото 12):

12. Лампа T10 W5W с одним мощным светодиодом

Здесь в конструкции питание подается через два последовательно включенных резистора. Это сделано для того, чтобы резисторы поменьше грелись (фото 13):

13. Для меньшего нагрева, использовано два резистора вместо одного

Пример 3. Малогабаритные лампы T5 для приборной панели

Как правило, из-за ограниченного размера, в конструкции таких ламп оставлен лишь один светодиод и один токоограничивающий резистор. Разбираются аналогично лампам W5W, путем отгибания усиков (фото 14-15):

14. Лампы для приборной панели 15. Один светодиод и один резистор

Все рассмотренные лампы дорабатываем аналогично, просто заменяем штатные резисторы на свои, с увеличенным в 2-3-5 раз номиналом. Сопротивление резистора подбираем, в зависимости от требуемой яркости свечения.

Часть 4. Некоторые практические советы

Совет 1. В лампах различного размера и конструкции, могут использоваться различные по типу и размеру элементы. Как правило, компоновка деталей лампы довольно плотная, поэтому запаять вместо штатных другие типоразмеры часто бывает затруднительно, из-за ограниченного свободного места. Поэтому, заранее подбирайте подходящие детали, но при этом чтобы мощность нового резистора не была меньше мощности штатного (фото 16):

16. Запаять деталь другого размера не всегда возможно

Совет 2. При работе с паяльным феном, легко повредить горячим воздухом соседние детали, например, светодиоды. Поэтому, перепаивая резисторы, закрывайте другие детали от воздействия горячего воздуха. Я, например, просто прикрывал светодиоды пинцетом (фото 17):

17. При работе феном, прикрывайте соседние детали от горячего воздуха

Совет 3. При выпаивании колпачков ламп C5W и C10W, часть припоя может вытечь. При сборке лампы, для надежной пайки колпачков, можно заранее добавить припоя на контактные пятачки платы, тогда при нагреве припой надежно соединит плату и колпачок.

18. Для более надежной пайки колпачков, можно добавить припой на контактные пятачки

Совет 4. Некоторые лампы со светодиодными матрицами COB, для красоты прикрыты декоративными пластиковыми стеклами. Эти стекла ухудшают теплоотвод, рекомендую их снять, на внешний вид подсветки по факту это никак не влияет, а охлаждаться лампа будет лучше (фото 19):

19. Рекомендую удалить декоративные стекла с матриц COB

И в завершение, небольшой прикол. Интересно, откуда на лампе взялась надпись "КОЛЯ", нанесенная промышленным способом? (фото 20):

20. И в Китае есть свои Коли 🙂

Данная простая доработка позволяет существенно продлить ресурс автомобильных светодиодных ламп, даже без использования стабилизаторов тока или напряжения.

Как доработать светодиодную лампочку и сделать её практически вечной

Если вы хотите сэкономить на счёте за коммунальные услуги, то однозначно нужно заменить все лампы на светодиодные. На сегодняшний день это самый экономичный выбор. Потребление энергии снижается практически в 10 раз. Единственная проблема – в сроке эксплуатации этого прибора. Странно, но при заявленных больших сроках светодиодные лампы служат не так долго, как хотелось бы. И кто, скажите, отсчитывает 30 тысяч часов гарантии, а если прошло всего 26 тысяч – идёт с упаковкой менять лампу? Да точно никто, а этим и пользуются недобросовестные производители. А между тем есть не только способ своими руками починить светодиодный источник света, но и сделать его практически вечным.

Почему перегорают светодиодные лампы

Начнём с очевидного: выход светодиодного осветительного прибора из строя связан с его перегревом. «Какой перегрев, ‒ скажете вы, ‒ если это всего лишь светодиоды, которые практически не нагреваются?»

Но посмотрите на корпус такой лампы: это герметичная конструкция из пластика.

А помимо этого, производители ради привлечения покупательского спроса делают лампы всё мощнее, добавляя светодиоды, и чем их больше, тем хуже ситуация с перегревом. И даже специальные вентиляционные отверстия, которые делаются на некоторых моделях, не спасают ситуацию.

Светодиодную лампу можно починить: как это сделать?

Светодиодная лампа – ремонтопригодный прибор, и об этом знают немногие. Чтобы починить такую лампу, достаточно просто иметь обычный паяльник. Причина прекращения работы чаще всего заключается в том, что перегорает один из светодиодов. Он размыкает цепь, и не горят все остальные. Так что для ремонта достаточно исключить его из цепи.

ФОТО: YouTube.com Внутри вы увидите несколько небольших светодиодов, соединённых в цепь. Один из них перегорел, нужно найти его

ФОТО: YouTube.com Можно определить перегоревший светодиод визуально – на нём будет пятнышко или точка. А можно – с помощью простого самодельного тестера

ФОТО: YouTube.com Собрать его несложно, взяв за основу источник питания для телефона или ноутбука

ФОТО: YouTube.com Перегоревший светодиод нужно просто удалить и замкнуть контакт пайкой

ФОТО: YouTube.com После такой процедуры цепь будет замкнута, и остальные светодиоды снова вернутся к работе. Но практика показывает, что они тоже скоро выйдут из строя ‒ попеременно, один за другим

Как сделать светодиодную лампу вечной

Как вы уже поняли, если понизить ток, то светодиоды перестанут перегреваться и выходить из строя. Это снизит мощность лампы, зато сделает её срок эксплуатации практически бесконечным. И снова при наличии паяльника вы можете решить эту проблему самостоятельно.

ФОТО: YouTube.com Чтобы извлечь микросхему с блоком питания, нужно сначала отпаять питающие проводки

ФОТО: YouTube.com Контакт на цоколе просто вынимается ножом или другим острым предметом

ФОТО: YouTube.com После этих манипуляций содержимое лампы легко вынимается из корпуса. Будьте осторожны, чтобы не повредить конструкцию

ФОТО: YouTube.com Обратите внимание – на микросхеме есть два сопротивления. Они выглядят так или немного иначе, но принцип остаётся

ФОТО: YouTube.com Чтобы снизить ток, вам нужно просто выпаять большее сопротивление из имеющихся. Для этого потребуется паяльник. Удалите микроскопическую деталь и пайкой замкните цепь в этом месте

ФОТО: YouTube.com После этого останется только собрать все части лампы, снова подпаять питание к цепи светодиодов и собрать корпус

В результате такого преобразования лампа будет получать пониженный ток, это будет способствовать тому, что светодиоды не будут перегреваться. Свет станет тусклее, но зато прибор будет служить бесконечно долго, а это и было основной задачей.

Срок службы светодиодных ламп: сколько работает светодиод и как продлить время работы и увеличить ресурс LED светильника

Одним из аргументов продавцов светодиодной продукции является срок службы светодиодов. Приводятся весьма внушительные числа, однако способ их определения не сообщается. Как результат — недоверие потребителя. В конце концов, для оценки экономического эффекта использования светодиодов необходимо понимание того, сколько времени на самом деле будет работать устройство. Постараемся разобраться в этом вопросе.

Для начала поймем, что срок службы привычной лампы накаливания составляет, примерно, 1 000 часов. Это определяется законами физики. Та же физика определяет срок жизни люминесцентных ламп примерно в 5 000 часов.
Производители светодиодной продукции декларируют сроки в 50 000 — 100 000 часов. (Надо отметить, что есть производители, ограничивающиеся более скромными сроками: 35 000 часов.)
Насколько можно доверять этим данным?
Обычно под сроком службы понимается время наработки устройством до отказа. Причем — не обязательно полной неработоспособности устройства: это может быть и снижение показателей устройства ниже заявленного уровня. При определении срока службы светодиодного устройства принимается следующий параметр: падение светового потока ниже определенного значения. Как правило — это снижение светового потока на 30% (иногда — на 50%) от первоначального.
Эти параметры, чаще всего, не указаны в технической и сопроводительной документации, что может ввести в заблуждение потребителя.
Даже если ситуация с порогом уменьшения светового потока LED-устройства ясна, это вовсе не означает, что Вы получили исчерпывающую информацию об истинном сроке службы светодиодов. Наиболее распространенный срок жизни LED, который заявляется в рекламных материалах — 50000 часов, то есть более 5 лет при непрерывной работе. Понятно, что столь долгосрочных исследований никто не проводил: смена модельного ряда чипов происходит гораздо быстрее.
Как же были получены эти цифры? Производятся испытания светодиода в условиях, близких к экстремальным: сила тока, температура кристалла доводятся до максимальных допустимых расчетных значений. В течение относительно небольшого периода времени контролируются основные характеристики светодиода, точнее — их изменение во времени. Далее следует прогнозирование развития событий во времени на основе полученных результатов, проще говоря — экстраполяция.
На сегодняшний день отсутствует единый стандарт испытания и сертификации светодиодов.

Многие производители пользуются стандартом JESD, предложенным американской организацией JEDEC.Светодиоды тестируются в режиме максимального тока в течение 1008 часов.
При этом принимается, что светодиод вышел из строя, если:

• изменение напряжения смещения превысило 200 мВ,
• световой поток уменьшился более чем на 15 %,
• произошло короткое замыкание в образце,
• произошел разрыв цепи в образце.

Любое из указанных событий является достаточным для признания образца светодиода вышедшим из строя.

Современные методы позволяют с высокой точностью прогнозировать срок службы устройства. Однако практика может расходиться с теорией.

Дело в том, что срок службы светодиода определяется комбинацией следующих факторов:

• деградация кристалла;
• старение люминофора;
• механические повреждения (как результат избыточного нагрева, деформации и т.д.);
• изменение светопропускаемости (помутнение) оптики.

Для начала вспомним, что светодиод белого свечения — это кристалл синего излучения, покрытый соответствующим люминофором. Именно комбинация спектров этих компонентов воспринимается нами как белый свет.

Деградация кристалла приводит к уменьшению излучаемого им света. В основе этого — рост количества дефектов кристаллической решетки. При этом дефектные области, перестав излучать свет, продолжают потреблять энергию и выделять ее в виде тепла.
Кроме того, диффузию материала подложки в кристалл — под действием электричества — никто не отменял. Это — еще одна причина повреждения кристаллической структуры светодиода.
В результате деградации кристалла происходит следующее: ток начинает течь через те участки, которые не излучают свет, и, как следствие, уменьшаются напряжение, выделяемое на светодиоде, и мощность.
Скорость деградации кристалла очень сильно зависит от тока, пропускаемого через светодиод, и от температуры кристалла. При номинальных значениях этих параметров срок службы светодиодов достигает расчетных значений. Превышение хотя бы одного из них существенно ускоряет деградацию кристалла.
Кстати, превышение максимального тока дает еще и увеличение светового потока, что позволяет недобросовестным производителям предлагать продукцию с уникальными характеристиками по сравнительно низкой цене. А то, что светодиоды в их изделиях «умрут» достаточно быстро — так это проблема покупателя.

Скорость старения люминофора зависит, в первую очередь, от его рабочей температуры. А поскольку люминофор наносится, как правило, на кристалл, то — от температуры, до которой он — кристалл — нагревается в процессе работы.
Таким образом, скорость старения люминофора напрямую зависит от качества теплоотведения от кристалла светодиода.
Старение люминофора приводит как к снижению яркости свечения, так и к смещению излучения светодиода в синюю часть спектра.

В основе механических повреждений лежат, как правило, низкое качество технологического процесса и/или его несоблюдение, механические воздействия в процессе эксплуатации прибора.
Проявления: разрыв паяных и иных соединений, ведущие к обрыву цепи, нарушению механического контакта кристалла с теплоотводящей подложкой (повышение температуры кристалла и… см. выше).
Для защиты от деформаций, возникающих в процессе эксплуатации, многие производители стали заливать кристаллы силиконом. Его упругость позволяет равномерно распределить нагрузки на всю конструкцию и существенно снизить вероятность механического повреждения изделия, соединения кристалла и проводников.

Помутнение первичной оптики.

Оптика светодиодов, в том числе и первичная, изготавливается из полимеров: силикона, пластмасс.
Изменение ее оптических свойств связано с несколькими факторами:

• воздействие ультрафиолета;
• воздействие высокой температуры;

Воздействие ультрафиолета актуально только для светодиодов белого свечения, выполненных на базе ультрафиолетовых кристаллов, покрытых трехцветным люминофорам. Такие светодиоды, на данный момент, мало распространены. Воздействие внешнего ультрафиолета, при качественном проектировании светильника, незначительно.
Воздействие высокой температуры кристалла является основной причиной помутнения первичной оптики светодиода. Как видим, температура кристалла оказывает воздействие на несколько факторов, определяющих срок жизни светодиода.
Многие модели светодиодов вообще не имеют первичной оптики, что позволяет увеличить срок их жизни.

Светодиодные ленты — одна из наиболее популярных систем освещения, отличающаяся компактным размером, разнообразной конфигурацией и низким расходом электроэнергии. В связи с этим у многих пользователей Украины возникает вопрос, на какой срок эксплуатации рассчитаны диоды и можно ли его продлить.

От чего зависит срок службы светодиодной ленты?

Одним из факторов, влияющих на продолжительность работы светодиодов, является цвет. В каталоге Modern Light или любого другого сайта нет светильников с естественным белым светом. Естественным путем выращиваются только кристаллы желтого, зеленого, синего и красного цвета. Белый цвет получают из синего светодиода, внутрь которого помещают желтый люминофор. Из-за этого белые диоды считаются самыми недолговечными.

На продолжительность работы LED-устройства также влияет мощность, качество используемых материалов, технология производства.

Средний срок службы светодиодных лент

Для начала рассмотрим обычную лампу накаливания. Срок ее службы начинается в момент вкручивания в светильник и заканчивается перегоранием. Он может длиться как 15 минут, так и 15 лет. Но в среднем такой прибор рассчитан на 1000 часов работы.

В отличие от ламп накаливания диоды не перегорают, а тускнеют. С момента их подключения до полного затухания может пройти несколько лет. Это объясняется наличием примесей, которые изменяют структуру кристалла. В результате испускаемая им энергия преобразуется не в свет, а в тепло. Именно поэтому срок службы светодиодной ленты — это период, начинающийся в момент ее первого подключения и заканчивающийся снижением яркости на 30 %.

Тесты, проведенные на устройствах SMD 5050, показали, что:

• срок службы белого светодиода — 50000 часов (через 15000 часов яркость падает на 35 %);
• срок службы зеленого и синего светодиода — 70000 часов (через 25000 часов яркость падает на 15 %);
• срок службы желтого и красного светодиода — 90000 часов.

Белые диоды служат гораздо меньше. Это обусловлено наличием все того же люминофора, который ухудшает тепловые характеристики светодиодных кристаллов.

Как увеличить срок службы светодиодов?

Производители гарантируют не менее 100000 часов работы светодиодной ленты. Чтобы продлить этот срок или хотя бы не уменьшить его, необходимо:

• покупать исключительно сертифицированные LED-устройства;
• обращать внимание на конструкцию и технологию изготовления;
• правильно проектировать систему освещения;
• соблюдать правила эксплуатации и рекомендации производителя.

Кроме того, в помещениях, в которых будут использоваться диоды, необходимо поддерживать оптимальную температуру, влажность, чистоту и вентиляцию воздуха.

Несмотря на бытующее мнение, светодиодные ленты — это не «вечный» источник света. Прежде чем заказать их, нужно понять, что ресурс у них ограничен. Поэтому чтобы сохранить или даже увеличить его, следует соблюдать правила эксплуатации и рекомендации производителя.

Предупреждение: Будет много букв, но вроде все по делу. Статья рассчитана на новичков, умеющих пользоваться паяльником.

Часть 1. Предисловие

Наверное, многие из вас меняли штатные лампы накаливания в плафонах салона, в подсветке номера, в габаритных огнях, в приборной панели и т.д., на светодиодные лампы.

Как правило, при подобных заменах используются уже готовые автомобильные светодиодные лампы, рассчитанные на напряжение 12 вольт.

По сравнению с лампами накаливания, преимущества светодиодных ламп известны, это малое энергопотребление, большой выбор цветов свечения, меньший нагрев, а также существенно больший срок службы.

Однако, для долгой и счастливой жизни светодиода весьма важно, чтобы протекающий через него ток не превышал заданных производителем величин. При превышении максимально допустимого тока, происходит быстрая деградация кристаллов светодиодов, и лампа выходит из строя.

Поэтому, в «правильные» светодиодные лампы уже встроен стабилизатор тока (драйвер). Но такие лампы, как правило, стоят недешево. В связи с этим, в автолюбительской среде гораздо большее распространение получили дешевые светодиодные лампы, не имеющие встроенного стабилизатора. Примеры таких ламп на фото 1:

Из-за отсутствия стабилизатора, такие лампы весьма чувствительны к скачкам напряжения в бортовой сети автомобиля. Кроме того, хитрые узкоглазые производители ламп рассчитывают их параметры, как правило, на максимальное напряжение 12В. Однако, как известно, при работе двигателя напряжение в бортсети составляет 13.5-14.5В. В итоге, светодиодные лампы, не имеющие стабилизатора, часто служат даже меньше, чем обычные лампы накаливания. Особенно это заметно при использовании светодиодных ламп в подсветке номера и в габаритных огнях, когда светодиоды работают в течение длительного времени. Месяц-другой, реже полгода, и лампа начинает мигать, а вскоре и совсем гаснет.

Один из способов продлить жизнь таким лампам — это подключение их через стабилизаторы тока (или напряжения), которые защитят лампы от скачков напряжения в бортовой сети автомобиля и обеспечат требуемый ток. Однако, такой способ имеет ряд существенных недостатков:

Недостаток 1. Для установки стабилизаторов требуется вмешательство в электропроводку автомобиля, на что пойдет не каждый автовладелец, особенно в гарантийный период.

Недостаток 2. По схемотехнике, стабилизаторы делятся на линейные и импульсные. Линейные довольно сильно греются при относительно небольших токах, а импульсные генерируют высокочастотные помехи, которые влияют на качество приема радио.

Недостаток 3. Ламп в автомобиле много, и на каждую (пусть даже группу ламп) поставить стабилизатор проблематично.

Недостаток 4. Возврат к штатным лампам накаливания может потребовать демонтажа ранее установленных стабилизаторов.

Поэтому, в данной статье я предлагаю способ, как существенно продлить срок службы светодиодных ламп, без использования стабилизаторов. Речь пойдет о простой доработке самих светодиодных ламп.

Часть 2. Немного теории

Мне приходилось разбирать множество автомобильных светодиодных ламп. Несмотря на разный внешний вид, тип цоколя и габаритные размеры, практически все недорогие лампы конструктивно похожи, с небольшими вариациями, которые я отмечу далее.

Итак, среднестатистическая автомобильная светодиодная лампа выполнена по типовой схеме, представленной на рис. 2 (приведен пример для 9 светодиодов):

Обозначение элементов на схеме, слева направо:

VDS1: Диодный мост. Так как для светодиодов важна полярность подключения, диодный мост позволяет подключать лампу как обычную лампу накаливания, не думая о полярности. Самые дешевые лампы не имеют диодного моста, но, в последнее время, он часто присутствует даже в малогабаритных бесцокольных лампах. Диодный мост установлен в лампу чисто для удобства пользователя.

R1-R3: Токоограничивающие резисторы для цепочек из трех светодиодов HL1.1-HL1.3 и т.д. Эти резисторы задают ток, протекающий через каждую из цепочек светодиодов. Чем больше сопротивление резистора, тем меньше ток через светодиоды.

HL1.1-HL1.3: Цепочка из трех светодиодов. В разных по конструкции светодиодных лампах, количество цепочек и количество светодиодов в цепочке может быть различным, но часто используются именно цепочки из трех светодиодов. На данной схеме для примера показана лампа с тремя цепочками по три светодиода в каждой. Есть лампы, состоящие вообще из одного светодиода, но схемотехника у них такая же.

I1-I3: ток через цепочки, например, I1 — ток через цепочку R1-HL1-HL2-HL3 и т.д. Суммарный ток, потребляемый лампой, равен сумме токов Iобщ=I0+I1+I2+I3.

Чтобы повысить надежность работы лампы, правильно ставить на каждую из цепочек отдельный токоограничивающий резистор R1-R3. В этом случае выход из строя светодиодов в одной из цепочек не повлияет на ток через другие цепочки. Однако, в целях экономии, производители дешевых ламп ставят один общий резистор на все цепочки. Такие лампы менее надежны, но выяснить это суждено уже покупателю. Упрощенная схема лампы с одним токоограничивающим резистором приведена на схеме на рис. 3:

От теории перейдем к практике. Я не буду грузить вас сложными расчетами, просто покажу, что и как делать.

Часть 3. Доработка автомобильных светодиодных ламп, не имеющих встроенного стабилизатора тока

Для доработки ламп понадобятся:

1. Паяльные принадлежности — паяльник на 25-40 Вт, флюс, припой.
2. Наличие мультиметра и паяльного фена приветствуется.
3. Набор резисторов требуемой мощности и номиналов. Возможно, для определения типа и номиналов резисторов, придется предварительно разобрать одну лампу для изучения.

Пример 1: Цилиндрические лампы типа C5W или C10W

Отпаиваем металлические контактные колпачки, нагревая их феном или паяльником сбоку, в месте соприкосновения с платой. Под одним из колпачков видим резистор-обманку R0, о нем поговорим в следующей записи (фото 4):

На фото 5 слева направо видим диодный мост VDS1, две цепочки светодиодов HL1-HL2 по три светодиода в каждой, и общий токоограничивающий резистор R1. Это означает, что данная лампа выполнена по упрощенной схеме с одним резистором (см. рис. 3).

Для сравнения, на фото 6 приведена более «правильная» лампа, где используются три токоограничивающих резистора, по одному на каждую цепочку:

На фото 7 показана светодиодная лампа со светодиодной матрицей (технология COB). Такие лампы легко отличить по внешнему виду, на них не видно отдельных светодиодов. Для матрицы COB используется один токоограничивающий резистор R1. В данном конкретном случае, это не удешевление:

Доработка лампы очень простая и сводится к замене токоограничивающих резисторов на резисторы большего номинала. Тем самым мы уменьшаем ток через светодиоды, в результате они меньше греются и дольше служат.

Я провел ряд измерений на различных светодиодных лампах, и для себя сделал следующие выводы:

Вывод 1: Большинство дешевых ламп рассчитаны производителем на максимальное напряжение 12В, не более. При работе в реальных условиях, при напряжении в бортсети порядка 13.5-14.5В, светодиоды работают с перегрузкой и быстро выходят из строя.

Вывод 2: Увеличение номинала токоограничивающего резистора в 2-3 раза не сильно сказывается на яркости свечения лампы, но пропорционально снижает ток через светодиоды, чем существенно продлевает их ресурс.

Вывод 3: Даже при уменьшении тока в 3-5 раз по сравнению с исходным, светодиодные лампы светят ярче, чем аналогичные лампы накаливания.

Отпаяв колпачки и получив доступ плате, выпаиваем заводской резистор и вместо него впаиваем свой, с увеличенным сопротивлением.

На фото 8 заводской резистор сопротивлением 22 Ом заменен на резистор сопротивлением 100 Ом (почти в 5 раз больше):

Подбором номинала резистора можно изготовить лампы для различных применений, например, для освещения салона сделать поярче, в подсветку номера — поменьше яркостью и т.д. Например, на фото 9, для подсветки номера, я поставил резисторы сопротивлением 150 Ом (в 7 раз больше штатного 22 Ом), яркость все равно осталась больше штатных ламп накаливания:

Пример 2. Бесцокольные лампы T10 W5W

Отгибаем контактные усики и разбираем лампу (фото 10):

Видим, что лампа имеет простейшую конструкцию, без диодного моста, питание на светодиоды подается через один токоограничивающий резистор (фото 11):

Еще одна распространенная разновидность лампы W5W, с одним мощным светодиодом. Разбирается аналогично предыдущему примеру (фото 12):

Здесь в конструкции питание подается через два последовательно включенных резистора. Это сделано для того, чтобы резисторы поменьше грелись (фото 13):

Пример 3. Малогабаритные лампы T5 для приборной панели

Как правило, из-за ограниченного размера, в конструкции таких ламп оставлен лишь один светодиод и один токоограничивающий резистор. Разбираются аналогично лампам W5W, путем отгибания усиков (фото 14-15):

Все рассмотренные лампы дорабатываем аналогично, просто заменяем штатные резисторы на свои, с увеличенным в 2-3-5 раз номиналом. Сопротивление резистора подбираем, в зависимости от требуемой яркости свечения.

Часть 4. Некоторые практические советы

Совет 1. В лампах различного размера и конструкции, могут использоваться различные по типу и размеру элементы. Как правило, компоновка деталей лампы довольно плотная, поэтому запаять вместо штатных другие типоразмеры часто бывает затруднительно, из-за ограниченного свободного места. Поэтому, заранее подбирайте подходящие детали, но при этом чтобы мощность нового резистора не была меньше мощности штатного (фото 16):

Совет 2. При работе с паяльным феном, легко повредить горячим воздухом соседние детали, например, светодиоды. Поэтому, перепаивая резисторы, закрывайте другие детали от воздействия горячего воздуха. Я, например, просто прикрывал светодиоды пинцетом (фото 17):

Совет 3. При выпаивании колпачков ламп C5W и C10W, часть припоя может вытечь. При сборке лампы, для надежной пайки колпачков, можно заранее добавить припоя на контактные пятачки платы, тогда при нагреве припой надежно соединит плату и колпачок.

Совет 4. Некоторые лампы со светодиодными матрицами COB, для красоты прикрыты декоративными пластиковыми стеклами. Эти стекла ухудшают теплоотвод, рекомендую их снять, на внешний вид подсветки по факту это никак не влияет, а охлаждаться лампа будет лучше (фото 19):

И в завершение, небольшой прикол. Интересно, откуда на лампе взялась надпись «КОЛЯ», нанесенная промышленным способом? (фото 20):

Данная простая доработка позволяет существенно продлить ресурс автомобильных светодиодных ламп, даже без использования стабилизаторов тока или напряжения.