Почему перегорают светодиоды в автомобиле?

Почему перегорают светодиодные лампочки. Часто в фарах машины. Рассказываю на пальцах

Вроде прогресс, вроде появились светодиодные лампочки, и кажется что проблема с габаритами — противотуманными фарами, да и головным освещением почти решена! НО на практике получается все совершенно по-другому. Габаритные LED огни (которые куплены у китайских собратьев) через сайты или же через наших «перепродажников» перегорают еще быстрее чем лампочки накаливания, особенно часто в габаритных огнях. НО почему? Что же это такое и где хваленый ресурс в несколько лет. Сегодня подробно расскажу суть процесса, также будет полезная видео версия в конце статьи. Так что читаем – смотрим …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

• Чего больше всего боятся светодиоды
• Про стабилизирующие питание элементы
• Почему горят светодиоды в габаритах
• Мой эксперимент
• Как уберечь светодиоды
• ВИДЕО ВЕРСИЯ — СОВЕТУЮ.

Не всегда светодиодные лампочки просто перегорают, иногда они подмигивают (аля — стробоскоп). И вот едет такая машина и вся моргает как новогодняя елка, СМОТРИТСЯ ПРОСТО УЖАСТНО. Если побродить по форумам, то такой «прикол» случается сплошь и рядом, а некоторым «особо везучим» уже через пару дней приходится выкидывать лампочки. Чтобы понять весь процесс выхода из строя, предлагаю вам немного теории.

Чего больше всего боятся светодиоды

Я сейчас не буду лезть в дебри, рассказывать из чего состоит этот источник света (вы же сюда не за этим пришли). Вам просто нужно понять от чего он «умирает», причем быстро:

• Это температура. Кристаллы диодов рассчитаны строго определенно на нужный им температурный режим. Если его превысить то кристалл очень быстро деградирует, срок его службы сокращается в разы, если не в десятки раз. Если утрировать – светить будет ярко, но не долго. Вот почему сейчас на многих лампах есть алюминиевые или даже с «кулерами» системы охлаждения, банально держат температуру в нужных рамках, продлевая НАМНОГО срок службы лампы. Как заверяют некоторые производители, нормальный температурный режим находится в пределах + 35, +40 градусов.
• Строго определенный ток.Светодиоды питаются строго определенным током, который указывается производителем, меньше подавать — можно, а вот больше – нельзя. Иначе очень быстрая деградация (опять же сильный разогрев) и выход из строя. Вот почему в строении LED ламп есть определенный элемент, который ограничивает и стабилизирует (не дает скачков) до рамок производителя, которые он заложил.
• Строго определенное напряжение. Идеальное считается в 12,0В, что почти идеально когда автомобиль стоит и не работает, однако и тогда там 12,5-12,7В если конечно ваш АКБ не разряжен почти полностью. Но после пуска, начинает работать генератор, выдавая 14,2 – 15В, а это так на минуточку почти на 20% больше, чем нужно светодиоду.

Если строго соблюдать эти правила, то работать такие лампы будут очень и очень долго. Действительно 20 — 25000 часов (если быстрее электроника не погорит).

Про стабилизирующие питание элементы

Собственно тут есть также два больших лагеря, и про это ОЧЕНЬ важно отметить:

• Дорогие лампы. Обычно устанавливают в головной свет, бывают со встроенным стабилизатором, в народе его называют «драйвером» (где даже читал, называют – «блоком розжига», хотя это не правильно). Здесь все более-менее хорошо, причем сейчас на рынок выходят серьезные игроки, такие как PHILIPS, OSRAM и прочие которые дают достаточно хорошие гарантии на лампы, то есть гореть БУДУТ ДОЛГО. Но тут опять же есть подпольный Китай, а вот с ним все не так стабильно, могут радиатор поставить мелкий, лампа все равно будет перегреваться, кулера встают, стабилизаторы сделаны не пойми из чего, берете как «кота в мешке». НО все же гореть могут ДОЛГО (приближаемся к заветной мечте).
• Дешевые и мелкие лампы. Такие устанавливаются в габариты, в подсветку номера, салона, «приборной доски» и прочее. Здесь как вы понимаете, таких стабилизаторов быть попросту не может, ибо корпус не поместится в цоколь или место крепления. В них стоит обычный резистор (за 3 копейки), это не стабилизатор, а просто ограничитель тока.

ТО есть если подвести итог, стабилизаторы (они же драйверы) и обычные резисторы.

Почему горят светодиоды в габаритах

Разговор пойдет именно о лампах W5W. Собственно, все уже можно понять из информации сверху. Однако стоит подвести как бы черту.

Конечно, это неправда что нет нормальных LED ламп для габаритов, реально есть, однако они именитых фирм таких как PHILIPS, OSRAM и прочих, стоят они запредельно, зачастую могут доходить до 1000-1500 рублей. Зато с электроникой у них все в порядке, они могут ограничивать как по силе тока, так и по напряжению. Разогрев практически отсутствует и работают они ДОСТАТОЧНО долго.

ЧТОБЫ СЭКОНОМИТЬ многие покупают лампы на Китайских площадках типа «Алиэкспресса», «Гирбеста» и прочих. Покупают за три копейки (около 10 рублей-штука), а вот тут с расчетом электроники внутри, никто не «заморачивается». Поэтому при превышении напряжения (до 14,2-15В), намного вырастает потребления тока, что ведет к сильному разогреву лампочки. Вот вам и тройной убийственный эффект: превышение напряжения – превышение силы тока – сильный разогрев, ЖИТЬ ТАКОМУ LED светильнику оставалось недолго. Можно с уверенностью сказать — что протянет максимум пару месяцев, затем начнет моргать, после просто откажется работать.

Мой эксперимент

Что я решил сделать, показать зависимость напряжения, потребления и разогрева лампы. У меня есть обычная габаритная светодиодная лампа W5W, в ней 8 малых модулей и один большой под стеклом (типа линза).

Если подключить ее к блоку питания на 12В, то она потребляет всего 80мА (или 0,96Ватта) причем разогрев лампы стабильный, то есть при включении температура примерно 31 градус Цельсия, а после 10 минут работы примерно 34 градуса.

Теперь возьмем и сымитируем напряжение в 15В, что же видим — потребление выросло аж до 150мА и продолжило расти с разогревом лампы 160-170мА (2,4-2,55Ватта), при включении температура была 34 градуса Цельсия, но уже через 10 минут достигла 58 градусов. Думаю, через полчаса была бы около +70! А ведь рядом находится еще «галогенка», она тоже дает температуру, вот вам и критический разогрев, долго не протянет – скоро перегорит.

Вот вам простая имитация запушенного двигателя на современном автомобиле, сейчас некоторые генераторы выдают от 14,2 до 15В (правда, кратковременно)!

Как уберечь светодиоды

Все просто, нужно сделать стабилизирующий блок питания своими руками, и уже от него питать наши светодиодные лампочки. В интернете очень много таких схем, причем реально рабочих! Суть в том, что режется напряжение и потребление тока, таким образом, почти отсутствует нагрев, соответственно этот экземпляр может работать заявленный производителем ресурс.

Однако мало кто будет так заморачиваться, да и не совсем удобно это, все же лампы W5W миниатюрные, и банально стабилизирующий элемент может не полезть в крепление.

Сейчас очень подробная видео версия, смотрим.

НА этом заканчиваю, друзья старался для вас, поэтому с вас лайки и репосты в социальных сетях. Искренне ваш АВТОБЛОГГЕР.

(7 голосов, средний: 5,00 из 5)

Похожие новости

• 

Как проверить предохранитель в машине. Применяем мультиметр (тес.

Как установить ксенон. Можно ли это сделать в фары обычного авто.

Светодиодные лампы в фары головного света – Разрешены? Или полаг.

niyaz-kzn › Блог › Почему перегорают светодиодные лампочки? Проводим эксперимент

Многие водители, меняющие автомобильные лампочки накаливания на светодиодные, отмечают недолгий срок жизни последних… Лампы либо прекращают светить, либо, что еще более неприятно, начинают хаотично подмаргивать. Почему это происходит – ведь светодиод, по сути, почти вечный прибор? Попробуем разобраться!

Локализация проблемы и чуть-чуть теории.
Попробуем разобраться! И начнем с теории. Светодиод питается строго определенным током, который нормирован производителем. Меньше – можно, больше – нельзя! Поэтому последовательно с «гирляндой» диодов включается элемент, ограничивающий или стабилизирующий ток через них до значения, рекомендованного производителем диодов.
Собственно, к долговечности диодов в лампах со встроенным стабилизатором тока (который часто называют «драйвером») нет претензий. Однако большинство продающихся сегодня LED-ламп небольшой мощности (габаритные огни, подсветка салона, приборной панели, поворотников и т.п.) – это лампы, сделанные без «драйвера», по упрощенной схеме: не со стабилизатором тока, а с ограничителем, роль которого выполняет простой резистор. С ним схема простейшей диодной лампочки небольшой мощности выглядит так:

Наиболее характерные неисправности таких светодиодных ламп:
Полное перегорание – выход из строя одного диода в цепочке. Ели цепочка в лампе одна, то из-за сгорания любого из диодов последовательная цепь разрывается, и лампа гаснет целиком.
Частичное перегорание – выход из строя одной из цепочек, если их в лампе несколько. Не вызывает погасание, но яркость падает.
Мерцание-«стробоскоп» – своеобразный дефект «умирающего» диода в цепочке, когда от перегрева меняется p-n-структура кристалла – на полупроводнике образуется нестабильная область, то пропускающая ток, то нет…

Так почему LED-лампочки перегорают? В чем кроется проблема их недолговечности? В том, что производители не используют стабилизаторы тока, а применяют элементарные резисторные ограничители? Отчасти да… но не только!
Даже простейший резистор неплохо выполняет свою функцию в качестве «бронежилета» для светодиодов, защищая их от избыточного тока и преждевременной гибели. Но только в том случае, если:
— Номинал этого резистора корректно рассчитан и обеспечивает безопасный ток через диоды;
— Напряжение питания стабильно.
А вот ни того, ни другого зачастую нет… Китайские горе-инженеры знают, что автовладельцы, как правило, покупают LED-лампочки по принципу: «А включите мне её, я посмотрю, как светит!». И продавцы готовы идти навстречу покупателям – у них всегда под рукой специальный стенд с разнообразными патронами и аккумулятором, на котором они готовы зажечь любую лампу на пробу. А раз клиент «любит глазами», то производители ламп рассуждают следующим образом – нужно поставить такой токоограничительный резистор, чтобы лампочка загорелась отчаянным светом и выглядела привлекательно даже на 10-11 вольтах питающего стенд старого аккумулятора, который давно не заряжался!
В итоге диоды лампы даже при 12 вольтах УЖЕ работают с перегрузкой, а после того, как двигатель завели, напряжение в бортсети, питающее диоды, поднимается с 12 до 14,2 вольт – а это, на минуточку, почти 20% разницы! Ток еще вырос – уже до опасных величин. Вырос ток – выросла температура кристаллов диодов, что дало лавинообразно еще больший рост тока – и диоды перешли в режим работы на износ!

Переходим к практике!
Чтобы продемонстрировать, как это выглядит, переходим к экспериментам – элементарным, но наглядным! Просто подадим на несколько наобум купленных диодных ламп стандартное для автомобильной бортсети напряжение 14,2 вольта и посмотрим на потребляемый лампой ток, разогрев лампы и дальнейший рост тока.

Протестируем пару разных моделей ламп типа W5W, лампу C5W, лампу-панель с цоколем C5W, а также влагозащищенные лампы в корпусе с креплением под болт, рассчитанные на монтаж в бампер в качестве ДХО:

Берем для начала лампу в виде светодиодного модуля-панели с выносным цоколем, как у стержневых ламп типа C5W и C10W. Предполагается, что этот модуль можно запихнуть в потолочный светильник автомобиля и подключить к контактам, предназначенным для штатной C5W. Модуль готовый, лепится на двусторонний скотч, рассчитан на простую установку своими руками.

При подаче на лампу 14,2 вольт она буквально бьет по глазам нездоровым светом и стремительно раскаляется в руках – потребляемый ток при включении составляет 0,58 ампера (более 8 ватт) и непрерывно растет от саморазогрева кристаллов – через пару минут он доходит до 0,71 ампера (это уже 10 ватт!) и продолжает повышаться. Держать лампу в руке даже в течение секунды становится невозможно, что говорит о том, что температура перевалила за 70-80 градусов, и это не предел… То, что диоды смонтированы на алюминиевой плате, служащей якобы неплохим теплоотводом, им совершенно не помогает!

Вывод: в погоне за яркостью китайцы запитали диоды в лампе экстремальным током, превышающим все здравомыслимые пределы, из-за чего такая лампа заранее обречена. Девайс оправдывает свое название – «бренд», породивший эту лампу, называется… Long Hui… Длинный, стало быть, вам «привет». Из Китая…

Следующим берем LED-аналог популярной бесцокольной пятиваттной автомобильной лампочки типоразмера W5W. Светодиодная W5W-лампа имеет упаковку, фасуется по 2 штуки в блистер, на котором имеется марка некоего российского дистрибьютора, но, по сути, она столь же косоглаза и беспородна, как и панелька Long Hui…
У приличных брендов, типа Osram или Philips, светодиодный аналог 5-ваттной лампы накаливания W5W потребляет 1 ватт, что соответствует току около 0,07 ампера. Китайский LED-аналог W5W, как видим, «кушает» значительно больше – 0,26 ампера (около 3,5 ватт) и также быстро разогревается до болезненных ощущений в ладони, тогда как рабочая температура таких диодов не должна превышать 45-50 градусов…
Вывод: лампа условно пригодна для кратковременной работы (скажем, в плафоне освещения багажника), но при долговременном режиме (скажем, в габаритных огнях) она тоже не жилец…

Еще одна лампа-аналог W5W. Лампа совсем уж беспородная – даже в сравнении с предыдущими, ибо продается без упаковки – «на развес». Яркость её ниже, чем у предыдущей, но и режим работы поэтому более правильный. После подачи на лампу напряжения 14,2 вольта она потребляет ток 0,14 ампера – лампа теплая, но не обжигающая, что свидетельствует о почти корректном режиме работы диодов.

Следующий «клиент» – плоская лампа стандарта C5W. Включаем, смотрим – лампа не слишком яркая, но потребляет меньше ватта и весьма умеренно греется. Должна жить долго.

Ну и под конец – лампочки, выполненные в формате болтов для установки в бампер. Жесть как она есть… Единственные, «благодаря» которым автору удалось получить реальный ожог ладони – пусть и несильный… Потребляют всего 0,2 ампера, но за счет алюминиевого корпуса нагреваются снаружи до полного изумления. Не глядя взяв лампочку в руку после горения в течение нескольких минут, был вынужден с матерщиной и визгом её выронить!

Предварительный, промежуточный вывод выглядит так – вставляя LED-лампочки в своих машинах вместо классических, довольные их яркостью и белым светом автовладельцы закрывают плафоны, фары и прочие светильники так и не узнав о том, что при напряжении 14,2 вольта лампы разогреваются до аварийной температуры…

Выводы
В конце хотелось бы озвучить четкие и исчерпывающие рекомендации по подбору качественных ламп… Но сделать это я не берусь вот по какой причине. Возьмем, к примеру, пресловутую лампочку W5W – пятиваттную, бесцокольную, повсеместно используемую в большинстве автомобилей. Классическая лампа накаливания W5W от хорошего бренда стоит 20-30 рублей. Её безымянный китайский светодиодный аналог стоит уже около 100 рублей – и он, хотя светит ярче, а энергии потребляет меньше, является лотереей в плане надежности. Может проработать долго, если китайцы не переборщили с яркостью и потреблением тока, а может «откинуться» через месяц-другой. Соответственно, светодиодная W5W хорошего бренда, типа упоминавшихся уже Osram или Philips, уж точно будет работать долго и счастливо, но при этом и стоит 500-800 рублей за пару, что лично мне видится за гранью добра и зла.

Собственно, советовать сакраментальное «покупайте бренд!» на фоне вышесказанного трудно, ибо слишком велик ценовой разрыв между качественной лампой накаливания и безымянной «диодкой», не говоря уже о «диодке» именитой… 30 рублей за верную «классику» со спиралькой против 100 рублей за диодную лотерею без гарантии. Или даже 30 против 250-300 за «диодку» европейского производства… Одна лампочка – это еще туда-сюда, но если вы хотите поменять несколько штук, то здравый смысл уже намекает на непродуктивность такого тюнинга, в особенности на фоне кризиса…

Попробуем подобраться к конструктивным и понятным обывателю выводам с другой стороны – как выбрать из изобилия недорогих безымянных китайских LED-лампочек такую, чтобы она служила долго? Теоретически сделать это можно, но вот практически… Чтобы прийти к правильным выводам, нужна слишком сложная процедура плюс навыки радиолюбителя… Взять в руки лампочку, изучить визуально диоды, опознать их породу, вспомнить, какой ток потребляет данный тип диодов, сосчитать их число и вычислить приблизительный потребляемый ток всей лампочки. После чего подать на лампу питание через амперметр и определить – близок ли потребляемый ток к номинальному или завышен… Бред?! Бред…

Другой вариант – купить дешевую LED-лампу и самостоятельно встроить в неё или впаять в разрыв подходящего к патрону провода подобранный резистор, снизив запредельную яркость и температуру диодов. Но тут опять-таки требуются электротехнические навыки и возня, что устроит не каждого…

Так что, похоже, круг замкнулся… Если вышеперечисленные варианты вам не подходят, то либо покупаем дорогой европейский бренд, либо экспериментируем с беспородными лампочками, меняя их одну за другой и ожидая, пока повезет, либо вовсе не вмешиваемся в конструкцию автомобиля и… ждем удешевления LED-девайсов!

материал заимствован с портала www.kolesa.ru

Если данная запись Вам была интересна, я был бы признателен, если Вы поделитесь ссылкой со своими подписчиками.

Основные причины перегорания светодиодных ламп в авто и квартирах

Если по заявлениям разработчиков срок службы LED должен составлять десятки тысяч часов, почему светодиодные светильники перегорают так часто? Причин этому несколько.

Условно можно выделить ровно 5 причин, хотя они прочно взаимосвязаны.

1. Качество изготовления;
2. неисправность электропроводки или узлов крепления ламп;
3. превышение напряжения;
4. превышение температуры;
5. неправильный выбор преобразователя питания.

Может ли светодиод перегореть, если сам принцип работы подразумевает минимальное энергопотребление и невосприимчивость к вибрации (светоизлучающий элемент это кристалл полупроводника, залитый прозрачным компаундом)? Может.

Верно, что мощность потребляемой энергии LED ниже, чем у других источников света. Но суть в том, что рассеиваемая мощность сконцентрирована на миниатюрном кристалле, тепло выделяется на площади в несколько квадратных миллиметров. Для исключения перегрева требуется эффективный теплоотвод и свободная циркуляция воздуха.

Низкое качество

Качество ламп стоит на первом месте среди причин перегорания светодиодов. В основе конструкции LED элементов — полупроводниковый p-n переход, который критично относится к нарушению параметров эксплуатации. Ключевые параметры:

• Ток, идущий через светодиод;
• прямое и обратное напряжение;
• температура.

Чтобы свести к минимуму влияние разрушающих факторов, для запитки LED разрабатываются сложные схемы управления. И если сам светодиод пока еще имеет высокую стоимость, то наличие дополнительных элементов увеличивает ее еще больше.

Плата светодиодного драйвера

На рисунке видно, что нормальная схема драйвера содержит массу радиоэлементов (конденсаторы, резисторы, контроллер и пр.). Естественным желанием производителей становится снижение себестоимости изделий для повышения конкурентоспособности на рынке и увеличения прибыли. Это приводит к упрощению схемотехники преобразователей напряжения питания, экономии на теплоотводе и квалифицированной сборке готовых изелий.

При беглом осмотре начинки бюджетного светильника видно, что вместо полноценного драйвера зачастую устанавливается простейший выпрямитель с токоограничительным резистором или конденсатором. Экономия на элементах питания — вот первая причина, почему светодиодные лампы перегорают так быстро.

Пример экономии на драйвере питания в светодиодных лампах

Для повышения яркости свечения также искусственно завышается ток через светодиод (об этом ниже). Малая площадь теплоотвода приводит к низкой эффективности охлаждения перехода и его перегреву. Из-за низкого качества пайки нарушаются контакты в электронной схеме.

Неисправность электропроводки

По популярности — вторая причина, почему перегорают светодиодные лампочки. Это связано с хаотичными прерываниями подачи напряжения.

В случае нарушения нормального контакта (в патроне лампы, выключателе или распределительной коробке), в сети появляются резкие кратковременные перебои питания. Наличие в схеме управления реактивных элементов (емкостей и индуктивностей) вызовет всплески напряжения, превышающих допустимые в несколько раз.

Такая проблема возникает после замены ламп накаливания, когда под действием высокой температуры пружинные контакты в патроне теряют свои упругие свойства. В домах со старой электропроводкой нередки соединения алюминиевых и медных проводов. Такие скрутки не только причина перебоев в питании, но и наиболее частые причины возникновения пожаров.

Именно неисправность электропроводки — основная причина перегорания дорогих и, казалось бы, надежных светодиодных ламп в автомобиле. По большей части, проблема не в лампах, а в неисправности контактов.

В электрических цепях автомобиля скрутки недопустимы. Используйте переходные коннекторы или меняйте весь участок между клеммами. Старайтесь всегда использовать пайку.

Результат скрутки медных и алюминиевых проводов

Справедливости ради, следует отметить, что фары головного света перегорают редко, поскольку являются высокотехнологичными устройствами и не выпускаются (крайне редко) откровенно подпольными производителями.

Другое дело LED лампочки, которые устанавливают взамен накаливания в прочей доп. светотехнике автомобиля. Такие лампы выпускают все, кому не лень.

Превышение напряжения и перегрев

Светодиодные лампы в квартире перегорают по причине некачественных драйверов, либо входящих в конструкцию лампы, либо выполненных в виде выносного блока. Это не касается светодиодных светильников премиум класса. Качественный источник питания рассчитан на возможное превышение напряжения, что норма для нашей электрической сети.

Как говорилось выше, производители, нацеленные только на увеличение сбыта, искусственно завышают ток питания ламп для повышения яркости. При одинаковой мощности, дешевые светильники иногда светят ярче фирменных, что не является показателем качества. Этот факт сам по себе снижает срок службы, а превышение допустимого напряжения — третья причина перегорания светодиодных светильников.

Светодиоды в светильнике могут перегорать из-за плохой и непродуманной циркуляции воздуха, которая приводит к перегреву. В квартире старайтесь монтировать LED лампочки только в открытые светильники/люстры.

Перегорание светодиодов в автомобиле

По иной причине перегорают светодиодные лампы в автомобиле. Полупроводники имеют сильную зависимость от температуры. Причем сопротивление перехода с увеличением нагрева падает.

При нагреве LED элементов, их сопротивление падает и ток через них растет, повышение тока вызывает увеличение нагрева и так по кругу. Процесс носит лавинообразный характер.

К большому диапазону температур, при которых эксплуатируются автомобильная светотехника (температура окружающей среды + нагрев подкапотного пространства), добавляется нестабильность напряжения бортовой сети и высокий уровень вибраций. Лампы головного света, ПТФ и повороты греются со стороны двигателя, размещенного с ними в едином пространстве.

Качественные светодиодные светильники рассчитаны на подобные нагрузки. Но накладываясь, все факторы приводят к досрочному перегоранию любых светодиодных ламп, включая ДХО Орлиный глаз, которые выпущены с соблюдением всех технологических норм.

ДХО Орлиный глаз

Запомните! Если в авто не горят светодиоды (или перегорают очень быстро) — первым делом проверяйте исправность цепи бортовой сети автомобиля, а именно неисправность контактов. В 99% случаев проблема в них. Даже если на лампах клеммы исправны, импульсные помехи в цепи питания из-за плохого контакта мощных потребителей могут вызвать перегорание светодиодов.

Для надежной работы светодиодного освещения в автомобиле или комнатной люстре, LED элементы нужно запитывать стабильным током, чтобы при изменениях питающего напряжения и изменении температуры кристалла, ток через светодиод не превышал допустимого значения.

Как выбрать светодиодную лампу. Основные правила

Чтобы не ломать себе голову, почему перегорают светодиодные лампы в квартире или не горят новые светодиодные лампы в автомобиле, следует помнить известную пословицу про скупого. Хорошие светильники не могут стоить дешево и какой бы заманчивой не казалась цена, все сведется либо к замене светильника по гарантии, либо приобретению нового.

Если производитель не известен, то качество изделия можно определить по внешнему виду изделия:

• На пластиковых деталях не должно быть следов литья или штамповки;
• отсутствие зазоров и люфтов в сочленениях говорят о культуре производства;
• не должно быть признаков мерцания;
• если можете сравнить лампочки одной мощности и с одной температурой света, то светильники с резко увеличенной яркостью должны вас насторожить.

Выбор выносного драйвера заключается в строгом соответствии характеристик по току и напряжению. Если планируется установка нескольких светильников с одним драйвером, необходимо ориентироваться на их суммарный ток потребления.

Особенно это касается люстр, в которых установлено несколько светодиодов. Обычно такие люстры комплектуются своим драйвером, но в ряде случаев, нужно подобрать аналогичный по характеристикам, чтобы светодиодные лампочки не сгорали в первый год эксплуатации.

Почему перегорают светодиодные лампочки? Проводим эксперимент

Локализация проблемы и чуть-чуть теории

Вот типичный пост с одного из «светодиодных» форумов:

— Поменял в машине лампы на светодиоды (никакого драйвера, тупо понижающие сопротивления) в плафоне салона, габаритах и подсветке багажника, через 3-4 месяца начал мерцать плафон в салоне (именно моргать как стробоскоп, одна линейка SMD-диодов, потом две), затем такая же мутотень с одним габаритом произошла. Поменял в плафоне лампу на новую — через 2 месяца эффект повторился. Вопрос — почему это происходит? Дело в качестве компонентов или тут другая проблема?

Ernesto

Попробуем разобраться! И начнем с теории. Светодиод питается строго определенным током, который нормирован производителем. Меньше – можно, больше – нельзя! Поэтому последовательно с «гирляндой» диодов включается элемент, ограничивающий или стабилизирующий ток через них до значения, рекомендованного производителем диодов.

Собственно, к долговечности диодов в лампах со встроенным стабилизатором тока (который часто называют «драйвером») нет претензий. Однако большинство продающихся сегодня LED-ламп небольшой мощности (габаритные огни, подсветка салона, приборной панели, поворотников и т.п.) – это лампы, сделанные без «драйвера», по упрощенной схеме: не со стабилизатором тока, а с ограничителем, роль которого выполняет простой резистор. С ним схема простейшей диодной лампочки небольшой мощности выглядит так:

Наиболее характерные неисправности таких светодиодных ламп:

• Полное перегорание – выход из строя одного диода в цепочке. Если цепочка в лампе одна, то из-за сгорания любого из диодов последовательная цепь разрывается, и лампа гаснет целиком.
• Частичное перегорание – выход из строя одной из цепочек, если их в лампе несколько. Не вызывает погасание, но яркость падает.
• Мерцание-«стробоскоп» – своеобразный дефект «умирающего» диода в цепочке, когда от перегрева меняется p-n-структура кристалла – на полупроводнике образуется нестабильная область, то пропускающая ток, то нет.

Так почему LED-лампочки перегорают? В чем кроется проблема их недолговечности? В том, что производители не используют стабилизаторы тока, а применяют элементарные резисторные ограничители? Отчасти да. но не только!

Даже простейший резистор неплохо выполняет свою функцию в качестве «бронежилета» для светодиодов, защищая их от избыточного тока и преждевременной гибели. Но только в том случае, если:

• Номинал этого резистора корректно рассчитан и обеспечивает безопасный ток через диоды;
• Напряжение питания стабильно.

А вот ни того, ни другого зачастую нет. Китайские горе-инженеры знают, что автовладельцы, как правило, покупают LED-лампочки по принципу: «А включите мне её, я посмотрю, как светит!». И продавцы готовы идти навстречу покупателям – у них всегда под рукой специальный стенд с разнообразными патронами и аккумулятором, на котором они готовы зажечь любую лампу на пробу. А раз клиент «любит глазами», то производители ламп рассуждают следующим образом – нужно поставить такой токоограничительный резистор, чтобы лампочка загорелась отчаянным светом и выглядела привлекательно даже на 10-11 вольтах питающего стенд старого аккумулятора, который давно не заряжался!

В итоге диоды лампы даже при 12 вольтах УЖЕ работают с перегрузкой, а после того, как двигатель завели, напряжение в бортсети, питающее диоды, поднимается с 12 до 14,2 вольт – а это, на минуточку, почти 20% разницы! Ток еще вырос – уже до опасных величин. Вырос ток – выросла температура кристаллов диодов, что дало лавинообразно еще больший рост тока – и диоды перешли в режим работы на износ!

Переходим к практике!

Чтобы продемонстрировать, как это выглядит, переходим к экспериментам – элементарным, но наглядным! Просто подадим на несколько наобум купленных диодных ламп стандартное для автомобильной бортсети напряжение 14,2 вольта и посмотрим на потребляемый лампой ток, разогрев лампы и дальнейший рост тока.

Протестируем пару разных моделей ламп типа W5W, лампу C5W, лампу-панель с цоколем C5W, а также влагозащищенные лампы в корпусе с креплением под болт, рассчитанные на монтаж в бампер в качестве ДХЛ:

Запитываем светодиоды, чтобы горели и не сгорали.

В настоящее время в нашу жизнь интенсивно внедряются светодиоды. Основная проблема оказывается как из запитать. Дело в том, что главным параметром для долговечности светодиода является не напряжение его питание, а ток который по нему течет.

Например, красные светодиоды по напряжению питания могут иметь разброс от 1.8 вольта до 2,6, белые от 3,0 до 3,7 вольта. Даже в одной партии одного производителя могут встречаться светодиоды с разным рабочим напряжением.

Нюанс заключается в том, что светодиоды изготовленные на основе AlInGaP/GaAs (красные, желтые, зеленые – классические) довольно хорошо выдерживают перегрузку по току, а светодиоды на основе GaInN/GaN (синие, зеленые (сине-зеленые), белые) при перегрузке по току например в 2 раза живут … часа 2-3. Так, что если желаете чтобы светодиод горел и не сгорел в течении ходя бы 5 лет позаботьтесь о его питании.

Если мы устанавливаем светодиоды в цепочки (последовательное соединение) или подключаем параллельно добиться одинаковой светимости можно только если протекающий ток будет через них одинаков.

Еще хочу заострить внимание на том что светодиоды очень боятся обратного напряжения, оно очень низкое 5 – 6 вольт, импульсы обратного тока (а автомашинах) способны значительно сократить срок службы.

Значить как сделать самый простой стабилизатор тока?

Для этого берем если нужно стабилизировать ток в пределах до 1 ампера или LM317L если необходима стабилизация тока до 0,1 А.

Так выглядят стабилизаторы LM317 с рабочим током до 1,5 А.

А так LM317L с рабочим током до 100 мА.

Для тех кто не знает Vin – это сюда подается напряжение,Vout – отсюда получаем…., а Adjust вход регулировки. В двух словах LM317 это стабилизатор с регулируемым выходным напряжением.

Минимальное выходное напряжение 1,25 вольта (это если Adjust “посадить” прямо на землю) и до входного напряжения минус наши 1,25 вольта. Т.К. максимальное входное напряжение составляет 37 вольт, то можно делать стабилизаторы тока до 37 вольт соответственно.

Для того чтобы LM317 превратить в стабилизатор тока нужен всего 1 резистор!
Схема включения выглядит следующим образом:

С формулы внизу рисунка очень просто рассчитать величину резистора для необходимого тока. Т.е сопротивление резистора равно – 1,25 разделить на требуемый ток. Для стабилизаторов до 0,1 ампера мощность резистора 0,25 W вполне годиться.

На токи от 350 мА до 1 А рекомендуется 2 вата. Для тех кто не хочет считать привожу таблицу резисторов на токи для широко распространенных светодиодов.

Ток (уточненный ток для резистора стандартного ряда)	Сопротивление резистора	Примечание
20 мА	62 Ом	стандартный светодиод
30 мА (29)	43 Ом	“суперфлюкс” и ему подобные
40 мА (38)	33 Ом
80 мА (78)	16 Ом	четырехкристальные
350 мА (321)	3,9 Ом	одноватные
750 мА (694)	1,8 Ом	трехватные
1000 мА (962)	1,3 Ом	5 W

А теперь пример с учетом всего выше сказанного. Сделаем стабилизатор тока для белых светодиодов с рабочим током 20 мА, условия эксплуатации автомобиль (сейчас так моден световой тюннинг….).

Для белых светодиодов рабочее напряжение в среднем равно 3,2 вольта. В автомашине (легковой) бортовое напряжение колеблется (в опять же среднем) от 11,6 вольт в режиме работы от аккумулятора и до 14,2 вольта при работающем двигателе. Для российских машин учтем выбросы в “обратке” (и в прямом направлении до 100 ! вольт).
Включить последовательно можно только 3 светодиода – 3,2*3 = 9,6 вольта, плюс 1,25 падение на стабилизаторе = 10,85. Плюс диод от обратного напряжения 0,6 вольта = 11,45 вольта.

Полученное значение 11,45 вольта ниже самого низкого напряжения в автомобиле – это хорошо! Это значит на выходе будет всегда наши 20 мА независимо от напряжения в бортовой сети автомобиля. Для защиты от выбросов положительной полярности поставим после диода супрессор на 24 вольта.

P.S. Подбирайте количество светодиодов так чтобы на стабилизаторе оставалось как можно меньше напряжения (но не меньше 1,3 вольта), это надо для уменьшения рассеиваемой мощности на самом стабилизаторе. Это особенно важно для больших токов. И не забудьте, что на токи от 350 мА и выше LM ка потребует радиатор.

Z1 супрессор или стабилитрон для дешевых светодиодов можно и не ставить, но диод для в автомобиле обязателен Рекомендую его ставить даже если вы просто подключаете светодиоды с гасящим резистором. Как рассчитывать сопротивление резистора для светодиодов я думаю описывать излишне.

Количество светодиодов в цепочки надо выбирать с учетом вашего рабочего напряжения минут падения напряжения на стабилитроне минус на диоде.

Например: Вам необходимо в автомобиле подключить белые светодиоды с рабочим током в 20 мАм. Обратите внимание 20 мАм это рабочий ток для ФИРМЕННЫХ дорогих светодиодов. Только фирменные гарантирует такой ток, поэтому если вы не знаете точного происхождения выбирайте ток в районе 14-15 мАм.

Это для того, что бы потом не удивляться почему так быстро упала яркость или вообще почему они так быстро перегорели. Это тоже актуально и для мощных светодиодов. Потому, то что к нам завозят не всегда то, что маркировано на изделии.

Вопрос 1 – сколько можно включить их последовательно? Для белых светодиодов рабочее напряжение 3,0-3,2 вольта. Примем 3,1. Напряжение минимальное рабочее на стабилизаторе (исходя из его опорного 1,25) приблизительно 3 вольта. Падение на диоде 0,6. Отсюда суммируем все напряжения и получаем минимальное рабочее напряжение выше которого наступает режим стабилизации тока на заданном уровне (если ниже, соответственно ток будет ниже) = 3,1*3 +3,0+0,6 = 12,9 вольта. Для автомобиля минимальное напряжение в сети 12,6 – это нормально.

Для белых светодиодов на 20 мАм можно включать 3 шт, для сети 12,6 вольта. Учитывая, что при включенном двигателе нормально рабочее напряжение сети 13,6 вольта (это номинальное, в других вариантах может быть и выше. ), а рабочее LM317до 37 вольт у нас все в норме.

Вопрос 2- как рассчитать сопротивление резистора задающего ток! Хоты выше и было описано, вопрос задают постоянно.

R1 = 125/Ist
где R1 – сопротивление токозадающего резистора в Омах.
1,25 – опорное (минимальное напряжение стабилизации) LM317
Ist – ток стабилизации в Амперах.

Нам нуден ток в 20 мАм – переводим в амперы = 0,02 Ам.
Вычисляем R1 = 1,25 / 0,02 = 62,5 Ома.

Принимаем ближайшее значение 62 Ома.

Еще пару слов о групповом включении светодиодов. Идеальное это последовательное включение со стабилизацией тока.

Светодиоды – это в принципе стабилитроны с очень малым обратным рабочим напряжениям. Если есть возможность наводок высокого напряжения от близ лежащих высоковольтных проводов необходимо каждый светодиод зашунтировать защитным диодом. (для справки многие производители особенно для мощных диодов это уже делают в монтируя в изделие защитный диод).

если необходимо подключить массив из светодиодов, то рекомендую такую схему включения

Резисторы необходимы для выравнивания токов по цепям и являются балластными нагрузками при повреждениях светодиодов в массиве.

Как рассчитать значение гасящего резистора для светодиода. Расчет проводиться по закону Ома.

Ток в цепи равен напряжение разделить на сопротивление цепи.
I led = V pit / на сопротивление диода и резистора.
сопротивление резистора и диода мы не знаем, но знаем наш рабочий ток и падения на напряжения на светодиоде. Для маломощных светодиодов ток 20 мАм необходимо принимать

Тип светодиода	Рабочее напряжение (падение на светодиоде)
Инфракрасный	1,6-1,8
Красный	1,8-2,0
Желтый (зеленый)	2,0-2,2
Зеленый	3,0-3,2
Синий	3,0-3,2
Ультрафиолетовый	3,1-3,2
Белый	3,0-3,1

Зная падения на на светодиоде можно вычислить остаток на напряжения на резисторе.

Например. Питающее напряжение V pit = 9 вольт. Мы подключаем 1 белый светодиод падение на нем 3,1 вольт. Напряжение на резисторе будет = 9 – 3,1 = 5,9 Вольта.

Вычисляем сопротивление резистора
R1 = 5.9 / 0.02 = 295Ом.
Берем резистор с близким более высоким сопротивлением 300 ом.