Светодиодные технологии вошли в современную жизнь менее 10 лет назад, и за короткий срок, заменили существующую более 100 лет лампу накаливания. Светодиодные технологии будут развиваться и широко применятся еще минимум 10 лет. Также светодиодные технологии тесно связаны с мировыми энергетическими проблемами. Светодиоды потребляют меньше энергии и имеют более высокий КПД по сравнению с другими источниками света. По этим причинам, я считаю важным узнать подробнее о светодиодах и технологиях, связанных с ними.
Цель проекта: опираясь на изученные данные сделать «вечную лампочку».
Задачи проекта:
- изучить что такое светодиод;
- выяснить, как «питается» светодиод;
- на практике изучить работу светодиода;
- выяснить, почему светодиодные лампочки перегорают;
- выяснить, почему светодиодные лампочки не отрабатывают заявленный производителем срок службы.
Светодиоды - это очень экономичный источник света с КПД более 90 процентов, что в 8-9 раз выше, чем у лампы накаливания. Также кристаллы светодиодов очень долговечные и могут служить до 30-40 тысяч часов, если не нарушать условия эксплуатации. Отрасли, связанные со светодиодами, являются очень перспективными. Однако светодиодные лампы имеют ряд недостатков. И одна из ключевых проблем светодиодных лампочек - перегрев. Именно из-за него лампочки так быстро выходят из строя. Причин излишнего нагрева светодиодных ламп несколько: плохое охлаждение или его отсутствие вообще. Из этого следует сильный нагрев кристаллов (более 140 градусов), а также драйвера. Чтобы светодиод смог реально проработать 40-50 тысяч часов его температура не должна превышать 90 градусов.
Итак, изучив основные причины поломки светодиодных ламп, а также узнав о принципе работы светодиода, я решил приступить к созданию «вечной лампочки». Моя идея заключается в доработке и модификации самой обычной светодиодной лампочки так, чтобы она могла реально отработать срок службы, написанный на коробке (20-40 тысяч часов).
За основу взял сгоревшую лампочку gauss на 20 ватт, которая на самом деле потребляет лишь 14 ватт. После 20 минут работы её температура составляет 91 градус, а после 40 минут - 124 градуса! Если прочитать datasheet на светодиод, который установлен на данную лампочку (smd 2835), то его критическая температура работы - 130 градусов. Оптимальная рабочая температура составляет примерно 85-90 градусов, как и у большинства светодиодов.
Аккуратно разобрал лампочку. Найдя сгоревший светодиод, я сломал его плоскогубцами и сделал перемычку. Таким образом, я замкнул цепь, и лампочка снова заработала. Это основной способ ремонта неисправных светодиодных ламп, который активно используют. Но моя задача - это не просто ремонт лампочки, а значительное увеличение срока работы. Следующим шагом является понижение выходной мощности на светодиоды. Для этого я полностью разобрал лампочку. На драйвере нашел резисторы, которые понижают выходное напряжение, и заменил их на резисторы с большим сопротивлением. На данном драйвере это два резистора RS1 и RS2 с сопротивлением согласно номенклатуре 5,6 и 4,7 Ом соответственно. Используя калькулятор параллельного сопротивления, (https://www.chipdip.ru/calc/parallel-resistors) получаем, что сопротивление на выходе составляет 2,555 Ом. Чтобы вместо 14 ватт получить примерно 10 ватт, при которых лампочка скорее всего не будет перегреваться. Посчитав на калькуляторе сопротивление, я заменил только один резистор RS2 с 4,7 Ом на 8,2 Ом, при котором выходное сопротивление будет 3,328 Ом. То есть мощность лампочки понизится приблизительно на 25 %. То есть расчётная мощность будет около 10,5 ватт.
После замены резистора собрал обратно лампочку. Вкрутив её в плафон, видим, что потребляемая мощность стала 10,4 ватт. То есть фактическая мощность совпадает с расчетной. Лампочка стала потреблять на 25% меньше. Практическую часть можно считать успешной, так как я добился поставленной задачи - понизить мощность лампочки. Как итог, через 20 минут работы составила 76 градусов, а через 40 минут - 86 градусов. То есть светодиоды вышли на оптимальную рабочую температуру, что увеличивает срок службы лампочки в несколько раз.
Несмотря на некоторые недостатки, с которыми приходится мириться, светодиоды - лучшее, что у нас есть на сегодняшний день.