В настоящее время светодиоды всё больше входят в наш быт, в первую очередь, в осветительные приборы. Поэтому неудивительно, что задачи по диагностике исправности светодиодов и светодиодных матриц и по ремонту осветительных приборов на их основе возникают всё чаще и чаще. Если раньше в осветительных приборах, в том числе и в сетевых лампах, широко применялись одиночные светодиоды с номинальным напряжением 3...4 В, то в последнее время всё чаще используются светодиодные матрицы с номинальным напряжением 6, 9, 12, 18, 36 В [1] и более. Например, в сетевых светодиодных осветительных лампах всё чаще встречаются светодиодные матрицы типоразмера 2835 с номинальным напряжением 18 или 36 В.
Проверка исправности таких светодиодов часто вызывает трудности. Дело в том, что большинство одиночных светодиодов можно проверить с помощью цифрового мультиметра, включённого в режим прозвонки полупроводниковых приборов (диодов). Выходного напряжения мультиметра бывает достаточно для того, чтобы светодиод стал светить, хотя и слабо, и измерить его прямое напряжение. Исключением могут быть светодиоды белого и синего свечения. Но с помощью пробника [2] можно проверить и их.
Для проверки исправности светодиодных матриц с номинальным напряжением 6 В и более применение мультиметра может быть бесполезно, за исключением случаев, если имеется КЗ или малое сопротивление. Здесь потребуется источник питания с соответствующим напряжением. Помочь в решении этих проблем поможет пробник, описание конструкции которого приводится далее.
Рис. 1. Схема пробника
Схема устройства показана на рис. 1. Оно содержит повышающий преобразователь напряжения на транзисторе VT1, выпрямитель на диоде VD1 и индикатор на светодиоде HL1. Резисторы R2 и R3 - токоограничивающие. Конденсатор С1 - блокировочный, он повышает устойчивость работы преобразователя. Питается пробник от одного гальванического элемента или аккумулятора типоразмера ААА или АА. Потребляемый устройством ток - несколько десятков миллиампер, работоспособность сохраняется при снижении напряжения питания до 0,7...0,8 В.
Чтобы повысить экономичность пробника, напряжение питания на него подаётся только после установки щупов пробника на контактные площадки (или выводы) контролируемой светодиодной матрицы (светодиода) и небольшого нажатия на центральный щуп. При этом замыкаются контакты кнопки SF1 и преобразователь начинает работать. Поскольку ток через контролируемый прибор ограничен и мал, свечение контролируемой матрицы будет невелико, и если она большого размера, можно будет видеть все светящиеся кристаллы и пересчитать их. Кроме того, если на прибор подать напряжение в обратной полярности и даже если произойдёт электрический пробой, это не приведёт к выходу прибора из строя.
Преобразователь собран по схеме блокинг-генератора, частота генерации - около 1 МГц. При напряжении питания 1,5 В выходное напряжение выпрямителя - около 60 В. Этого вполне достаточно для проверки большинства светодиодов и светодиодных матриц. В выпрямителе нет сглаживающего конденсатора, обусловлено это в основном двумя причинами. Во-первых, за счёт высокой частоты преобразования его функции выполняет паразитная ёмкость элементов и монтажа, а во-вторых, если установить конденсатор сравнительно большой ёмкости, он сможет накопить достаточно энергии, чтобы повредить контролируемый прибор. Светодиод HL1 служит для контроля протекающего через щупы тока. Если будет светить контролируемая матрица, станет светить и свето-диод HL1. Если в матрице есть КЗ, она светить, конечно, не будет, но светодиод HL1 будет.
Но если потребуется не только проверить исправность светодиодной матрицы, но и определить её номинальное напряжение, потребуется применение вольтметра постоянного тока. Для его подключения служит переходник, состоящий из гнёзд XS1, XS2, штырей XP3, XP4 и вилок XP5, XP6. О нём будет рассказано далее.
Рис. 2. Вариант конструкции пробника
Вариантов конструкции пробника может быть несколько. Все элементы можно установить на печатной плате и разместить её в пластмассовой коробке, но более удобной будет конструкция в виде щупа. В качестве корпуса был выбран пластмассовый корпус от маркера-фломастера диаметром 15 мм и общей длиной 140 мм (рис. 2). Исходя из этого, и были выбраны элементы. Резисторы - Р1-4 или малогабаритные импортные, конденсатор - К10-17. В преобразователе применён транзистор РN2222A, который отличается высокой граничной частотой (до 300 МГц), сравнительно большим допустимым током коллектора (до 600 мА) и небольшим напряжением насыщения (0,3 В). Это обеспечивает надёжную работу преобразователя и при снижении напряжения питания. Транзистор РN2222A можно заменить транзистором с аналогичными параметрами. Светодиод может быть любого цвета свечения повышенной яркости, желательно в матовом корпусе диаметром 3 мм. Выключатель SF1 - это кнопка с самовозвратом (без фиксации) серии PSM1-0-0 (L-KLS7-P8), толкатель которой приводится в движение при нажатии на штырь XP1. Но может подойти и другая, обязательно с длинным толкателем. Впрочем, для другой конструкции пробника взамен кнопки с самовозвратом можно применить выключатель.
За основу трансформатора взят промышленный дроссель индуктивностью 100 мкГн, который намотан на гантелеобразном ферритовом магнитопроводе диаметром 8 мм и высотой 10 мм (L1). На дроссель намотано 20 витков (L2) обмоточного провода (с отводом от середины) диаметром 0,16...0,2 мм. Для этого припаивают залуженный обмоточный провод к выводу дросселя, к которому припаян конец его обмотки. Его нетрудно определить, поскольку он отходит от верхнего слоя обмотки. Дополнительную обмотку наматывают в том же направлении, в котором намотана основная. После намотки её закрепляют на дросселе клеем или отрезком липкой ленты (рис. 3).
Рис. 3. Промышленный дроссель
Рис. 4. Пластмассовом контейнере из колпачка от авторучки
В устройстве не использована печатная плата и применён проводной монтаж на выводах элементов. Чтобы обеспечить надёжность и прочность монтажа, элементы С1, R1, R3, VT1, VD1 размещены в пластмассовом контейнере, который изготовлен из колпачка от авторучки (рис. 4). Контейнер должен свободно входить внутрь корпуса фломастера, при этом должно остаться место для пропуска тонких проводов, например МГТФ-0,07. Транзистор и конденсатор припаивают к выводам кнопки, затем припаивают трансформатор и помещают всю конструкцию в контейнер (рис. 5). Со стороны, где размещён трансформатор, на контейнер приклеивают металлический диск из лужёной жести или меди, который выполняет функции плюсового контакта держателя элемента питания. При этом размер корпуса кнопки по диагонали должен быть равен диаметру контейнера.
Рис. 5. Вид конструкции в контейнере
Светодиод HL1 вместе с резистором R2 размещены в заглушке фломастера, при этом для светодиода сделано отверстие соответствующего диаметра (рис. 6). Там же сделано боковое отверстие для провода, соединённого со штырём XP2. Этот штырь изготовлен из вилки ШП-4, при этом в металлической части просверлено отверстие, в которое впаяна швейная игла.
Рис.6. Светодиод HL1 вместе с резистором R2 в заглушке фломастера
Рис. 7. Конструкция пробника
Конструкцию пробника поясняет рис. 7, собирают его в следующей последовательности. В корпус 5 фломастера сначала вставляют контейнер 4 так, чтобы штырь ХР1 1 вышел через отверстие в корпусе, а кнопка 3 упиралась бы в корпус 5. В заглушке 7 размещён светодиод 10 и сделано отверстие для минусового провода 11. Через изолирующую прокладку 9 в заглушку 7 вставлен пружинный минусовый контакт 8. Вставляют элемент питания 6, а затем вставляют заглушку 7. Пружинный контакт 8 фиксирует все элементы внутри корпуса. Штырь XP1 1 надо отцентрировать в отверстии фломастера с помощью отрезка 2 от стержня авторучки. Внешний вид устройства показан на рис. 8.
Рис.8. Внешний вид устройства
При необходимости можно изготовить переходник для подключения к вольтметру. Для этого используют швейные иглы XP3, XP4 и подходящие гнёзда XS1, XS2 (от какого-нибудь разъёма), которые спаивают попарно и соединяют отрезками провода со штырями XP5, XP6 (ШП-4). Входное сопротивление вольтметра должно быть не менее 1 МОм. Поскольку при измерении напряжения на светодиодной матрице через неё протекает небольшой ток, напряжение на ней будет меньше номинального (паспортного). Внешний вид переходника показан на рис. 9.
Рис. 9. Внешний вид переходника
Литература
1. Светодиодные матрицы COB. - URL:https://lampy-svetodiodnie.ru/ svetodiody/svetodiodnye-matritsy-cob/ (03.03.21).
2. Нечаев И. Пробник для проверки светодиодов. и не только. - Радио, 2019, № 10, с. 62, 63.
Автор: И. Нечаев, г. Москва