Миниатюрная плата LED-драйвера на ток 150 мА для ремонта светодиодного прожектора

В процессе ремонта в квартире вдруг неожиданно погас мой старый светодиодный прожектор, используемый как дополнительная подсветка. Куплен он был более десяти лет назад, поэтому никаких претензий к сроку его работы не было, но вопрос с освещением надо было как-то решать. Посмотрев цены на аналогичные светильники, я понял, что большого смысла ремонтировать прожектор нет, проще и быстрее заказать новый, что и было сделано. Однако, спортивный интерес самодельщика утолен не был, поэтому прожектор был возвращен домой для исследования причин поломки. О том, что из этого вышло и причем тут LED-драйвер и пойдет речь сегодня.

---

Разных LED-прожекторов сейчас существует огромное множество – если ввести соответствующий запрос в поисковую строку маркетплейса, можно потратить целый вечер на просмотр и анализ вариантов. Однако, практически все из них объединяет одна черта – низкая ремонтопригодность. Объясняется она, прежде всего, конструктивными особенностями – для доступа к внутренностям прожектора необходимо снять основное стекло, которое прочно вклеено в корпус. Но не стоит сразу винить производителей за такой ход, ведь прожектор должен быть герметичным, а проще всего добиться герметичности можно именно с помощью герметика. Добавив к этому наиболее частую неисправность в виде перегорания светодиодов, замена которых в большинстве случаев нецелесообразна, а также весьма низкие цены на новые светодиодные прожекторы на рынке, становится очевидно, что разбирать и ремонтировать современный светодиодный прожектор нет практически никакой надобности. Но у меня более старая модель:


Она была выпущена еще до таких технологических инноваций, поэтому её герметичность достигается с помощью резиновых прокладок и тугого резьбового соединения, что автоматически делает её разборной. Именно это и подогрело спортивный интерес залезть внутрь и посмотреть, что именно там вышло из строя, потому что большой надежды на успешный ремонт у меня не было. Дело тут в том, что если в прожекторе перегорел диод, заменять его особого смысла нет, т.к. практика показывает, что ресурс остальных уже практически исчерпан и в скором времени, скорее всего, перегорит еще один. В качестве стабилизатора тока через светодиоды в таких схемах чаще всего применяется какой-либо неизолированный понижающий преобразователь, поэтому если вдруг перегорел он, с большой вероятностью его силовой транзистор пробило и всё сетевое напряжение пошло прямиком на диоды, что, конечно же, тоже вывело их из строя. То есть, позитивных сценариев тут особо и нет.

Но мне повезло – после разборки и тестирования стало ясно, что цепочка диодов осталась исправной, а сгорела именно микросхема драйвера. А что оказалось еще более удивительным, так это то, что она не потянула за собой никаких других компонентов, и даже входной предохранитель не пострадал! В норме был и единственный выходной электролитический конденсатор преобразователя (входного в этой схеме нет). С помощью микроскопа удалось рассмотреть маркировку драйвера, это оказался некий AHC3EI:


Найти какой-либо информации об этой микросхеме я не смог даже с помощью ИИ, поэтому идея просто поменять чип на такой же или аналогичный сразу отпала. Тогда решил менять драйвер целиком, но для этого надо было определить, какой ток и напряжение он должен выдавать. Чтобы это выяснить, первым делом я подключил к диодам высоковольтный китайский тестер, о ремонте которого рассказывал в прошлом году. Если такой тестер сначала подключить к нагрузке и лишь потом включить, он не дает на выходе совершенно никакого выброса напряжения, что идеально подходит для тестирования светодиодных ламп и светильников.

С помощью тестера я выяснил, что все 18 светодиодов прожектора соединены последовательно, образуя цепочку на рабочее напряжение примерно 59 В. А исходя из паспортной мощности светильника в 10 Вт и предположив, что КПД драйвера составляло около 90%, получилось, что ток через диоды должен быть равен 150 мА, что и должен обеспечивать новый драйвер. После этого на Али был найден обозреваемый лот, который подошел по всем параметрам:


Заказал два таких модуля, чтобы в случае чего иметь резервный, ведь мало ли что может произойти. Покупка вместе с доставкой обошлась мне 376 рублей, что в очередной раз доказывает несостоятельность идеи ремонта таких вещей – новый неплохой прожектор на маркетплейсе можно было взять дешевле. Но тут уже спортивный интерес ремонта взял верх, так что сопротивляться было бесполезно.

Возможно потому, что при покупке двух лотов доставка становится платной, и я выбрал такой вариант, а не стал заказывать их по отдельности, или же просто так сошлись звезды, но скорость доставки в этот раз побила абсолютно все рекорды и составила всего 8 дней с момента заказа!


То есть, я еще не успел убрать запчасти прожектора со своего рабочего стола в пакет, а драйвера уже приехали из Китая в ближайший постамат. Всегда бы так. Внешне драйвер представляет собой миниатюрную платку размерами 28 (длина) х 16.6 (ширина) х 13.5 (высота) миллиметров с минимальным количеством деталей, размещенных только с верхней стороны:


Снизу ко входу и выходу драйвера припаяны четыре коротких проводочка в мягкой силиконовой изоляции:


И это, кстати, не самое удачное решение, т.к. сильно затрудняет наиболее простой вариант крепления платы к корпусу с помощью двухстороннего скотча, а ведь других крепежных отверстий на плате нет. Зато снизу платы гордо красуется надпись «Темная энергия», призванная, видимо, компенсировать все остальные недостатки, самый главный из которых – это отсутствие какого-либо предохранителя (и даже его «аналога» в виде резистора) по входу.

UPD: Как верно заметил г-н IWRY в комментариях, предохранитель на плате всё же есть и выполнен «печатным» способом — это тонкая дорожка, ведущая от контакта «L» ко входу диодного моста. Её хорошо будет видно на следующей фотографии. Также там будет видно, что на плате есть отверстия, позволяющие подпаять входные питающие провода со стороны деталей. Однако, аналогичных отверстий для выходных проводов на плате нет, их можно припаять только снизу.

Если расположенные лежа электролитические конденсаторы приподнять, под ними можно рассмотреть входной диодный мост, два токозадающих резистора RS1 и RS2, включенные параллельно, а также выходной выпрямительный диод и разрядный резистор:


Входной конденсатор на плате имеет маркировку AISHI 400 V 6.8 uF, выходной – AISHI 400 V 2.2 uF. Лично мне нравится, когда выходной конденсатор в понижающем преобразователе ставится на такое же высокое напряжение, как и входной, ведь это позволяет не беспокоиться за него в случае отключения (перегорания) нагрузки, за это производителю плюс. А вот ёмкость можно было поставить и чуть большую.

Основной (и единственный) чип преобразователя – BP2866B, представляющий собой понижающий преобразователь постоянного тока (buck CC) с минимумом внешних деталей:


Схема, по сути, реализована полностью из даташита, отличие только в дополнительном разрядном резисторе, подключенном параллельно выходному конденсатору. И это полезная доработка, особенно актуальная для длинных цепочек с высоким напряжением питания.

Теперь, когда плата полностью изучена теоретически, можно её подключить к питанию и посмотреть, что она выдает. Так как рисковать исправными диодами прожектора не хотелось, сначала вместо нагрузки я подключил к выходу обычную лампу накаливания 230 В 60 Вт – при токе 150 мА на ней как раз должно падать около 60 В. И лампа еле-еле засветилась, то есть, преобразователь работал исправно. Я замерил выходной ток, и он составил 125 мА вместо заявленных 150. Как по мне, это достаточно сильное отклонение, прожектор будет светить слабее, чем хотелось бы. Поэтому возвращаемся к даташиту и смотрим, как немного увеличить ток.

А сделать это весьма просто, на 4-й странице даташита есть формула расчета выходного тока в зависимости от токозадающего резистора Rcs:


Тут даже и переводить с китайского не надо, всё и так понятно. Для начала подставим в формулу значения резисторов, установленных на плате, то есть, 3.3 Ом параллельно с 2.61 Ом. Итоговое сопротивление получается 1.46 Ом, а ток – 128 мА соответственно. Весьма близко к измеренному 125 мА, значит, формула верная. То есть, китайцы занизили ток драйвера намеренно? Получается, что так, ведь им ничего не стоило просто установить резистор другого номинала.

Тогда по той же формуле необходимо посчитать, какой резистор нужен для тока 150 мА. После несложного вычисления требуемое сопротивление составило примерно 1.24 Ом. Такого номинала в ряду Е24 нет, поэтому если бы на плате было только одно место под токозадающий резистор, я бы установил туда 1.2 Ом. Но на плате резисторов два, так что было решено заменить резистор 2.61 Ом на резистор 2 Ом, что дает итоговое сопротивление в 1.245 Ом и расчетный ток ровно 150 мА.

Чтобы не перегреть соседние детали феном, я выпаял резистор с помощью «дедовского» метода двумя паяльниками, после чего очистил контактные площадки и установил новый резистор типоразмера 0805 на 2 Ом:


После этого проверил плату уже со светодиодами прожектора, на которых выходной ток составил 153 мА. Дополнительно измерил минимальное постоянное напряжение, от которого прожектор выходил на рабочую мощность – оно составило порядка 95 В, то есть, запас по питанию получился огромный. Теперь оставалось установить плату в отведенный для неё корпус и собрать прожектор обратно. Но сначала я выпаял из старой платы предохранитель и подключил его перед входом новой – мне так будет точно спокойней. Затем закрепил саму плату на пластиковом основании с помощью двух слоев двухстороннего скотча:


После этого включил прожектор и дал ему поработать полчаса уже от сети, а затем замерял получившуюся температуру. При работе на открытом воздухе драйвер разогрелся примерно до 65 градусов, самым горячим местом у него ожидаемо оказался дроссель, сам чип был чуть теплый:


В закрытом корпусе температура, конечно, поднимется градусов на 10-15 выше, но запас тут еще достаточно большой. Диоды матрицы разогрелись примерно до 55 градусов и это просто отлично – вот что значит старый дизайн с хорошим большим радиатором:


Далее я собрал весь прожектор обратно и отправил его на полку ждать своего часа. На этом ремонт можно считать завершенным успешно. Да, пульсаций света прожектора с этим драйвером обнаружено не было.

Выводы

Плата драйвера оказалась вполне рабочей, поставленную задачу она выполняет полностью. Изначально выходной ток платы был немного ниже заявленного, но ничего не мешает изменить его самостоятельно в небольших пределах с помощью токозадающих резисторов. Если я правильно понял даташит, то максимальный ток примененной микросхемы составляет 380 мА, то есть, реальным ограничением станет не она, а использованный дроссель.

Что касается именно ремонта прожектора, то очевидно, что никакого практического смысла он не имеет, так как примерно за цену двух таких драйверов на маркетплейсах можно приобрести абсолютно новый прожектор. Поэтому могу рекомендовать данный драйвер для ремонта более экзотических светильников, которые не так легко заменить целиком.

На этом у меня всё, спасибо за внимание.