Почему ломаются модули

Чуточку нужной воды, которая вредна для работы LED источников света

Вначале посмотрим как устроен стандартный светодиодный модуль.

Внутри каждого модуля находится два элемента: токоограничивающее сопотивление и сами светодиоды, которых может быть один, два и более. Данный обзор по подключение стандартных модулей, не токовых.
Как известно, светодиоды управляются током, а не напряжением. Это можно увидеть в обзорах диода в Datasheet, то есть, сопроводительной документации. И для того, чтобы задать диоду нужный для него ток, применяют токоограничивающие резисторы, которые нарисованы на картинке.

Например, диод должен работать на номинальном токе в 60 Ма, а падение на нем напряжения составляет 3 Вольта и в цепи три светодиода. Тогда номинальное сопротивление при напряжении питающей сети рассчитывается по формуле R= (12 вольт минус 3 по 3 Вольта)/60 Ма. Для светодиодного модуля мощностью 0,72 ватта ток 60 мА, а величина резистора 50 Ом. Современные светодиоды 2835 мощностью до полуватта могут пропускать через себя прямой ток 180 мА, однако чаще всего в модулях и лентах ставят модель 0,2 ватт и световой отдачей в 20-22 люмен (данные приведены на февраль 2020 года и корректироваться в дальнейшем не будут) При этом резистор очень часто используется на 56 Ом.

Поток чуть ниже, но и работает такой прибор стабильнее, к тому же у большинства светодиодов 2835 на 0,2 Вт номинальное напряжение составляет 3 вольт, то есть резистор примерно должен быть 50 Ом, к тому же тут небольшая перестраховка от падения прямого напряжение на светодиоде при нагреве, но статья немного не об этом.

Итак, мы считаем, что ток у светодиодного led модуля 60 мА, на 12 вольтах. То есть через сопотивление протекает именно этот ток, а значит на нем в тепло рассеивается по формуле P=I*I*R 0,6*0,6*12=0,043 Вт. Обычные резисторы, используемые в лентах или модулях рассчитаны на рассеивание в 100 мВт или 0,1 Ватт, то есть имеем двойной запас прочности. В более дорогих модулях используется резистор с пределом в 0,5 Ватт.

Зачем все это знать и почему выгорают модули

Дело в том, что модуль потребляет, например 0,72 ватт, а резистор рассчитан на 100 мВт. В случае закорачивания или пробоя любого из диодов, каждый из которых рассеивает 0,2 Вт, эта самая мощность добавляется на резистор, и происходит троекратная перегрузка, в следствии чего токоограничивающее сопротивление выходит из строя. Закорачивание диода может произойти в случае попадания на плату воды. Защитный силикон, которым заливают плату зимой и весной в условиях России начинает «дышать», причем «дышит» вся плата . Когда вся масса начинает расширяться, затем сужаться, образуются микропоры, в которую «насасывается», да и вообще, силикон гигроскопичен по определению. Водичка закорачивает диоды, нагрузка падает на резистор — результат такой же.

Другая причина — неправильный подбор источника питания. Некоторые рекламисты ставят регулируемый источник питания и поднимают напряжение до 13 и даже 18 вольт! Они хотят чтобы их буквы светились ярче чем у конкурентов, и при этом экономить на количестве источников света. На этом напряжении в резисторе рассеивается (18-9)*(18-9)/56 = 1,44 ватт. На короткое время может модули и будут работать, но резисторы сгорят быстро.

Третья причина — выгорание одного из светодиодов в цепи. Обычно, в новых диодах встроено шунтирующее сопротивление. Это нужно при использовании их через питание постоянным током от драйвера. Это применяется в осветительных линейках для светильников. Умирает один диод — остальные продолжают гореть. Есть и светодиодные модули со встроенным драйвером тока, но они стоят дороже обычных и не очень популярны.

А при использования схемы из первого рисунка если выгорает диод, то через шунтирующее сопротивление ток поступает на резистор, который не готов к лишним 0,2 Ватт.

А что происходит когда выгорает сопротивление? Смотрите эту картинку

 

По картинке видно, что происходит разрыв цепи и ток не идет через светодиоды. Это все равно как перекрыть кран и ждать что вода будет литься.

В следующей статье мы расскажем о Законе Ома для полной цепи и законе Киргофа и узнаем отчего выгорают провода и как правильно их подобрать для вывески.

Как обезопасить себя и продлить жизнь вывески?

Для этого есть очень простое решение — использовать импульсный диммер, который предназначен для регулирования силы света за счет подачи импульсных токов через ШИМ модулятор. Дело в том, что если прямой ток у диода составляет, например 60 мА, то импульсный может быть в три раза выше. Просто подключите диммер или контроллер яркости, сделайте силу света в 90% и ваши объемные  буквы будут жить дольше.