現代人講究節能環保,因此換用LED燈泡是個不錯的選擇,它確實能降低耗電量,不過這種環保概念商品可真不便宜,一顆LED燈泡大約是鎢絲燈泡的5倍價格,若LED燈泡發生故障那可真的會心痛,那我們又該如何處理呢? 剛好阿信助教這個月壞了2個LED燈泡,以下就要來告訴各位怎麼修理它,先來看看燈泡裡面的構造吧!
LED燈泡-拆解
LED燈泡的外罩沒有螺絲,至少我手上的是這樣,基本上用手一擰,就可以直接把外罩拿下來,它只用膠簡單的黏在散熱座上,事實上我懷疑它是將散熱膏當作膠水來用,因為銜接處都是白白的散熱膏。移開外罩之後就可以看到LED面板,把螺絲鬆開後就可以看到塞在燈座內的驅動電路。110V的市電穿過燈座將交流電源導入驅動線路,再將直流電接到LED面板。
驅動電路
LED本身只能由直流電驅動,因此驅動電路的任務就是交流轉直流,如下圖110V交流電從左方的兩條白線(L火線、N中性線)進來,經過整流轉換後再由右方的紅線與黑線(VCC、GND)出去接LED面板。除此之外它也要能防止電壓與電流過大,如下圖,你會看到驅動電路右方有個控制IC,編號是BP2833A(在R4、R5之間),它就是用來做電源管理的功能。
LED燈泡面板
驅動電路之後是接LED面板,它是以鋁板為基底方便散熱,上方有印刷電路,將所有的LED串聯起來,所以整顆燈泡的方塊圖就會如下圖所示。
問題在哪裡
終於進入到問題的核心了,首先要區分是驅動電路故障還是LED故障。燈泡整天開開關關,在開關的瞬間所造成的突波是最需要處理的,驅動電路若沒做得強壯些,就會被這些突波打壞。根據控制晶片BP2833A的datasheet,它的輸出是MOS電晶體的汲極(Drain),所以是定電流驅動的chip。換句話說,當你跨接越多LED,為了維持固定的電流,VCC就會越高。
直流輸出
我把LED面板移除後測量電壓,由於沒有負載,所以實際不會有電流通過,但驅動電路會有要讓電流維持恆定的趨勢,理論上VCC會被拉得很高,實際上我還聽到滋滋作響的聲音,VCC經過測量後得到156V,由於我沒有正常的驅動電路可以做比較,既然測量結果和理論相符我就當驅動電路是正常。
LED單體
接下來就要看LED本體是否故障,由於面板上的LED是串聯在一起,只要有一顆故障斷路,所有的LED都不會亮,所以我只好一顆顆檢查。電表的低電阻檔位,本身會供電給待測物才能做電阻測量,如此便能驅動LED,由於電流很弱,它產生的亮度也相當弱,因此不至於讓你瞎掉,但足以用來驗證LED。下圖中驗證的LED看來很亮,純粹是攝影特性的關係,要是真的全功率亮起來,拍照起來整個背景會變成全黑。
經過驗證,我確實發現有一顆LED是故障的,導致電流無法經過它。
LED故障排除
既然LED壞了,我們能換它嗎? 只要有零件當然能,但舊零件得要能拿得下來才行。我實際用烙鐵解焊發現無法將LED拿下來,因為它的基板是散熱超好的鋁,烙鐵的熱量一下子就被鋁板吸走,很難讓LED的焊錫接點全部融化,因此我就不想拿下來了,拐個彎想另一個方法,也就是直接讓LED短路使電流繼續往下一關流動,燈泡少一顆LED應該也不會差太多。
短路能讓電流繞過故障的LED,所以短路不見得是壞事,全看你怎麼用它。實際將故障LED頭尾短路後,面板看起來就像下圖這個樣子,你明顯能看到有一條銀色的導線跨接在LED頭尾。
功能驗證
修好之後當然要驗證一下,由於LED實在是超亮,我只好把LED面板朝下免得變成瞎子,上電之後果然燈泡全亮一如往昔(實際當然有少一顆LED,因為我跳過它了),這樣就算修好啦!
順手測量了一下VCC,結果是57.1V,平均一顆LED的壓降大約是3.4V。
原先我推測是頻繁的開關導致驅動電路掛點,但是實際觀察發現驅動電路沒有問題,反而是印象中不常壞的LED壞了,這是特例還是通例? 我也不清楚,但既然手上還有另一個故障的燈泡,就一起拿來看看吧。拆開測量之後,一樣是LED單體故障,而且這顆燈泡有2個LED掛點,在下圖中可以看到有兩個跳線。
跳線之後上電做驗證,燈泡馬上大放光明,這表示目前為止我遇到的都是LED單體故障。可能有人會問若驅動線路故障,該怎麼修? 如果是這樣,我應該就不修了,因為驅動器藏在燈座內部,除非能找到方法鬆開燈座底部的結構,不然我無法將驅動器拿出來。剛才我是硬把驅動器拔出來才能拍照給各位看,這種方式做做研究可以,但修好後會裝不回去。
若只單純短路LED,則可以不用拆螺絲拔驅動器就能維修,想省錢的朋友們可以試試喔。另外也跟各位報告一下維修之後的使用情況,這顆LED燈泡在跳過一顆LED單體之後,再繼續努力工作了半年然後又壞了,這時我就沒有再去追究哪裡故障了,直接換一顆新的燈泡比較快。我推測是開關電源瞬間的突波把LED打壞的,因為LED實在是不太容易壞,若給它太高的電流直接就掛了,所以LED的驅動電路很重要,偏偏驅動電路的零件很多成本又高,若希望它能對抗暫態突波又想要便宜,這真的很難,若有廠商可以突破應該會造福很多人。
主要是這種便宜的LED燈泡都是未經點測,分選的晶粒去封裝的,本身就會有0.5%-1%的不良率。通常是焊墊開路造成斷路;LED 的半導體結構很不容易崩潰,持續通電下理論上有十萬小時的壽命。
感謝您的補充
阿信助教您好,近期爬了很多您的文章與影片,非常感謝分享技術觀點。
請問這樣短路會不會造成危險??
有人這樣寫:
LED燒毀後多數是兩極短路,少部分是斷路。每支LED約有3.2V左右的壓降,它燒毀後若是斷路這串LED就不發光了。若是短路這個電壓就轉給了其他的LED,造成其他LED的更大電流,其他LED就會更快的被燒毀,甚至危及電源。本來是小損壞就極容易的造成大事故。
一般是不會危險, LED驅動器採用的是定電流設計, 所以電壓是浮動的, 用以符合需要的電流
這樣的教法是有疑問的,每個驅動IC 搭配的電路,尤其是輸出定電流、電壓(含誤差範圍)丶效率、工作頻率及電感是有計算公式的。犧牲(短路)某燈珠,只有在全串聯燈珠下有用,若是2并2串以上,會造成負載電壓及電流的不平衡,只會提早結束壽命。
可以建議的作法,是去網路上找SMD LED 材料,有3560,3570,3535..多種,3560多半是3.5v,150mA級,也就是單顆0.5W,頂多2元/pc.找規格相同者,在壞損那顆旁邊,用金屬導線,以烙鐵焊錫併聯之就可以了。LED 燈會這麼快速減壽,來自於業者的偷工偷料而來。劣幣驅逐良幣下,不久大家都一樣了。投射用Par 燈規格不同,散熱設計都要求嚴謹,所以壽命就較長,就看用途及適用目的。
若買不到SMD燈珠,而單串電流是0.15A的話,手邊方便,以一顆2歐姆/0.25W的電阻替代也行。
端看該LED 電流/電壓是何規格而定。在大賣場買的8W LED燈,拆開一看,內部只有8顆燈珠;這類燈珠就是1W級燈珠,若是以三用電表切在二極體檔位,無法點亮LED 燈珠時,那麼該型燈珠就是6.2V或是9.6V規格的,因為廠商不會這麼笨去買耐壓63V的輸出電容加在驅動板上(較貴),有可能是用耐壓100V以上的積層電容並聯多顆去用(較便宜),所以可判斷該顆燈珠為9.6v120mA,單顆1W的燈珠規格。(沒電源設備在手上的人,可以用手電筒的鋰電池串聯2顆,串聯下碰觸燈珠兩極片,也可測試出來)
以上建議。
感謝您詳細的解說與補充,您是巷子內的高手,說得一點都沒錯。
我這是土炮的窮人方法,救急不救窮,若照做能用就算撿到,不能用也沒差,反正燈泡已經死過一次。
你好各位好請問一下為什麼本來很亮的LED裝到樓梯間馬上就變很弱的小光。而且拿回室內裝已回不來了。直接壞了。也只是很弱的光。是什么問題。電壓太高嗎?一般省電燈泡沒燒掉。可以幫我解釋嗎?謝謝你。
隔空抓藥有點難
你好,我之前參考過你的文章,
今天成功找到讓LED燈泡復活的方式。
不過文中有幾點不太明白,
一是文中「實際不會有電流通過,但驅動電路會有要讓電流維持恆定的趨勢,理論上VCC會被拉得很高」,
VCC會被拉高的原因看不是很懂,但我這邊實際測量LED面板上的火線與地線得到的直流電壓也約是150v以上。
二不了解的是,若故障的燈珠愈多,繞過而剩下的正常LED就愈少,但因為控制IC的幫忙,電流會維持穩定,只是VCC會來得比原先正常得燈泡還要小,這樣的判斷對嗎?
額外好奇的是最後提到測量得出一顆LED的壓降是3.3V,
但一般學校教的LED驅動電壓約是2.5V,這是由於燈珠種類不同影響的嗎?
再來若要測量單顆LED的工作電流,有什麼方式嗎?
問題有點多,最後提到在使用三用電表時的心得,
我用電阻量測檔位檢查LED故障時,當選擇的電阻檔位愈小(X1),LED愈亮
電阻檔位愈大,LED亮度會變弱,甚至無法點亮。
而電阻檔位由小到大,下方有不同顏色的小字標示150mA、15mA、150uA…等,
這是指它的..?
先感謝你的回覆!!!
看你的問題就知道你是有實際動手作的人
先跟你說恭喜 請保持下去
你一定會發現很多課本沒寫的東西
1.
驅動電路如果是空載, 或者說LED故障斷路
電流趨近於零
驅動電路會嘗試以高電壓來驅動
你可以用電源內有個內阻
若LED正常有電流存在,內阻會吃掉一些電壓
這樣的方式來理解
但實際的驅動電路
我沒有拆開來研究過
2.
對, 判斷正確
但每種電路都有他的工作範圍
如果今天只剩下一顆LED能用
驅動電路是否能正常驅動1顆LED則會是個問號
身為使用者 只能try
如果是製造商 他們得要知道電源規格
才能搭配適合的LED排列方式
3.
LED的順向電壓, 每種都不太一樣
大概就2.5V~3V附近
有沒有更奇怪的電壓? 也許有 只是我不知道
這跟LED製作的材料有關係
若要追究到底
其實每一顆單體LED, 順向電壓也都不同
4.
測量LED工作電流
不能直接把電壓源接上去 ex:電池
否則會燒掉 你會看到很亮的一下 然後就沒了
要透過一個200ohm電阻
透過調整電阻來改變電流
只要電流不讓LED燒掉 功耗在你要求之內
就可以用
5.
因為測量電阻需要供給電流
小電阻的電流要給大一點
不然壓差太小 會很難量到而且誤差也大
上面標的電流就是該檔位提供的測試電流
我自己沒有去test是否真的如它寫的電流大小
反正可以用 在需求範圍內是準的
我就不會質疑電表了
電表的低電阻檔位,本身會供電給待測物才能做電阻測量,如此便能驅動LED,
請問你的電表 廠牌型號是?
型號CHY 21 MultiMeter
就是下面影片中的三用電表
您提供的教學真的是太棒了~
透過這個方法,修好家裏浴室的吸頂燈~
http://www.shunze.info/diary_detail.php?newsid=826
很高興能看到願意加入DIY行列的朋友
是否要使用焊接呢?
要焊接, 可參考這篇
[簡易修繕]使用烙鐵將零件解焊與焊接-電路維修必備技能
獲益良多~~
感謝您,希望有幫到忙
前幾天才壞一個~已經進垃圾桶了~比傳統燈泡還容易壞(˶‾᷄ ⁻̫ ‾᷅˵)
猛!