Moduły LED o mocy 3 W w rozmiarze 2820

Cała ta historia zaczęła się dość dawno temu. Najpierw, jakieś cztery i pół roku temu, kupiłem kilka opraw LED, które przez cały ten czas sprawowały się całkiem nieźle. Potem jedna z nich w końcu się zepsuła, a ponieważ nie chciałem wymieniać wszystkich, naturalnie postanowiłem ją naprawić, a przy okazji skompletować „zestaw naprawczy” na wszelki wypadek także do pozostałych, które nadal działają.



Jak już wspomniałem, zepsuła się jedna z opraw zamontowanych ponad cztery lata temu. Przyczyna nie jest jasna: albo to zbieg okoliczności, albo rzeczywiście doszło do przegrzania, bo oprawa znajdowała się około 1.8 m nad kuchenką gazową. Pozostałe trzy działają normalnie.

Tak czy inaczej, trzeba było jakoś ją naprawić albo poszukać w sprzedaży dokładnie takiej samej, co byłoby nieco droższe i trudniejsze.
Najpierw spróbowałem wymienić zasilacz i o tym opowiem później. Na razie przejdę do opisu tego, co ostatecznie pomogło w naprawie.

Przyczyną awarii był uszkodzony moduł LED. Wyszukiwanie na AliExpress doprowadziło mnie do sklepu, w którym tych modułów jest po prostu mnóstwo. Zaskoczyła mnie różnorodność kształtów, mocy i rozmiarów. Poniżej zdjęcie tylko części wariantów z jednego sklepu.
Link do strony z pierwszego zdjęcia
Link do strony z drugiego zdjęcia.


Zamówiłem 6 diod LED. W chwili zakupu kosztowały 0.77 dolara, teraz sprzedawca nieco podniósł cenę, ale myślę, że to tymczasowe.
Opakowanie — zwykły zgrzewany woreczek antystatyczny, który leżał w zwykłej żółtej kopercie. Oceniam je na trójkę: diody mogły się wzajemnie uszkodzić, a do tego były lepkie.


Na wszelki wypadek zamówiłem diody w dwóch barwach: cztery o ciepłej bieli i dwie tak zwane „naturalne”. Oryginalnie w oprawach były diody świecące właśnie ciepłym światłem.
Na zwykłym zdjęciu różnicy nie widać, więc musiałem trochę pokombinować, żeby była zauważalna. Ciepłe są bardziej żółte.


Zdjęcie z nieco bliższej odległości. Tutaj i dalej: ciepła barwa (3000K) po lewej, naturalna (4200K) po prawej.
W środku widać zarys 6 małych diod LED pokrytych luminoforem — tak, jak rozumiem, zbudowane są moduły COB. Moc wynosi 3 W, ale dostępne są też moduły dokładnie tego samego rozmiaru o mocy 5, 7, 10 i 12 W.


Diody mają rozmiar 2820, co oznacza średnicę płytki 28 mm i średnicę samego zespołu LED (COB) 20 mm.


Wymiary modułów są identyczne. Na zdjęciu jeden leży na drugim, ale cięcie metalowego podłoża jest miejscami niezbyt staranne.


Skoro już mowa o różnych modułach, podam kilka informacji o wymiarach innych modeli.


Zainteresowały mnie też całkiem mocne i duże warianty, zwłaszcza drugi, o średnicy 160 mm i mocy 200 W. Kosztuje jednak około 23 dolarów. Z drugiej strony, jeśli będzie trzeba, chińscy producenci wyprodukują nawet wersję 500 W — trzeba tylko znaleźć podłoże, bo montaż takich modułów jest banalnie prosty: robimy płytkę, lutujemy do niej diody LED, przyklejamy ją do metalowego podłoża i zalewamy luminoforem albo specjalną masą.


Ponieważ moduły LED wyraźnie się nagrzewają podczas pracy, do testów zamontowałem je na tymczasowym radiatorze. Oczywiście jest za mały do długotrwałej pracy, ale przy stosunkowo krótkich testach w zupełności wystarcza.


Diody LED zasila się prądem, a nie napięciem, dlatego ustawiłem ograniczenie prądu na zasilaczu na 300 mA i zacząłem eksperymentalnie stopniowo zwiększać napięcie wyjściowe, aż zasilacz przełączył się w tryb stabilizacji prądu. Diody są połączone szeregowo, więc napięcie na każdej z nich i łączną moc trzeba podzielić przez dwa.
1. Diody zaczynają świecić przy napięciu 14 V, prąd wynosi wtedy mniej niż 1 mA i zasilacz go nie rejestruje.
2. Przy napięciu 15 V jasność wyraźnie wzrosła, ale prąd nadal jest mniejszy lub równy około 1 mA.
3. Przy napięciu 16 V świecą już całkiem wyraźnie, a prąd wynosi 19 mA. Moc to około 0.3 W dla dwóch diod.
4, 5. Napięcie wynosi odpowiednio 17 i 18 V, prąd 72 i 161 mA, a łączna moc 1.2 i 2.9 W.
6. Tryb pracy: prąd 300 mA, napięcie na dwóch modułach prawie 19 V, moc 5.64 W dla obu, czyli 2.82 W na każdy.


Testowałem je tak dość długo, ale temperatura nie przekroczyła 64 stopni, więc uważam, że pod tym względem wszystko było w porządku i bezpieczne.


Okazało się, że napięcie na modułach jest różne: na „ciepłym” nieco niższe niż na „naturalnym”. W miarę nagrzewania napięcie nieco spada — to normalne. W moim przypadku „naturalny” miał nieco wyższą temperaturę, ponieważ wydzielała się na nim trochę większa moc: 2,9 W zamiast 2,76.


Przy okazji okazało się, że nie tylko pobierają różną moc, ale też świecą inaczej. W „naturalnym” (po prawej) mniej widoczny jest efekt „punktów”, czyli światło jest bardziej rozproszone.


Bez filtra światła — tutaj różnica w temperaturze barwowej jest już widoczna.


Mam wrażenie, że w modułach zastosowano zupełnie różne diody LED. Zresztą zauważyłem to już podczas oględzin, szkoda tylko, że na zdjęciu słabo to widać. W prawym, „naturalnym” diody LED są nieco mniejsze i prawdopodobnie mają trochę mniejszą moc, dlatego napięcie na nich okazało się wyższe niż w „ciepłym”.


Zdjęcie z wymuszonym błyskiem lampy.


A oto „winowajca całego zamieszania”. Przy zakupie wybrałem taki z radiatorem i po czterech latach mogę powiedzieć, że dobrze zrobiłem.


Teraz znów szukam podobnych opraw, ale z matowym szkłem, bo już wtedy pisałem, że nie podobają mi się jasne punkty wynikające ze specyfiki reflektora. Najpierw chciałem wybrać coś w sklepie stacjonarnym — cena była mniej więcej taka jak w Chinach — ale zobaczyłem tam oprawy podobne do tych pokazanych niżej. Na podaną moc nie ma co patrzeć, bo nawet 3–5 W w takiej konstrukcji długo nie wytrzyma. Teraz szukam opraw z porządnymi radiatorami, ale z jakiegoś powodu częściej trafiam na modele nie z matrycami COB, lecz z trzema–pięcioma mocnymi diodami LED.


Ponieważ oprawy nie znajdują się u mnie w domu, gdy dowiedziałem się, że jedna przestała działać, najpierw założyłem, że spalił się sterownik. Jakoś nie podejrzewałem diody LED. W końcu zamówiłem cztery nowe sterowniki.


Po prawej oryginalny, po lewej kupione. Kosztują grosze, około 70 centów, moc do 3 W — link.

W starym zastosowano nieznany mi układ BP9011, a w nowym popularny BP9021A, który rzeczywiście jest przeznaczony do pracy z mocą 3 W.


Schemat sterownika. Kontrola prądu odbywa się po stronie pierwotnej, ale to całkowicie normalne — tak zbudowana jest większość sterowników małej mocy.


W recenzji oprawy jej nie rozbierałem, bo po prostu nie zrozumiałem, jak się ją otwiera. Możliwe też, że ta, którą próbowałem rozebrać, była mocno dokręcona. Okazało się, że rozebranie jest bardzo proste: górną część się odkręca, a oprawa rozpada się na kilka części. Nie wiadomo tylko po co gwint znajduje się między reflektorem a przednią częścią — tylko przeszkadza, bo reflektor ma kołki zabezpieczające przed obracaniem. Na szczęście gwint jest bardzo słabo zaznaczony, więc nie stanowi to większego problemu.


W tym modelu oprawy radiator znajduje się nie tylko z tyłu — cały korpus jest wykonany z aluminium, choć stosunkowo cienkiego.


Skoro nie ma żadnych śrub dociskających matrycę, najprawdopodobniej jest ona przyklejona.


Tak właśnie się okazało. Matryca była przyklejona dosłownie na amen — podczas demontażu miejscami pogiąłem aluminiowe podłoże, a samą matrycę zdjąłem, wybijając ją od spodu przez otwór na przewody.


Na podłożu zostały nawet ślady farby, którą pomalowano korpus.
Matryce są bardzo podobne, ale jednak się różnią. W moim przypadku nie miało to znaczenia. Przed zamówieniem najpierw mierzyłem i próbowałem szukać według wymiarów, ale później zauważyłem, że jest też oznaczona jako 2820. Co ciekawe, sama matryca była nieco przesunięta względem podłoża (na zdjęciu prawy moduł).


Matryca jest dociskana przez reflektor, więc można było po prostu nałożyć pastę i docisnąć całość, ale takie rozwiązanie mi nie odpowiadało. W środku było widać 5 otworów: trzy gwintowane, najwyraźniej przeznaczone do modułów z podłożem typu „gwiazda” na trzy diody LED, oraz parę mniejszych otworów o średnicy około 1,5 mm, dokładnie w odpowiednich miejscach do mocowania modułów takich jak ten opisywany. Dalej to już kwestia techniki: wiertło, wkrętarka, dwa gwintowniki i otwory gotowe. Wierciło się bardzo łatwo, aż się nie spodziewałem — o mało nie przewierciłem stołu.


Częściowo oczyściłem wnętrze z resztek kleju. Najlepiej byłoby też usunąć farbę, ale uznałem, że tak będzie dobrze — moc jest niewielka.


Teraz pasta, kilka śrubek i parę podkładek. Podkładki były potrzebne, bo początkowo wziąłem śruby z łbem o dużej średnicy i obawiałem się, że zrobią zwarcie z sąsiednimi polami stykowymi.


Tutaj musiałem się trochę namęczyć, układając przewody tak, żeby nie zwarły się z metalowym podłożem.


Ostatecznie wymieniłem śruby na zwykłe, z małym łbem, więc podkładki nie były już potrzebne. Ciepło odprowadzane jest z mniej więcej 1/4-1/3 powierzchni podłoża, ponieważ od spodu znajduje się szczelina na przewody.


Musiałem też trochę podpiłować odbłyśnik, bo przeszkadzały mu śruby. Podejrzewałem to od samego początku, więc nie było to dla mnie zaskoczeniem.
Odciąłem też plastikowe kołki i moim zdaniem niepotrzebnie. Podczas montażu odbłyśnik cały czas próbował się obracać, a kołki miały temu zapobiegać.


Prawie wszystko gotowe, pozostała jeszcze kwestia sterownika.


Na samym początku naprawy miałem tymczasowo podłączony nowy sterownik i postanowiłem po prostu porównać jeden z nowych ze starym.
Okazało się, że prąd jest niemal identyczny, w starym nieco mniejszy (jest po prawej). Ostatecznie zostawiłem właśnie jego, bo lepiej mieć 4 jednakowe nowe sterowniki niż trzy nowe i jeden stary — może się jeszcze przyda.


A to już tylko eksperyment: przy działającej lampie, podłączonej przez multimetr, włączyłem tryb wyświetlania maksymalnego i minimalnego szczytowego prądu. Po kilku sekundach przyrząd pokazał, jak bardzo różni się prąd. Maksymalny prąd szczytowy wyniósł prawie 500 mA, a minimalny nieco mniej niż 100 mA.


Teraz już naprawdę wszystko gotowe: przewody są przylutowane do sterownika, a sam sterownik zamontowany w obudowie. Otwory wentylacyjne zrobiłem jeszcze podczas montażu lamp.


W tym optymistycznym momencie chciałem już zakończyć i zadowolony potwierdzić odbiór zamówienia, dając sprzedawcy 5 gwiazdek, ale coś mnie tknęło, żeby najpierw sprawdzić pozostałe 4 moduły. Jak się okazało, słusznie.
Okazało się, że w dwóch z sześciu (łącznie), czyli w dwóch z czterech (jednego koloru), jest problem — nie działa po jednej diodzie LED. W jednym module dioda zgasła po kilku sekundach pracy przy prądzie znamionowym, a w drugim nie działała od samego początku.



Z podobną sytuacją spotkałem się mniej więcej w tym samym czasie, gdy pisałem recenzję lamp. Kupiłem diody LED o mocy 10 W i wszystkie były uszkodzone. Sprzedawca bez żadnych pytań zwrócił 100% kwoty. Później i tak wykorzystałem te moduły, ale do mniej istotnego zadania.

Od razu napisałem do sprzedawcy, że odebrałem przesyłkę, podłączyłem moduły i dwa z sześciu nie działają prawidłowo. Sprzedawca zapytał: „A jakim napięciem je zasilasz?”. Pomyślałem: aha, chce mnie złapać :)
Odpisałem: nie, kolego, diod LED nie zasila się napięciem, tylko prądem. Prąd wynosi 300 mA, a napięcie na module około 9,3 V.
Po około 15 minutach sprzedawca zapytał, czy może wysłać mi dwa moduły na wymianę. Pomyślałem: czemu nie, wysyłaj. Chciałem kupić cztery, a nie dwa, tym bardziej że kosztują grosze.


Podsumowując, kupowanie diod LED z 50% ryzykiem trafienia na wadliwe sztuki nie jest zbyt atrakcyjne. Nawet jeśli ryzyko wynosi nie 50%, a 33% (w stosunku do całej liczby), to i tak nie jest najlepiej. Sprzedawcę ratuje w tym przypadku tylko to, że bez większych pytań zgodził się wysłać zamienniki, ale nie jestem pewien, czy jeszcze coś u niego kupię.

To już wszystko. Mam nadzieję, że ten test był przydatny i przyda się osobom planującym zakup matryc LED w Chinach.