Применение
Сейчас светодиоды самые популярные элементы в осветительных приборах. Поэтому неудивительно, что задачи по диагностике исправности светодиодов, светодиодных матриц, а также 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 сейчас всё чаще используются светодиодные матрицы с номинальным напряжением 6…36 В и более.
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.
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.
Схема электрическая и принцип работы
Схема 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 светодиод 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 ХРЗ, ХР4 и вилок ХР5, ХР6.
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.
Детали
В преобразователе применён транзистор PN2222A, 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 PN2222A 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 ХР1. 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 залужённый 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.
В качестве штырей ХР1 и ХР2 использованы швейные иглы, которые надо предварительно затупить, чтобы, во-первых, не получить колотой травмы, а во-вторых, не повредить острым концом контролируемый прибор.
Для штыря ХР1 в толкателе кнопки сверлят отверстие глубиной 2...3 мм и диаметром, соответствующим диаметру иглы со стороны ушка. К игле припаивают гибкий изолированный провод (МГТФ-0,07) с небольшим запасом. Затем вставляют иглу в отверстие в толкателе кнопки и с помощью горячего паяльника аккуратно вплавляют примерно на 2 мм. Так получается достаточно прочная конструкция. Желательно применить кнопку с самовозвратом с мягким и небольшим ходом толкателя.
Светодиод HL1 вместе с резистором R2 можно разместить в заглушке фломастера, при этом для светодиода сделать отверстие соответствующего диаметра. Там же сделать боковое отверстие для провода, соединённого со штырём ХР2.
Конструкцию пробника поясняет рис. ниже, 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 ХР1.1 надо отцентрировать в отверстии фломастера с помощью отрезка 2 от стержня авторучки.
При необходимости можно изготовить переходник для подключения к вольтметру. Для этого используют швейные иглы ХРЗ, ХР4 и подходящие гнёзда XS1, XS2 (от какого-нибудь разъёма), которые спаивают попарно и соединяют отрезками провода со штырями ХР5, ХР6.
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).