Как проверить и починить гирлянду на светодиодах

Елочная гирлянда – необходимый предмет новогоднего праздника. Нередка ситуация, когда пролежавшее весь год в шкафу осветительное устройство перестает включаться. В большинстве случаев ремонт можно выполнить самостоятельно, имея небольшие навыки, мультиметр и паяльник.

Устройство и принцип работы

Устройство светодиодной гирлянды принципиально не отличается от обычной иллюминации на лампах накаливания. Но низкое потребление тока, свойственное LED-излучателям, позволило выполнить блок управления в виде миниатюрной коробки — стали не нужны мощные ключевые элементы (тиристоры) и отпала необходимость в радиаторах для них. Появление же недорогих микросхем-контроллеров дает возможность получить немыслимое ранее разнообразие цветовых эффектов.

Составные элементы гирлянды

Большинство елочных гирлянд состоит из трех элементов:

• сетевой шнур;
• контроллер (блок управления), управляющий зажиганием светоизлучающих элементов;
• цепочки из светодиодов (чаще всего от 2 до 4), собственно и создающие световые эффекты.

Цепочки состоят из включенных последовательно светодиодов в таком количестве, что их суммарное рабочее напряжение составляет не менее 310 (а не 220) вольт. Как правило, каждая цепочка состоит из излучателей одного цвета.

Обязательным элементом каждой цепочки служит токоограничительный резистор.

Схемотехника контроллера

В недорогих гирляндах применяются блоки управления на основе микроконтроллера Q803 (могут быть применены аналоги QD0056C и другие).

Назначение выводов Q803:

• 1 – синхронизация, на него подается переменное напряжение 50 или 60 Гц;
• 2 – общий провод;
• 3,4,5,6 – выходы управления тиристорами;
• 9 – выбор программы;
• 10 – питание.

Выводы 7,8 не используются.

Принципиальная схема реального блока управления приведена на рисунке. Сетевое напряжение подается на диодный мост, с которого снимается выпрямленное напряжение. Для питания микросхемы оно сглаживается фильтром на резисторе 150 кОм и конденсаторе 10 мкФ. Светодиодные цепочки также запитываются от выпрямленного напряжения (в некоторых блоках управления используется выпрямленное по однополупериодной схеме). Переменное напряжение для этой цели использовать нельзя, так как слабое место светодиодов – чувствительность к обратному приложенному напряжению. Постоянное же напряжение создаст проблемы с выключением тиристоров.

Переменное напряжение сети подано на вход Sync (вывод 1) для организации фазового управления тиристорами, позволяющего плавно изменять свечение. Контроллер включен по своей стандартной схеме, при которой он может управлять цепочками светодиодов в количестве до 4.

На практике схема гирлянды может иметь от 2 до 4 цепочек световых излучателей.

Диагностика и ремонт

Чтобы найти неисправность в осветительном приборе, в большинстве случаев не обойтись без мультиметра. Чтобы выполнить ремонт светодиодной гирлянды после найденной проблемы, потребуется еще и паяльник с набором расходников.

Гирлянда не включается

В первую очередь надо проверить пайки. Качество сборки недорогих китайских гирлянд оставляет желать лучшего. Ненадежная пайка ведет со временем к потере электрического контакта, и это во многих случаях можно обнаружить визуально. Если места спаивания на вид не вызывают подозрений, надо проверить с помощью мультиметра, приходит ли 220 вольт из розетки на гирлянду. Это можно сделать, замерив напряжение на выходе сетевого шнура.

Не горит один цвет

Эта неисправность в большинстве случаев сводится к нескольким вариантам.

1. Нарушился контакт в одной из цепочек. Надо искать. Скорее всего, в месте пайки к плате. Во многих случаях обнаруживается визуально. Найденный плохой контакт надо пропаять.
2. Перегорел (находится в обрыве) один из светодиодов цепочки. Придется вызванивать каждый элемент. Если в случае ламп накаливания можно было проверить на обрыв половину цепи и локализовать проблемный светоизлучатель (и так далее разбивать каждый неисправный участок на два), то в светодиодной гирлянде придется проверять каждый LED.

Так как выводы каждого элемента изолированы, придется немного модернизировать щупы тестера. К каждому выводу надо примотать проводом или припаять иголки, способные проколоть изоляцию провода. Каждый светодиод проверяется в прямом и обратном направлении. В одном направлении он должен открыться, и тестер покажет какое-то сопротивление. Если повезет, то светодиод может загореться от приложенного тестового напряжения, это обнаружится визуально и прозвонка упростится. Если нет, придется проверять и в обратном направлении — исправный LED будет закрыт, и сопротивление будет бесконечным.

Отбракованные элементы надо заменить. Если их в цепочке всего 1..2, то неисправный LED можно просто удалить и срастить провод в месте разрыва (обязательно пайкой с последующей изоляцией!). Это несколько изменит режим всей цепочки и немного приблизит смерть очередного светодиода, но на ближайший Новый год должно хватить.

1. Вышел из строя тиристор, управляющий соответствующей цепочкой. Продиагностировать неисправность без выпайки полупроводникового элемента можно, поменяв местами подключение двух цепочек. Если проблемный цвет стал работать, а ранее исправный нет – неисправность в тиристоре. Его надо заменить.
2. Не работает выход контроллера, управляющий соответствующей цепочкой. В этом случае отремонтировать гирлянду поможет только замена микросхемы.

Также надо проверить целостность паек и дорожек в цепи контроллер-тиристор-светодиодная цепочка. Это лучше сделать в первую очередь.

Для наглядности видео.

Тускло светит

Если все цепочки светят не в полный накал, в первую очередь надо проверить диоды моста. Если тускло светит всего одна цепочка, это, скорее всего, связано с плохим контактом. В большинстве случаев он возникает в месте плохой пайки. Такой контакт, обычно, неустойчив, и обнаружить его можно осторожным покачиванием проводов.

Делать это надо осторожно. Провод в месте плохой пайки может оторваться и замкнуться на другую цепь или, что хуже, на тело человека.

Если таким способом обнаружить плохой контакт не удалось, придется начать с тщательного осмотра точек, где припаяны провода. Эту процедуру надо проводить при отключенном сетевом напряжении. Если и так найти проблемное место не удалось, лучше пропаять все точки разом.

Также возможен надлом жилы одного из проводов. Недорогие гирлянды делаются из проводников из неизвестного сплава и с недостаточным сечением. Неудачно перегнув провод, его несложно надломить. Поиск в этом случае будет сложен и нуден. Проще все оставить, как есть.

Читайте также: Подробно о методах подключения светодиодов

Беспорядочное моргание светодиодов

Если светодиоды мигают беспорядочно, это может означать проблемы с питанием микросхемы или с синхронизацией. Надо последовательно проверить исправность:

• резистора, подключенного к выводу 1;
• резистора, подключенного к выводу 10;
• конденсатора, подключенного к выводу 10.

Сначала все элементы осматриваются визуально на предмет трещин, подгораний. Конденсаторы проверяются на наличие вздутий, потеков электролита и т.п. Если все в порядке, резисторы проверяются мультиметром в режиме омметра. Конденсатор проверяется тестером в режиме измерения емкости – измеренная величина не должна радикально отличаться от написанной на корпусе элемента. Если есть тестер электронных компонентов, можно использовать его. Кроме проверки емкости, надо посмотреть и на другие параметры, которые можно измерить с помощью этого прибора. Так, напряжение потерь не должно превышать нескольких процентов, а ESR – нескольких ом. Если это не так, элемент отбраковывается и заменяется.

Как отремонтировать контроллер

Для ремонта контроллера надо проверить каждый его элемент. На самом деле их не так много, и можно просто проверить каждый из них. Но лучше сначала проанализировать ситуацию, это сэкономит время и усилия.

Так, есть основания предполагать выход из строя элементов диодного моста. если на плату приходит 220 вольт, но она не подает признаков жизни. То же самое относится к ситуации, когда все цепочки горят не в полный накал. Надо последовательно проверить все диоды с помощью тестера в режиме проверки диодов.

Если не горит одна цепочка и она заведомо исправна, скорее всего вышел из строя тиристор. Его можно проверить мультиметром, но сначала можно попробовать перепаять работоспособную цепочку к подозрительному тиристору. Если она перестала светить, надо менять полупроводниковый прибор. Если ничего не помогло, надо проверить пассивные элементы (резисторы, конденсатор). Если они в порядке, скорее всего, неисправна микросхема.

Из видео узнаете куда припаять оторванные от переключения режимов провода.

Можно ли подключить без контроллера

Контроллер в системе елочной иллюминации нужен не только для создания световых эффектов. В блоке управления находится еще и диодный мост, позволяющий запитать цепочку светодиодов. LED-излучатели, в отличие от ламп накаливания, питать от переменного тока нельзя. Несмотря на то, что p-n переходы светодиодов обладают односторонней проводимостью, полупроводниковые светоизлучатели не предназначены для использования в качестве высоковольтных выпрямителей. В штатной схеме LED-цепочки запитаны не от постоянного, а от пульсирующего напряжения. В противном случае отключение тиристоров при отсутствии управляющего сигнала было бы невозможно. Плюсом такого режима является то, что пульсирующее напряжение можно получить с помощью одного выпрямительного диода. Поэтому, если возникла необходимость питать гирлянду напрямую от сети, надо сделать следующие шаги:

• отключить все цепочки от коробки управления;
• соединить все начала цепочек;
• соединить все концы цепочек;
• подключить к получившейся гирлянде выпрямительный диод так, чтобы он был включен соответственно полярности светодиодов (диод должен быть рассчитан на полный ток цепи).

После этого надо подсоединить сетевой шнур, заизолировать все места паек, и гирлянда готова к работе.

Особенности ремонта китайских изделий

Недорогие китайские изделия «славятся» некачественной сборкой. В первую очередь это относится к пайкам. И не только потому, что паялось неумелыми руками. Просто примененные материалы также оставляют желать лучшего, и «медный» провод зачастую оказывается омедненной сталью или алюминием. Или просто сплавом на основе стали, которая плохо паяется флюсами на основе канифоли. Отсюда плохие контакты на плате.

Если коробка с контроллером уже разобрана, есть смысл пропаять каждую точку в профилактических целях. Но кислотный флюс, каков бы ни был соблазн, применять нельзя – через некоторое время будет только хуже. После пайки целесообразно закрепить провода с капельками термоклея – меньше риск перелома или возникновения плохого контакта.

Все это лучше сделать перед началом диагностики по двум причинам:

1. Исключить ситуацию, когда одна неисправность устраняется, и тут же возникает новая.
2. Возможно, после пропайки и закрепления проводов проблема исчезнет сама собой.

Также надо обратить внимание на качество изоляции проводов. Довольно быстро она твердеет, становится ломкой и осыпается. Поэтому лучше не использовать дешевые гирлянды в качестве уличной иллюминации – там изоляция стареет намного быстрее.

В целом починить гирлянду вполне реально. Но в каждом случае надо определить, стоит ли оно того – иногда дешевле и быстрее купить новую, потому что эти устройства довольно недорогие.