Čínská vláknová LED "žárovka"

      5.4.2015 První LED "žárovky" s Edisonovým závitem na síťové napětí jako náhrada klasických žárovek se objevily už před mnoha lety. Používaly větší počet standardních 5mm bílých LED charakteristických studeným světlem, výraznou směrovostí a malým celkovým výkonem. Druhá generace je založená na výkonových LED čipech (1 W a více), jenž nabízí lepší parametry a lze s nimi dosáhnout vyššího celkového výkonu. Avšak pro jejich chlazení jsou potřeba rozměrnější hliníkové chladiče, které třeba v křišťálovém lustru nepůsobí zrovna elegantně. Tyto čipy se též začaly prosazovat v moderních svítidlech veřejného osvětlení jako náhrada sodíkových výbojek. Některé tyto realizace VO bývají předmětem kontroverzních debat, kde je vytýkána zejména přílišná nerovnoměrnost osvětlení vozovky snižující bezpečnost provozu.
      První dostupná LED "žárovka" designově srovnatelná s klasikou - Panasonic Nostalgic Clear se u nás objevila předloni při realizaci masové výměny osvětlení na Pražském hradě. Asi před rokem jsem objevil nový typ vláknových LED "žárovek" (v angličtině známé jako filament bulb), které ještě více připomínají klasiku. Žhavené vlákno zde nahrazuje tenká tyčinka COG (Chip On Glass) ze syntetického safíru (Al₂O₃ - je průhledný a má dobrou tepelnou vodivost) na níž je umístěno typicky 24 - 30 malých LED čipů zalitých silikonem s luminoforem. Je tak zajištěn dobrý odvod tepla z čipů a téměř všesměrová vyzařovací charakteristika. První COG vyrobila japonská firma Ushio už v roce 2008. Zde je datasheet LED "vlákna" ZR-39WWV5C2100 od firmy Z-Light Optoelectrionics a dále řady FSS1-JG-xxxx-D0 od firmy Runlite. Typické provozní parametry jsou:

propustný proud If:	10 mA
úbytek napětí Uf:	77 V
výkonová ztráta Pd:	0,77 W
světelná účinnost K:	136 lm/W
barevná teplota CCT:	2650 - 3200 K
index podání barev CRI:	> 80
provozní teplota:	-30 až +85°C

      Loni jsem viděl prodávat tyto LED "žárovky" na radiojarmarku v Holicích a byl jsem příjemně překvapen jejich kvalitou světla. Později jsem se rozhodl koupit jednu na zkoušku. Jak jsem zjistil, AliExpress je jimi doslova zaplavený. Vybral jsem si 12W non-dimmable verzi za 6,94 $. Zásilka dorazila za 14 dní. Krabička byla důkladně omotaná bublinkovou fólií a chyběl dráždivý nápis "pozor křehké", takže úspěšně přežila i Českou poštu. Po vybalení jsem zjistil, že mě Číňan kapánek odrbal, protože dodaná LED "žárovka" měla pouze 8 "vláken", takže to by spíše odpovídalo 6W, max. 8W verzi. Ale i tak za tu cenu je to pořád lepší, než od českých překupníků.
      Při pohledu shora do patice je vidět uvnitř malý kulatý plošňáček AC-DC měniče, ale součástky jsou umístěné na spodní straně a na pitvu se zatím nechystám. Na YouTube jsem našel jedno video s rozborkou podobné LED "žárovky" s trochu větší paticí a jednu rozborku svíčkové "LED" žárovky, z které si Mike udělal digitální hodiny :) Také je zajímavé nahlédnout, jak to vypadá v jedné takové šanghajské výrobně. Pomocí digitálního osciloskopu jsem změřil průběh odebíraného proudu. Ten je pochopitelně neharmonický. Poměrně krátký puls v oblasti maxima napětí trvá 2,4 ms a jeho vrcholová hodnota se pohybuje kolem 220 mA, čemuž odpovídá okamžitý příkon 66 W. Na průběhu proudu je superponovaná VF složka (jehly) o frekvenci 43 kHz, takže pracovní frekvence měniče je 21,5 kHz.


      Dále mě zajímalo, v jakém rozsahu napětí měnič funguje a jaký činný výkon skutečně odebírá. Jako napájecí zdroj jsem použil regulák a LED "žárovku" jsem nešetřil, pěkně jsem ho vytočil až na doraz (288 V). Zpočátku tekl pouze nepatrný proud. Od 32 V se LED "žárovka" náhle rozblikala krátkými pulsy s frekvencí asi 4 Hz. Při zvyšování napětí se plynule zvyšovala frekvence záblesků až asi na 20 Hz (nedokumentovaný bonusový disco strobo mode ;-) a při 82 V začala svítit trvale. Při dalším zvyšování napětí nebyla okem patrná změna svítivosti. Odebíraný proud klesal, nejmenší hodnotu jsem naměřil při 260 V a dál už se zas nepatrně zvyšoval.

U [V]	IRMS [mA]	S [VA]	P [W]	IwRMS [mA]	cos(φ)
0	0,00	0,000	-	-	-
20	0,14	0,003	-	-	-
32	18,00	0,576	-	-	-
40	35,00	1,400	-	-	-
60	66,00	3,960	3	70	0,86
80	93,00	7,440	5	90	0,82
100	98,00	9,800	6	100	0,75
120	80,00	9,600	6	80	0,70
140	71,00	9,940	6	70	0,62
160	65,50	10,480	6	70	0,55
180	60,00	10,800	6	60	0,51
200	55,00	11,000	6	60	0,48
220	50,00	11,000	6	60	0,43
240	47,00	11,280	6	50	0,41
260	46,00	11,960	-	-	-
280	47,00	13,160	-	-	-
288	48,00	13,824	-	-	-

      Jelikož byl takto malý měřený výkon na spodní hranici možností mého TrueRMS wattmetru (DMM Metex M-3860M), zkusil jsem ještě z oscilogramu vypočítat střední hodnotu výkonu jako integrál u(t)*i(t) během jedné půlperiody a došel k hodnotě 7,2 W (6,5 W v samotném pulsu a 0,7 W ve zbytku - jen odhad, nedostatečné rozlišení oscilogramu).
      Pro zjištění světelného toku LED "žárovky" jsem použil jednoduchou porovnávací metodu pomocí Bunsenova fotometru. Jako referenci jsem zvolil subjektivně odpovídající klasickou 60W žárovku se jmenovitým světelným tokem 700 lm napájenou přes regulák. Doprostřed mezi LED "žárovku" a referenční žárovku jsem postavil papír s mastnou skvrnou. Pokud je při pohledu ze strany ref. žárovky mastná skvrna světlejší než okolní papír, znamená to, že má LED "žárovka" větší svítivost a pokud je skvrna tmavší, tak má menší svítivost. Z druhé strany to platí naopak. Cílem je buď pomocí reguláku nebo posouváním papíru na ose mezi světelnými zdroji dosáhnout splynutí mastné skvrny s okolím tak, aby nebyla patrná.

LED "žárovka"	fotometr: Iref<Ix	fotometr: Iref>Ix	fotometr: Iref=Ix

      Svítivost neznámého zdroje se pak určí přenásobením ref. svítivosti buď poměrem kvadrátů vzdáleností zdroj-papír nebo poměrem nastaveného a jmenovitého příkonu ref. žárovky (pro malou změnu lze závislost I=f(P) linearizovat). S překvapením jsem zjistil, že svítivost LED "žárovky" ani nedosahuje klasické 60W žárovky, odečtený příkon byl jen 56,4 W (224 V, 252 mA) a odpovídající světelný tok je tedy 659 lm. Pokud uvažuju účinnost AC-DC měniče 80 %, připadá na jedno "vlákno" příkon 0,72 W a světelný tok 82 lm, z čehož vyplývá světelná účinnost 115 lm/W. Podle datasheetu Z-Light Optoelectrionics by se měla pohybovat od 130 do 155 lm/W, netuším však od jakého výrobce jsou "vlákna" v té mojí "žárovce" a jsou tu též chyby měření... Není to zas tak špatný výsledek, ještě před pár lety byla účinnost pod 100 lm/W a vývoj jde dál, firma Cree loni prolomila hranici 300 lm/W. Nakonec jsem mrknul na světlo DVDčkovým spektroskopem - je spojité, v datasheetu je vidět vedlejší modrý peak na 450 nm.

      Co se týče tepelného managementu mám trochu obavy, neboť "vlákna" visí volně ve vzduchu a malý průřez přívodních drátků nedovolí efektivní přenos tepla někam dál. Takže veškeré ztrátové teplo se musí vyzářit skrze vnitřní plynovou náplň a baňku ven. Po delší době provozu je baňka teplá cca 40 - 45°C. Proti tomu 100 W žárovka se rozpálí během 10 s tak, že nejde udržet v ruce. Velkým otazníkem je životnost, která s teplotou čipů úzce souvisí. Na krabičce je uvedena celkem uvěřitelná hodnota 20000 hodin. Světelný tok LED čipů klesá plynule během života a oko je na pomalé změny necitlivé. Oproti tomu klasická žárovka svítí do poslední vteřiny pořád stejně. Takže LEDkový světelný zdroj by měl být raději trochu předimenzovaný, což si řada lidí neuvědomuje. S LED "žárovkou" jsem jinak co do příjemnosti světla spokojen, akorát bych do větších místností potřeboval větší výkon, alespoň ekvivalent 100W žárovky. Po chvíli pátrání jsem dnes objevil i 12W a 18W variantu. Podle počtu "vláken" na fotce by to mohlo odpovídat. UPDATE: v Hornbachu lze nyní (2022) koupit vláknovou LED žárovku Philips A60 E27 4 W / 60 W 3000 K 840 lm, která by měla dle údajů překonávat účinnost 200 lm/W. Nelíbí se mi akorát paralelní spojování "vláken" na tvrdo, neboť v řadě případů mrtvých LED žárovek došlo patrně díky nerovnoměrnému rozložení proudu mezi "vlákny" k jejich úmrtí.

      25.3.2016 Při neopatrné manipulaci mi LED "žárovka" vyklouzla z ruky, spadla na zem a rozbila se. Bohužel to odnesla nejen skleněná baňka, ale popraskalo i několik COG "vláken", která přestala svítit nebo poblikávala, tak jsem alespoň provedl pitvu. V prostoru kovové patice s Edisonovým závitem se nachází malý kulatý dvouvrstvý PCB ve smršťovačce. Obsahuje SMD usměrňovací můstek, filtrační elyt 4,7 µF / 400 V, integrovaný obvod spínaného zdroje LIS8431 (čínská specialita), diodu, tlumivku a pár SMD pasiv. Pracovní frekvence měniče je 8 - 60 kHz a obsahuje v sobě spínací N-FET (650 V / 0,5 A / 30 Ω). Doporučené pracovní napětí je 90 - 264 VAC. Na výstupu měniče naprázdno jsem naměřil napětí 160 VDC, proud na krátko 59 mA a po připojení jednoho "vlákna" jím tekl proud 33 mA při úbytku 75 V.



      Dále jsem změřil V-A charakteristiku s crashtestem jednoho "vlákna" připojeného na regulovaný SS zdroj. To se skládá z 28 LED čipů a úbytek na 1 LED tak vychází překvapivě nízký, kolem 2,65 V. Už při proudu cca 50 µA začne "vlákno" slabě svítit. Dále se s proudem výrazně zvyšuje jas, při cca 40 mA se "vlákno" rozblikalo - patrně vlivem přehřátí (to je také důvod, proč úbytek napětí začal klesat). Při dalším zvýšení napětí se nakonec při 45 mA jedna dioda spálila a byl konec...

If [mA]	Uf [V]	P [W]
0,00	0,0	0,000
0,06	53,5	0,003
0,10	69,1	0,007
0,20	70,3	0,014
0,50	71,7	0,036
1,00	73,1	0,073
2,00	74,4	0,149
4,00	76,2	0,305
6,00	77,1	0,463
8,00	77,6	0,621
10,00	78,0	0,780
15,00	79,5	1,193
20,00	79,9	1,598
30,00	80,3	2,409
40,00	79,7	3,188
45,00	-	-

      11.4.2016 Jako náhradu jsem zkusil objednat z eBay tu nejlevnější 8W LED "žárovku" s 8 "vlákny" za 110 Kč, dnes dorazila. A v tomto případě opravdu platí za málo peněz málo muziky. Tak nějak jsem tušil, že "žárovka" asi nebude mít elektronický předřadník, ale jen srážecí kondenzátor, což dokládají následující oscilogramy a napovídá tomu i značení na patici: 180 - 240 V. Při zapnutí, když je kondenzátor vybitý a trefíte se zrovna do maxima napětí v sítí, dosahuje nárazová proudová špička cca 1,4 A, 300 µs. Skutečná naměřená spotřeba je cca 5 W při 232 V a cos(φ) = 0,28. Zklamáním je pak hlavně světelný tok, který zdaleka nedosahuje deklarovaných 800 lm ~ 60W klasická žárovka, ale spíše odpovídá 40W žárovce. To se hodí tak akorát na WC či do komory. Uvidím, jak dlouho vydrží...

60W klasická žárovka vs 8W čínská vláknová LED žárovka (RAW foto, stejná expozice)

Pitva LED "žárovky" LIVARNO 110770-14-02 11W

      22.1.2017 jsem našel tuto vyhozenou LED "žárovku" a tak jsem ji vzal na pitvu pro studijní účely. Značka LIVARNO LUX je vyráběna pro obchodní řetězec Lidl v Číně. Podle typového čísla jsem nic nenašel, ale zde je detailní popis velmi podobného modelu (vzhled a příkon přesně odpovídá, liší se jen barevná teplota). Po zapnutí LED "žárovka" samozřejmě nesvítila, ani neodebírala žádný měřitelný proud. Takže se tomu podíváme na střeva.
      Matná skleněná baňka je přitmelena bílým silikonem a dá se opatrně oddělat objetím spáry lámacím nožem či žiletkou. Jelikož jsem vemeno, tak jsem nožem moc zatlačil a rozprskla se mi v ruce. Po odstranění baňky se naskytne pohled na bílý kotouček (tenký plošný spoj) s 30 SMD LEDkami na 1mm hliníkovém substrátu, který je přišroubován dvěma samořezy k hliníkové základně. Ta se skládá z dalšího Al kolečka nalisovaného (lze snadno vypáčit šroubovákem) do Al komolého kuželu (též s cca 1 mm silnou stěnou) zasazeného napevno v plastovém krytu, který spojuje Edisonův závit a skleněnou baňku. Uvnitř kuželu se nachází PCB s elektronikou a je celý zalitý v bílém silikonu. Naštěstí byl silikon docela měkký a nepříliš přilnavý k povrchům, takže po chvíli dloubání šroubovákem se mi podařilo PCB vyprostit a kompletně očistit od jeho zbytků.
      Na PCB nebylo nic viditelně vyhořelého či jinak poškozeného. Nachází se zde SMD usměrňovací můstek, CLC filtr s elyty 4,7 µF / 400 V a 1,8 µF / 400 V, integrovaný obvod spínaného zdroje BP9831A (čínská specialita), dioda, tlumivka a pár SMD pasiv. Výstup měniče je filtrován dalším elytem 2,2 µF / 400 V. Nemělo by tedy docházet k blikání. Elyty jsem změřil a kapacita byla v toleranci. Pracovní frekvence měniče je 70 kHz a obsahuje v sobě spínací N-FET (500 V / 0,4 A / 20 Ω). Jeho doporučené pracovní napětí je 85 - 265 VAC a minimální úbytek na LED alespoň 15 V. Zde je základní katalogové zapojení měniče BP9831A:

      Nejprve jsem rozsvítil samostatně LEDky napájené z lab. zdroje přes odpor a zjistil, že 3 z nich nesvítí. Tyto ledky vykazovaly odpor 9 - 11 Ω, takže sériový řetězec nebyl přerušen. Pak jsem je připojil k PCB měniče a normálně to svítilo. Sériovým řetězcem LEDek tekl proud 114,3 mA a celkový úbytek napětí byl 86 V (3,05 V na 1 LED), tzn. příkon 9,83 W. Při síťovém napětí 235 VAC jsem naměřil vstupní proud měniče 62 mA, příkon 11,5 W a účiník cos(φ) byl cca 0,5 (měřeno pomocí TrueRMS DMM Metex M-3860M). Účinnost měniče tak vychází celkem slušných 85 %.
      A proč tedy LED "žárovka" nesvítila? Inu, protože přívodní drát od Edisonova závitu měl špatný kontakt, nebyl vůbec připájený. Nevím z jakého kovu je materiál závitu vyroben, ale dost blbě na něj chytá pájka. Nakonec s pomocí roztoku ZnCl₂ se mi to povedlo pocínovat a přívod jsem řádně připájel. Smontoval jsem vnitřnosti dohromady a porovnal ji s klasickou 100W žárovkou (matná baňka na fotce je z jiné žárovky). LEDkovka svítila o něco míň, ale zas více než 60W žárovka nebo výše popisované vláknové LED "žárovky". Takže nakonec to nebyl marnej "kauf" :) Akorát se mi nelíbí, jak se tělo LED "žárovky" hřeje. Chlazení není vyřešeno moc dobře, místo Al kuželu překrytého plastem by tam měly být volně přístupná chladicí žebra. Na snímku z termokamery podobného modelu dosahuje teplota dokonce 80°C, což pro dlouhou životnost LED není zrovna ideální. Dal jsem ji do předsíně, kde se zas tak dlouho nesvítí.

Pitva LED "žárovky" IKEA LED1304G11 11W

      29.4.2017 jsem získal další 2 nefunkční LED "žárovky" pro pitevní účely, tentokráte značky IKEA (vida, nejen nábytek), typ LED1304G11. Po připojení napětí "žárovky" nesvítily a ze sítě odebíraly proud jen cca 1,8 mA. Vrchlík z mléčného plastu je přitmelený bílým silikonem. Stačí ho podebrat šroubovákem a silou odloupnout. Pak se naskytne pohled na plošňák (tenký, na hliníkovém substrátu) se 40 malými bílými SMD LED uspořádanými do kruhu. Ten je přišroubovaný 2 šroubky na kruhovém chladicím profilu a s PCB elektroniky je propojený přes 2 pérka na hranový konektor. Elektronika je zalitá v poměrně tuhém silikonu, který na součástkách docela drží. Při jeho odstraňování se mi některé SMD odpory utrhly z desky, drátovým odporům se zas utrhaly přívody, takže nemělo smysl elektroniku dále testovat. Řídicí obvod MRVL8183, výkonový MOSFET SVF2N70M, ani jiné polovodiče se při zběžném ohledání nejevily proražené. Elektronika přitom vypadá docela složitá a robustní, na vstupním a výstupním filtru se rozhodně nešetřilo. Použitý řídicí obvod od Marvellu je docela hi-tech - obsahuje v sobě aktivní PFC, proudovou a tepelnou ochranu, soft-start, podporuje stmívání triakovou regulací a dosahuje účinnosti až 90%. Změřil jsem alespoň samotné LED diody a všechny normálně svítí. Jsou zapojené sérioparalelně (4 řetězce po 10 LED) a při celkovém proudu 300 mA je úbytek napětí na svorkách 30,5 V, tj. 3,05 V na 1 LED. Přemýšlím, že bych k těm LEDkám zbastlil nějaký jednoduchý step-up měnič pro napájení z baterie...

Pitva reflektoru Ecolite RLEDF02-30W/5000K

      31.3.2019 Od kamaráda Luboše jsem dostal jeden tento vadný venkovní reflektor k prozkoumání. Mechanická konstrukce z litého hliníku vypadá na první pohled docela robustně, obsahuje silikonová těsnění a kabelovou průchodku proti průniku prachu a vlhkosti. Při demontáži jsem narazil na chaotickou kombinaci použitých šroubků (metrické závity a samořezy) a měnič ledabyle přiblemclý tavňákem také nevzbuzuje moc důvěry. Pod krycím sklem se nachází 30W COB (Chip On Board) LED modul, který byl řádně podmazaný teplovodivou pastou, avšak posazený na neupraveném hliníkovém povrchu, který není zrovna úplně hladký. COB modul obsahuje celkem 30 1W LED čipů zapojených po 10 do série a 3 tyto řetězce jsou zapojeny paralelně, takže provozní napětí je cca 30 - 32 V, max. proud 1 A. Je napájen z klasického čínského spínaného měniče pro LEDky, jehož vstupní napětí ze sítě je 85 - 265 V, výstupní napětí je 24 - 36 V a v tomto rozsahu je schopen dodávat konstantní proud 900 mA. Pozor na to, že tyto měniče nejsou schopny držet konstantní proud při nižším úbytku napětí, takže např. pro 1 či několik málo LED v sérii se nehodí.
      Při prvním rychlém měření jsem se nějak nedoměřil na výstupu měniče žádného napětí (možná jsem měl jen někde špatný kontakt) a mylně jsem ho považoval za vadný, proto jsem ho také rozebral. Plechový kryt šel snadno sejmout, ale pod ním se nacházel plošňák zalitý v nějakém silikonu vyplněný plastovými úlomky. Avšak jeho adheze k součástkám nebyla příliš velká, takže se mi ho podařilo snadno odrbat. Na plošňáku toho moc k vidění není, usměrňovač s NTC a pojistkou na vstupu, vyhlazovací elyt 33 µF / 400 V, nějaký prťavý 6-nohý SMD řídicí obvod se značením "32E37a 153A" a výkonový N-FET SVF5N60F (600 V / 5 A / 1,9 Ω) na chladiči, trafíčko a na sekundární straně dioda s elytem 330 µF / 50 V. Na podruhé už jsem na výstupu měniče naměřil 38,5 V na prázdno a LED modul přesto nesvítil. Když jsem pak opatrně šroubovákem zatlačil na přední stranu LED modulu, tak při trefě do správného místa se rozzářil jeden ze sériových řetězců LED. Postupně se mi povedlo takto rozsvítit všechny, takže žádný LED čip nebyl spálený, ale problém byl v bondovacích drátkách, které čipy připojují k napájecí sběrnici u kraje. Toto je bohužel celkem častá závada výkonových LED a nedá se doma na koleně snadno opravit. Nevím proč k tomu zde dochází, možná vlivem tepelných šoků. Nicméně podobné problémy s bondováním se vyskytly už v minulosti např. u CCD snímačů Sony v digitálních kompaktech Canon. Na eBay se dnes dají tyto COB LED moduly koupit velmi levně a tak jsem jeden náhradní 30W, 3000K modul objednal za 43 Kč.



      12.5.2019 V pátek mi od Číňana dorazil náhradní COB LED modul. Protože kontaktní plocha mezi původním LED modulem a vanou reflektoru nebyla zrovna nejhladší, a navíc přestříkaná šedou barvou, tak jsem ono místo nejprve vybrousil šmirglpapírem. Některé závity v otvorech pro přišroubování LED modulu byly stržené (tam Číňan použil samořezy) a proto jsem otvory v lůžkách provrtal skrz (původní byly jen asi 3 mm hluboké) a vyříznul závitníkem nové závity M3. Pak jsem nový LED modul potřel bílou teplovodivou pastou a přišrouboval do vany reflektoru. Rozebraný měnič jsem zase napasoval zpátky do krabičky. Plošňák jsem nezaléval, jen jsem nahoru tavňákem přilepil papírové víčko, aby se nezkratovaly spoje na kraji desky o plechový kryt. Reflektor jsem sešrouboval dohromady, přidělal síťovou šňůru s vypínačem a pověsil ho nad pracovní stůl. Nový LED modul svítí teplým světlem podobně jako žárovka.


      10.8.2020 Tak jsem se z opraveného reflektoru neradoval příliš dlouho. Včera jsem si všiml, že začal nějak poblikávat neboť v COB LED modulu vypadával 1 řádek 10 LED čipů. Dnes ihned po zapnutí bylo blikání intenzivnější a už vypadávala celá polovina LED čipů a po minutě se modul odporoučel úplně. Za ten rok jsem s ním nasvítil tak sotva nějakých 200 hodin, to je horší životnost než u žárovky. Objednal jsem z AliExpressu ještě levnější šajz, tak uvidíme, kolik vydrží.
      23.9.2020 Dnes mi od Číňana dorazil náhradní COB LED modul a tak jsem ho v reflektoru vyměnil. Svítí normálně, barevná teplota odpovídá. Starý COB LED modul jsem zkusil zapnout na stole a vykazoval stejné symptomy jako ten původní vadný. Dloubáním šroubovákem do zalévací hmoty se mi povedlo trvale rozsvítit 2 řádky ze 3, z toho asi 2 čipy nesvítily. Takže zase problémy s bondováním...
      18.12.2021 Po roce mi zas začal v reflektoru odcházet čínský COB LED modul (občas poblikává, vypadává asi 1 řádek). Tak už jsem rovnou objednal z Alíku výkonnější "100W" COB LED modul za 37,77 Kč. Provozní napětí je stejné, akorát je na větší proud 1,7 A - tomu odpovídá příkon asi 55 W. Proud měniče 0,9 A ale měnit nebudu a nechám tak modulu větší výkonovou rezervu, třeba pak přežije déle.
      1.2.2022 Dorazil mi nový COB LED modul a tak jsem ho vyměnil. V původním modulu už zůstala svítit pouze 1 řádka LED čipů.

Pitva noname reflektoru YLT-LJFD-30W/~4000K

      16.8.2023 Od kamaráda Luboše jsem dostal další polomrtvý venkovní reflektor k prozkoumání. V poli 6 x 10 diskrétních 0,5W SMD LED jich bylo 5 vypálených a reflektor svítil jen asi na polovinu LEDek. Reflektor má debilní nerozebíratelnou konstrukci, kde je krycí sklo přitmeleno k hliníkové vaně napevno silikonem. Musel jsem odštípat roh, páčit sklo šroubovákem a žiletkou obřezávat po obvodu. Nakonec se podařilo sklo oddělit bez poškození. Zjistil jsem, že LEDky jsou společně s driverem na 1 hliníkovém substrátu, kde jsou 3 zalité noname SMD čipy v pouzdru SO8. Zřejmě je každá 10W sekce po 20 LED napájena zvlášť. Na 1 LEDce jsem naměřil úbytek 8,65 V. Anoda je na menší plošce a katoda na větší plošce. Vypálené LEDky jsem přemostil kapkou cínu a rozsvítil se i zbytek, ale počítám, že brzo odejdou další. Objednal jsem proto z AliExpressu náhradní 50W 3500K COB LED modul přímo na 220 VAC s integrovaným měničem za 23,70 Kč. Sada 100 bílých LED by vyšla asi na dvojnásobek ceny + zdlouhavá práce s výměnou všech LEDek.
      28.8.2023 mi dorazil nový COB LED modul a tak jsem pro něj vyvrtal 4 díry a vyřezal M3 závity. Podkladovou plochu jsem přebrousil jemnějším brusným papírem a zadní stranu modulu napastoval. Krycí sklo jsem v rozích přilepil Mamutem. Po cca 5 minutách svícení se hliníková vana docela hodně ohřeje, zejména pod COB modulem, asi by bývalo lepší objednat jen 30W modul, tak uvidím, jak dlouho vydrží...

Pitva LED "žárovky" OSRAM AC03089 2,8W E14

      24.5.2020 jsem získal další nefunkční filamentovou LED "žárovku" OSRAM AC03089 2,8W 2700K se závitem E14 pro pitevní účely. Po připojení napětí "žárovka" ze sítě neodebírala žádný proud. Naklobnul jsem opatrně kleštěmi plechový závit a rozmotal ho. Elektronika nebyla zalitá, pouze zasunutá v silikonové bužírce. Zjistil jsem, že pojistko-odpor zapojený mezi středovým vývodem a elektronikou je přerušený. Když jsem napětí připojil za něj, tak na destičce elektroniky zahořel malý SMD 1206 MLCC kondenzátor. Po seškrábání jeho zbytků se "žárovka" normálně rozsvítila. Není tedy zřejmě k funkci nezbytný, ale zafungoval jako kurvítko, to se občas u keramických kondů stává. Zjistil jsem akorát, že jeden jeho pól byl připojen hned na vstupu a druhý pól se z desky vypařil. Řídicí obvod jsem identifikoval jako Linkage SM2082EK. Jedná se o lineární zdroj proudu 5 - 60 mA s přesností ±4% a je kompatabilní s tyristorovými stmívači. Později jsem pak z jiné vadné "žárovky" odříznul patici se závitem a pomocí pájecí kapaliny na hliník ji připájel k LED "žárovce" a uvedl ji do provozu.

Pitva LED "žárovek" FSL LED 11W 4000K a EMOS LED-A60-VI-10W-WW 3000K

      24.1.2021 se mi tu sešly další 2 nefunkční LED "žárovky" na pitvu: FSL LED 11W 4000K s udávanou svítivostí 1080 lm a účinností 98 lm/W a EMOS LED-A60-VI-10W-WW 3000K s udávanou svítivostí 806 lm a účinností 81 lm/W. LED "žárovka" FSL velmi slabě svítila. Po otevření (elektronika není zalitá) jsem nenašel nic podezřelého, pouze drát připojující elektroniku k závitu byl uvolněný. Když jsem připojil napájení, "žárovka" se rozsvítila naplno. Závit patice jsem v horní části provrtal tenkým vrtáčkem, provlíknul dírkou drátek a připájel pomocí pájecí kapaliny na hliník. (i tak to smáčelo poměrně špatně). Žárovku jsem složil a dal do provozu. Na 2 fotkách níže je hliníková destička s 15 bílými SMD LED, můstkovým usměrňovačem lineárním regulátorem BP5131H, zespodu je pak elyt 10 µF.
      LED "žárovka" EMOS nesvítila vůbec. Po otevření jsem otestoval funkčnost LEDek (16 v sérii) připojením k DC zdroji přes odpor a nesvítily. Otestoval jsem tedy každou LED zvlášť a našel 1 přerušenou. Tu jsem odpájel a nahradil jinou LED. Po její výměně "žárovka" normálně svítila. Dále jsem se do vnitřku nepouštěl, abych nemusel odškrabávat tmel po obvodu a ničit plasty. Při provozu se tělo "žárovky" docela hřeje. Tak uvidím, kdy prdne další LEDka...

FSL 11W	FSL 11W	EMOS 10W

Pitva LED "žárovky" OSRAM LED Retrofit Classic 6W 2700K

      20.3.2022 Kolega z práce rozpitval nefunkční LED "žárovku" OSRAM LED Retrofit Classic 6W 2700K a zapůjčil mi z ní destičku elektroniky k prozkoumání. Ta se ukázala být funkční, takže odešly některé ze 4 LED filamentů. PCB obsahuje SMD můstkový usměrňovač MB10F (1000 VDC / 0,5 A), filtrační elyt 3,3 µF / 400 V, tlumivku, diodu a neznámý 3-pinový řídicí obvod s označení JWB2 267Q v pouzdru SOT23. Pin 1 je připojen na jeden pól tlumivky L2 a anodu diody D1, katoda D1 jde na + výstup LED. Druhý pól tlumivky jde na - výstup LED. Výstup je filtrován keramickým kondenzátorem C4. Pin 2 je připojen na malý keramický kondenzátor C3, jehož druhý pól je připojen na - pól filtračního elytu C2. Pin 3 je připojen přes 8Ω odporový bočník R2||R3 na - pól filtračního elytu C2. Zkusil jsem připojit 1 LED filament (více jich nemám) na výstup měniče a krátce ho zapnul. Výstupní proud jsem naměřil 36 mA při úbytku napětí na LED filamentu cca 90 V. Pracovní frekvence měniče je cca 52 kHz.

PCB top	PCB bottom	switching node voltage

Pitva LED "žárovky" Best-LED 12W 3000K

      30.4.2022 jsem získal další nefunkční LED "žárovku" Best-LED 12W 3000K pro pitevní účely. Po připojení napětí "žárovka" nesvítila a odebírala ze sítě pouze malý proud 0,5 mA. Šroubovákem jsem odpáčil půlkulatý plastový kryt a pod ním se nacházel kulatý PCB s Al-substrátem a 15 SMD LED. Připojil jsem k LEDkám napětí přes odpor a všechny se rozsvítily. Celkový úbytek napětí jsem naměřil asi 125 V @18,5 mA, což odpovídá 8,3 V na 1 LED pouzdro, která má 3 čipy v sérii (2,7 V na 1 čip). Destičku s LEDkama jsem opatrně vypáčil šroubovákem. K masivnímu Al tělu byla přitmelená nějakým silikonem, ale samotná elektronika zalitá nebyla, pouze zasunutá v drážkách. Destička s měničem šla snadno vytáhnout ven. Hned jsem si všiml vyfouklého filtračního elytu Jinfushi 2,2 µF / 400 V, ale ten nebyl pro funkci kriticky důležitý, za tlumivkou je ještě další filtrační elyt Threecon 4,7 µF / 400 V (změřená kapacita 2,8 µF a ESR 215 Ω). Na výstupu měniče je elyt Jinfushi 2,2 µF / 400 V (změřená kapacita 2,0 µF a ESR 68 Ω). Všechny 3 elyty jsem vyměnil, ale nepomohlo to. Usměrňovací můstek, odpory, obě tlumivky a dioda měniče jsou OK, takže je asi vadný obvod spínaného měniče ChipLink CL1501. Ten v sobě integruje 500V spínací MOSFET a pomocný napájecí zdroj. Je schopný pracovat s napájecím napětím v rozsahu 85 - 265 VAC, při min. úbytku na LED 15 V a proudu do 160 resp. 220 mA. Na pinu drain jsem proti zemi naměřil úbytek 1,2 V, což odpovídá body diodám 2 FETů v sérii, takže šlehlé ani přerušené nejsou, ale nespínají. Na napájecím pinu VDD jsem naměřil napětí 10,8 V filtrované keramickým kondíkem 1 µF, což vypadá OK. Na pinu CS jsem naměřil 0 V a na pinu ROVP 12,6 mV. Náhradní čipy jsem našel na AliExpressu, tak jsem objednal 10 kousků za 34 Kč a pak se uvidí.

patice	LED a PCB top	PCB bottom

      18.7.2022 mi dorazilo 10 čipů CL1501 z AliExpressu, takže jsem ho vyměnil a LED "žárovka" se rozsvítila. Při síťovém napětí 233 V jsem naměřil odebíraný proud 0,11 A, příkon 12 W a cos(φ) byl 0,49.

Pitva LED "žárovky" Philips 4,7W 2700K na 12VAC

      21.11.2022 jsem získal tuto malou nefunkční LED "žárovku", která byla určená jako náhražka 12V halogenek s integrovaným reflektorkem. Rozebrat se dá celkem snadno, stačilo malým plochým šroubovákem na kraji vypáčit polykarbonátovou optiku, odšroubovat 2 šroubky držící PCB s LED na hliníkovém substrátu od kulatého plechu a odpájet 2 kontakty k LEDkám. Tento způsob chlazení LED je nedostatečný, o čemž svědčí částečně zažloutlý plastový kryt a vyhřáté studené spoje. Elektronika byla zalitá bílým měkčím silikonem, který šel celkem snadno odloupnout. Elyt byl také vyhřátý, že se z něj sloupla popraskaná plastová bužírka s popisem. 3 LEDky ze 4 ještě svítily (2-čipové, cca 5,6 V @20 mA), ale překvapilo mě, že na PCB skoro nedržely a poměrně malou silou se mi je podařilo pinzetou odloupnout. Na padech je vidět vrstva hnusně vyhřáté zoxidované bezolovnaté pájky - univerzální kurvítko.

rozborka	plastový kryt	odlouplé LEDky

      Na podobný problém se studeňáky bezolovnaté pájky jsem narazil u dalších 3 LED "žárovek". Malá svíčková EMOS LED-C38-PR-4W-E14-WW 230V 2700K měla uhnilý přívod od středového kontaktu závitu E14. Po připájení drátku se normálně rozsvítila. Elektronika je velmi jednoduchá, obsahuje pouze předřadný odpor 50 Ω, sériový srážecí kondenzátor 750 nF, diodový můstek a za ním filtrační elyt a pár SMD odporů. Na malém hliníkovém kolečku je 9 6-čipových SMD LEDek.
      Druhá noname čínská LED "žárovka" AC08352-2700K 220-240V 10W E27 měla na hliníkovém kolečku s 15 6-čipovýma SMD LEDkama (cca 16,5 V @20 mA) připájen malý 2-vrstvý propojovací plošňáček, který nesl filtrační elyt a přívodní drátky. Díky nadměrnému ohřevu se pájka pod plošňáčkem vyhřála a ten se odlepil od hliníkového kolečka. Protože to nešlo připájet zpátky, propojil jsem to drátkama a "žárovka" svítí. Elektronika je taktéž velmi jednoduchá: předřadný odpor 10 Ω, diodový můstek, filtrační elyt a neznámý lineární regulátor 9211D v pouzdru SO8.
      Třetí noname čínská LED "žárovka" LED E27 3000K 730lm 220-240V 9W sice svítila, avšak záhy začala poblikávat. Zkontroloval jsem všech 15 LED a kontakty přívodů od E27 patice, ale na nic jsem nepřišel. Až když jsem začal propajovat jednotlivé spoje, zjistil jsem, že jeden vývod SMD snímacího odporu 22 Ω 1206 pro lineární stabilizátor SM2082D na hliníkovém kolečku byl už tak vyhřátý, že když jsem se zrovna druhého vývodu dotkl hrotem mikropájky, tak odpor odpadl a byla pod ním vidět zoxidovaná ploška.
      UPDATE: další LED "žárovka" Ecolite LED15W-A60/E27/2700K 1520lm 230V s vadným kontaktem přívodu od elektroniky k závitu patice E27 - žárovka se normálně rozsvítila, ale po pár vteřinách začla poblikávat, zaslechl jsem praskavé zvuky a všiml si slabého jiskření u horního okraje závitu, kde byl nedokonale přimáčknutý drátek (zřejmě jak se plast časem vyhřeje, tak přítlak povolí). Ten jsem připájel a "žárovka" normálně funguje. Jelikož je horní díl s LEDkama přitmelený, tak jsem se do další rozborky nepouštěl.

EMOS 4W	AC08352 10W

Oprava obří LED žárovky OSRAM HQL LED Highbay 13000 95W

      6.5.2023 Od kamaráda Luboše jsem dostal vyřazenou průmyslovou LED žárovku OSRAM HQL LED Highbay 13000 95W se světelným tokem 13000 lm a barevnou teplotou 4000 K. Je to pořádný bumbrlíček o průměru 19 cm a délce 27,5 cm s velkým závitem E40 (Goliáš). Mechanická konstrukce je dobře rozebíratelná. Po odšroubování 6 šroubků lze sejmout polykarbonátový kryt a po odpájení 2 drátků vyndat hliníkový disk s 250 bílými SMD LEDkami a chladicím žebrováním vzadu. Po vycvaknutí vnitřního kruhového plastového dílu, odšroubování 2 šroubků a odpájení 2 drátků od patice lze vyjmout desku měniče. Při pohledu na spodní stranu plošňáku mě ihned práskla do oka odpařená měděná cestička v přívodu fáze, která zanechala na plastu napařené lesklé zrcátko. Pomalá tavná pojistka T5A evidentně nestihla vybavit.
      Je evidentní, že "žárovka" dostala nějakou přepěťovou pecku ze sítě a i když má na vstupu poměrně robustní ochranný obvod se 2 varistory a jiskřištěm a dvojitý LC filtr, tak varistor nějak nezabral a prorazil se diodový můstek, přestože byl dimenzovaný na 1000 V / 8 A. Dál se to naštěstí nedostalo, takže po výměně můstku a přemostění cestičky drátem se "žárovka" rozsvítila. Jelikož jsem něco takového ještě neměl v ruce, tak jsem se pokusil překreslit schéma zapojení. To lze rozdělit na 2 části. První obsahuje vstupní filtry a aktivní PFC (zvyšující měnič) řízený neznámým obvodem BP2605, který budí MOSFET SVF12N65F. Zajímavé je propojení FETu s PFC obvodem, kde gate je připojen na napájení VDD a spínán je source do země. Z výstupu PFC měniče se nabíjí velký elyt 100 µF / 450 V z kterého se napájí proudový LED driver - malý 6-nohý SMD šváb s opět nic neříkajícím označním JWC7J bez další indukčnosti. Ten budí druhý MOSFET SVF12N65F, který spíná LEDky přes odporový bočník do země, navíc ještě přes bočník PFC obvodu. Svítí to sice pěkně, ale na můj největší světelný zdroj - metalhalogenidovou výbojku Tesla RVI 2000W s 190000 lm to nemá, alespoň účinnost je lepší (136 vs 95 lm / W)...

HQL LED HB	pole bílých LED	vnitřek	menič	menič	PCB top

PCB bottom	odpařená cesta	průsvit PCB	schéma zapojení měniče	měření u a i ze sítě

Pitva LED "žárovky" BRILUM LEDSTAR AMBER ST64 10W 2200K

      22.6.2023 Kolega z práce rozpitval nefunkční LED "žárovku" BRILUM LEDSTAR AMBER ST64 10W 2200K s vadnou elektronikou. Patici ohřál horkovzduškou, ponořil ji do vody a baňka v daném místě praskla a oddělila se od patice. Otestoval jednotlivé filamenty zapojené ve dvojicích sériově a tyto dvojice paralelně. Z 1 páru byl 1 filament přerušený a druhý OK, ten jsem dostal na hraní. K tomu jsem ještě dostal destičku elektroniky z jiné LED "žárovky", kde byl proražený 1 ze 2 srážecích keramických kondenzátorů 330 nF zapojených paralelně. Kondík vykazoval odpor asi 2 Ω a když jsem ho připojil na zdroj, tak jím teklo několik ampér, aniž by se přerušil a začal smrdět. Nechal jsem tam na destičce druhý kondík, který se zdál být OK a připojil na zkoušku filament. Naměřil jsem na něm úbytek 135 V při proudu 14 mA (proud se zahříváním pomalu snižoval), tzn. 1,89 W. LED "žárovka" obsahovala 6 filamentů, takže by mělo připadat 1,66 W na 1 filament. Na pitvu původní elektroniky zatím nedošlo.

baňka s střeva	filamenty	test filamentu	svítící filament

Oprava LED "žárovky" Viribright 60-95EEU 9,5W

      16.1.2024 Kolega z práce zas donesl jednu zajímavou LED "žárovku" Viribright 60-95EEU 9,5W s E27 závitem (bližší info se mi nepodařilo dohledat). Na poměrně masivním strukturovaném stromečkovitém Al chladiči jsou přišroubované 4 destičky s Al substrátem a každá nese 12 LEDek se 4 čipy. Nejde však o klasické připájené SMD LEDky v plastových pouzdrech, ale čip je přímo na substrátu zakápnutý půlkulovou kapkou nějaké průhledné měkké hmoty a přibondovaný k napájecím cestám velmi tenkými (zřejmě zlatými) drátky. Čipy jsou zapojeny po 2 paralelně a tyto páry pak sériově. Úbytek napětí na 1 čipu je cca 2,6 V, na 1 destičce tedy cca 60 V. Zalévací hmota šla celkem snadno propíchnout ostrými měřícími hroty a povedlo se mi najít vadnou LED. Když jsem se pokoušel spájet přímo tenké bondovací drátky, tak se pod hrotem mikropájky utavily. Musel jsem tedy přemosťovací drátek připájet na obnažené kontaktní plošky napájecích cest. LED "žárovka" se po té rozsvítila nikoliv bílým světlem. Patrně se jedná o pěstitelskou lampu, která cílí na spektrální absorpční peak chlorofylu kolem 450 nm.

rozebraná LED žárovka	rozebraná LED žárovka	bypass vadné LED	LEDka a bondy	rozsvícená LED

Step-up LED driver s MP3394S

      6.5.2021 Před časem jsem se podíval na střeva jedné starší vyhozené LCD televize Samsung s LEDkovým podsvětlením. Dříve používané CCFL trubice zde byly nahrazeny 3 LED pásky Samsung 2012SVS32 3228 FHD 10 REV1.6, každý po 10 bílých 1W SMD LED o rozměru 2,7 x 2,7 mm zapojených do série. Z nějakého důvodu mají použité LED vysokou barevnou teplotu a tak hodně táhnou do modra. Každá LED je opatřena plochou čočkou z čirého plastu o průměru 15 mm a výšce 5 mm, která upravuje vyzařovací charakteristiku LED tak, že potlačuje intenzitu v přímém směru a naopak zvyšuje intenzitu ve směru do stran, čímž se svítící plocha celkově homogenizuje.
      Z desky elektroniky jsem si vypájel integrovaný obvod LED driveru MP3394S od Monolithic Power Systems (dá se i levně koupit na eBay) a navrhnul si pro něj vlastní plošňáček. Vycházel jsem přitom z katalogového zapojení. Tento obvod není jen obyčejný step-up s PWMkou (umožňuje budit až 4 LED stringy max. 55 V / 200 mA při napájení 5 - 28 V), ale obsahuje i další chytristiku pro detekci přerušení a zkratu jednotlivých LED stringů, soft-start, tepelnou ochranu a detekci podpětí. Proud jednotlivých stringů by měl stabilizovat se vzájemnou odchylkou do 2,5%. Sekce step-up měniče pracuje s konstantní nastavitelnou frekvencí (pomocí R7 na pinu OSC) v rozsahu cca 140 - 670 kHz. Výstup vnitřního gatedriveru (pin GATE) se připojuje na externí N-FET, kterému je snímán max. proud bočníkem R5. Napětí je snímáno a omezováno pomocí děliče R1 a R2 pinem OVP. Max. proud pro všechny LED stringy se nastavuje pomocí R10 na pinu ISET.
      Vlastní řízení jasu všech LED stringů (stmívání) je řešeno PWMkou. Katody jednotlivých LED stringů na pinech LED1 - LED4 se spínají na zem pomocí interních N-FETů s max. Uds 55V. Pro vyšší napětí LED stringů je třeba použít externí N-FETy s vyšším Uds, jak je uvedeno v zapojení fig. 8 na str. 14. Řídicí PWMka se buď přivádí z ext. zdroje na pin DBRT (pin BOSC je přizemněn odporem 100 kΩ) nebo se generuje interně podle přivedeného analogového napětí na pin DBRT v platném rozsahu 0,2 - 1,2 V, což odpovídá střídě 0 - 100% (frekvence PWM je určena kondenzátorem C9 na pinu BOSC, pro 2,2 nF cca 1,5 kHz). Na pinu VCC je k dispozici napětí 5,8 V z interního LDO. Pozor na pin EN, který snese max. 6 V. Původně jsem zamýšlel EN připojit na VCC, ale neuvědomil jsem si, že LDO naběhne až po aktivaci enable. Místo R4 jsem tedy připojil modrou LED s úbytkem cca 2,8 V a přes odpor připojil na Vin.

LED strip z LCD TV	MP3394S driver-schematic	PCB layout	PCB z JLCPCB	osazený PCB

      Plošňáky jsem si nechal vyrobit u čínského JLCPCB ve vlastní panelizaci s dalšíma destičkama, které jsem si ručně rozřezal. Zapojení fungovalo víceméně na první zapnutí (po vyřešení problému s enable). Nejprve jsem zkusil připojit 1 LED string a jas jsem řídil analogově pomocí víceotáčkového trimru. Na 2. a 3. oscilogramu níže je vidět generovaná PWMka na katodě LED stringu s frekvencí 1,88 kHz pro 2 různá řídicí napětí. Když jsem připojil další LED string, tak svítily oba stejně. Pak jsem zkusil připojit druhý LED string s jiným počtem různých LED (6 modrých 3 mm). Po zapnutí driver nejprve rozsvítil modrý LED string, pak bílý LED string a hned na to modrý LED string zhasnul a nechal svítit pouze ten bílý. Prohození výstupů nemělo žádný vliv, vyhrává vždy ten s vyšším napětím. Na 1. oscilogramu níže je vidět časová sekvence náběhu obou PWMek (Uk1, Uk2) a náběh hlavního napájecího napětí ze step-upu (Ua). Jak je vidět, driver napřed nechá naběhnout Ua až k limitu OVP (zde 55 V) a pak testuje jednotlivé LED stringy na výstupech. Ua sníží dle potřeby podle LED stringu s nejvyšším úbytkem. Pokud je výstup nezapojený nebo zkratovaný, tak na něm PWM vypne (obnoví se až dalším power on/off či enable/disable cyklem). Zde se mu prostě příliš velký rozdíl úbytků napětí nějak nelíbil. Když jsem připojil jiný string s 9 bílými LED s cca o 3 V menším úbytkem, tak svítily oba a proudy seděly celkem přesně na desetinu mA. Účinnost driveru s jedním LED stringem jsem naměřil 85,4% při napájení 12 V a výstupním proudu 130 mA.

náběhy napětí	PWM-K low	PWM-K medium