【實作實驗室】超省錢維修法!一根電線就能修好故障 LED 燈泡

作者:實作派

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(圖片來源:實作派提供)

拆解 LED 燈泡

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(它只用膠簡單地黏在散熱座上),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。110 V 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。

(圖片來源:實作派提供)

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 110 V 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。

(圖片來源:實作派提供)

LED 燈泡面板

驅動電路之後是接 LED 面板,為方便散熱,它以鋁板為基底,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。

(圖片來源:實作派提供)

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,驅動電路如果沒做得強壯些,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 156 V,由於我沒有正常的驅動電路可以比較,而測量結果和理論相符,我就當驅動電路是正常的。

  • LED 單體

接下來就要看 LED 本體是否故障,由於面板上的 LED 是串聯在一起的,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做電阻測量,如此便能驅動 LED,另外由於電流很弱,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。

(圖片來源:實作派提供)

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,所以我不會想拿下來,拐個彎想了另一個方法,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。

(圖片來源:實作派提供)

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,很明顯能看到有一條銀色的導線跨接在 LED 頭尾。

(圖片來源:實作派提供)

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 57.1 V,平均一顆 LED 的壓降大約是 3.4 V。

(圖片來源:實作派提供)

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。

(圖片來源:實作派提供)

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,如果驅動線路故障,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,不然沒辦法將驅動器拿出來。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 單體後,再繼續工作了半年就又壞了,這時我就沒有再去追究哪裡故障了,因為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,如果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,如果希望它能對抗暫態突波又想要便宜,這真的很難,有廠商可以突破應該會造福很多人。

(本文經同意轉載自實作派電子實驗室原文連結;責任編輯:賴佩萱)

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Author: StrongPiLab

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