"Pewnego dnia całkiem nowa żarówka LED zgasła, a ponieważ obudowa wydawała się być wykonana z jakiegoś delikatnego plastiku, postanowiłem przeprowadzić sekcję tego urządzenia, aby sprawdzić, czy mogę dowiedzieć się, dlaczego zawiodło" pisze John Dunn, konsultant ds. elektroniki. Na zdjęciu po lewej stronie zaprezentowano wyniki tej sekcji.
Co zatem okazało się przyczyną awarii urządzenia? Dunn przypomina o starzeniu się jednego z elementów, jaki widoczny jest w żarówce - kondensatorze elektrolitycznym. Dobrze wiadomo, że elementy te starzeją się w bardzo zauważalny sposób, głównie na skutek wysychania w podwyższonej temperaturze. Rzadziej jednak wspomina się o fakcie, że kondensatory te mają ograniczony czas przechowywania w stanie spoczynku. Dotyczy to głównie aluminiowych kondensatorów elektrolitycznych. Stosuje się je często w zasilaczach, ponieważ łatwo (i tanio) z ich pomocą osiąga się wysokie pojemności, potrzebne w zasilaczach prądu stałego. Nie byłoby możliwe wykorzystanie tutaj np. kondensatorów tantalowych, które w dużej mierze są odporne na tego rodzaju problemy. Aluminiowe kondensatory elektrolityczne są absolutnie niezbędne w żarówkach itp, ale nie można zagwarantować, że takie elementy będą nadal sprawne po dłuższym okresie nieużywania.
Około dwa lata nieużywania przyjmuj się za maksymalny czas przechowywania w stanie spoczynku dla współczesnych kondensatorów elektrolitycznych. Realnie, szczególnie dla tańszych elementów, czas ten może być jeszcze krótszy.
Żarówka ze zdjęcia powyżej zawiera imponujący zestaw elementów elektronicznych. Oprócz 32 diod LED na okrągłym dysku, znajduje się tam płytka drukowana, która okazała się być zasilaczem impulsowym prądu stałego.
"Pierwszą rzeczą, której się dowiedziałem, było to, że żarówki te powinny być oddawane do dedykowanego punktu zbiórki elektrośmieci, gdy się zepsują" pisze Dunn. Drugą rzeczą było zidentyfikowanie dużego kondensatora elektrolitycznego w układzie.
"Nieżyjący już Robert Pease napisał kiedyś o swoim niezadowoleniu z świetlówek kompaktowych. Później ustąpił, ale jego pierwotne niezadowolenie skłoniło go do zakupu stu 100-watowych żarówek do wykorzystania w przyszłości. Ukryte w jego szafie, bez problemu przetrwają wiele lat" kontynuuje Dunn. On także tak robi - "w mojej piwnicy są żarówki, które sięgają czasów mojej młodości, a teraz jestem siedemdziesięciolatkiem. Nie miałbym żadnych problemów z wykorzystaniem tych żarówek w lampie w salonie".
Jednak czas przechowywania nieużywanej żarówki LED, takiej jak ta, którą pokazano na zdjęciu, będzie ograniczony okresem przechowywania aluminiowego kondensatora elektrolitycznego. Tych żarówek nie można po prostu postawić gdzieś na półce, a potem zapomnieć na lata, jak można bezpiecznie odłożyć zwykłą żarówkę.
"Gdyby moja kolekcja żarówek rezerwowych zawierała żarówki LED, takie jak ta, którą właśnie przeanalizowałem, może istnieć znaczne ryzyko problemów z degradacją kondensatora elektrolitycznego" mówi Dunn. Żarówki LED należy używać od razu po zakupie. W zasadzie informacja o 'czasie przydatności' powinna być umieszczana na opakowaniu - o ile żarówki takie mogą działać bez problemu długi czas, to czas ich magazynowania bez używania wynosi dwa lata (lub nawet mniej).
Zgadza się to z obserwacjami autora artykułu. Nic w układzie nie wydawało się spalone ani zwęglone. Jednoznacznie wskazuje to na uszkodzenie jednego z elementów elektronicznych, a kondensator elektrolityczny jest tutaj oczywistym kandydatem, gdyż mechanizm o jego szybkim starzeniu się, gdy nie jest używany, jest szeroko znany.
Nie jest to jednak jedyny nieoczywisty tryb uszkodzenia tych układów. Jak zwraca uwagę jeden z użytkowników portalu EDN w komentarzach, winne mogą być również filtry wejściowe. "Jest jeszcze jeden mechanizm starzenia, którego inżynier elektronik nigdy by nie rozważyły! Cewka filtra na wejściu układu" pisze Brian Park.
Każdy inżynier wie, że cewki indukcyjne są "jednymi z najbardziej niezawodnych komponentów w obwodzie elektronicznym". Ale rozważmy cewkę indukcyjną filtra wejściowego. Transferują one niską moc przez element o wysokiej impedancji. Prąd, jaki płynie przez ten element, wynosi kilka miliamperów, ale wymagana indukcyjność musi być wysoka. L * I^2 jest małe, więc mała cewka będzie działać bez problemu, ale tak wysoka impedancja wymaga ogromnej ilości zwojów nawiniętych na maleńkim rdzeniu. Przykładowo, komercyjna lampa z pojedynczą diodą CREE wyposażona jest w cewkę o indukcyjności 8 mH nawiniętą na rdzeniu o wysokości 9mm i średnicy 8mm. Średnica drutu wykorzystanego do nawinięcia tej cewki wynosi 4 milsy (około 100 mikronów). Jest on zalany w twardej żywicy epoksydowej. Przy cyklach termicznych powłoka ta rozszerza się i kurczy inaczej niż uzwojenie wykonane z miedzi. Po 20 lub 30 cyklach miedź utwardza się (metale kolorowe hartują się na skutek naprężeń) i pęka. Z wiekiem żywica epoksydowa także kurczy się, jeszcze bardziej przyczyniając się do awarii.
A Wy jakie nietypowe typy awarii w urządzeniach elektronicznych znacie? Czy wynikają one z oszczędności czy typowych lub mniej typowych własności pewnych elementów elektronicznych?
Źródło: https://www.edn.com/whats-the-storage-life-of-idled-led-light-bulbs/
Cool? Ranking DIY
- trzeba wytrwale szukać opłacalnej oferty, można "osiągnąć" cenę ~1,70zł za sztukę z przesyłką, ale kilku(nasto)krotnie droższe też są. Chinole ogólne podnieśli ceny, i prawie wszyscy polują na jeleni - sezon trwa bez ustanku.
