¡Maldito foco LED! – Damn LED spotlight!

Avería de un foco LED de 12V, después de 72 horas de funcionamiento continuo. La reparación anterior se hizo sustituyendo la matriz LED original del foco,  por 4 diodos LED SMD de 1W en serie. Debido a un mal contacto térmico de los diodos con el bloque disipador del foco, uno de los diodos se quemó. Se vuelve a reparar el foco, mejorando mecánicamente el contacto térmico de los diodos con el disipador, y reduciendo ligeramente su corriente de trabajo.

A pesar de que este tipo de reparaciones no compensa, decido acabar con la reparación que comencé, ya que no dio buen resultado. Como era de esperar, uno de los 4 diodos LED se ha quemado, provocando el apagado del foco. Teniendo en cuenta que la corriente de trabajo de este foco es de 256 mA, corriente dentro de los límites del LED utilizado, el problema puede estar relacionado con la mala disipación térmica.

Reparación

La reparación consiste en sustituir el diodo LED quemado por uno nuevo, y unir de nuevo la serie de 4 diodos con masilla de dos componentes. Con el fin de mejorar el contacto térmico con la carcasa del foco, ya que esta hace de disipador, en esta ocasión el conjunto de los 4 diodos lo monto sin utilizar la placa soporte del diodo original. Una vez seca la masilla, es conveniente aplanar todo el conjunto con una lija de grano fino (imagen siguiente).

Aplanado LED

Reducir la corriente del LED

A pesar de que la corriente de trabajo del foco (256 mA) está dentro del margen de funcionamiento de los diodos LED utilizados (250 – 300mA), decido reducir ligeramente su valor. El circuito de control ajusta la corriente de trabajo con 2 resistencias en paralelo, una de 1 ohmio y la otra de 6,2. Al eliminar la resistencia de 6,2 ohmios, la corriente del circuito se reducirá de 256 mA hasta 220 mA.

Ajuste de corriente del foco LED

A pesar de que esta corriente no varía mucho con respecto a la original (-13%), la temperatura de funcionamiento del LED se reducirá bastante… pero también caerá de forma exponencial el rendimiento lumínico del diodo LED.

Rendimiento lumínico

Después de reparar el foco y modificar su  corriente de funcionamiento, realizo una prueba comparativa del rendimiento lumínico. Esta medida de luminosidad no sirve para conocer el valor real en lúmenes del foco LED, pero nos permite conocer la relación que existe entre el valor de la reducción de corriente y su pérdida de luminosidad.

Rendimiento lumínico

Como podemos apreciar en la imagen anterior, al reducir la corriente del LED en un 13%, el rendimiento lumínico se ha reducido en un 50%.

 

 

Foco LED mal diseñado, ¿estafa? – Spotlight LED bad designed, scam?

Avería de un foco LED de 12V/15W, después de un mes de uso normal. Se desmonta la matriz LED con el fin de conocer el motivo de su corta duración. Como esta es la segunda vez que se quema un LED de la matriz, se realiza un análisis a fondo de su construcción, detectando que tiene un fallo de diseño. Al final se sustituye la matriz LED original por 4 diodos LED SMD de 1W de tipo CREE. Finalmente se realizan medidas comparativas de consumo y rendimiento lumínico, comparando el foco reparado con otro nuevo igual que el averiado.

¿Cómo funciona un foco LED?

Construcción de la matriz LED

El diodo LED de este foco está compuesto por una matriz de 10 diodos. Es un montaje de 5 diodos en paralelo, dos a dos, y estos 5 conjuntos montados en serie.

Interior del LED

El problema que existe con este montaje, es que el fabricante no puede emparejar los diodos que van montados en paralelo, ya que están impresos en la matriz y no van montados en una cápsula de forma independiente. En estas condiciones, es muy difícil que la corriente que circula por cada diodo sea idéntica a la que circula por el otro que va conectado en paralelo. Así siempre iluminará uno de ellos más que el otro, y tendrá que soportar una corriente mayor a la calculada. Si el fabricante no contempla esta posibilidad, y monta diodos ajustados a la corriente que ha calculado, lo normal es que acabe por quemarse alguno de los diodos.

Esquema del Foco LED

En el esquema del foco LED se puede ver que el circuito de corriente constante está ajustado para 256 mA. Así circulará una corriente de 128 mA por cada diodo. Si alguno de los diodos se quema por exceso de corriente, se abrirá, obligando al otro diodo que va montado en paralelo  a soportar los 256 mA de la serie. Como cabe suponer, este segundo diodo también se quemará y dejará de lucir toda la matriz LED.

Reparación del foco LED

En la mayoría de los casos no compensa reparar un foco LED. El precio del repuesto y la mano de obra, suele ser superior al precio de compra de un foco nuevo. A pesar de esto, si ya disponemos del repuesto y lo hacemos como hobby, es muy satisfactorio repararlo… o por lo menos intentarlo. En este caso la reparación consiste en sustituir la matriz LED. Una solución alternativa es montar una serie de diodos LED de potencia en lugar de la matriz. Como este foco está alimentado a 12V, es necesario que la tensión de funcionamiento de la serie de diodos sea ligeramente superior a 12 V. En caso contrario, el circuito de control no podría limitar la corriente y se quemarían los diodos.

LED de 1W

Si tenemos en cuenta que este foco de 15W, en realidad es de 5W, podemos obtener una luminosidad parecida montando 4 diodos LED en serie de 1W. Como es lógico, estos diodos deben estar dimensionados para funcionar con una corriente de 256 mA, ya que es la que suministra el circuito de control del foco.

Foco modificado

Para sustituir la matriz LED original por 4 diodos, hay que asegurar que el contacto térmico del conjunto con la base de aluminio sea bueno. Yo he optado por crear un bloque con los 4 diodos, utilizando masilla de 2 componentes, mas conocida como barra arregla todo. Antes de aplicar la masilla, es muy importante poner pasta térmica en la base de cada diodo LED.

Luminosidad del foco LED

Después de la reparación, decido hacer una prueba comparativa de luminosidad entre el foco reparado y otro foco LED nuevo. El resultado es favorable al foco reparado, porque el consumo es de 4W en lugar de 5W, y la luminosidad es un 16% superior a la del foco original.

 

¿Cómo funciona un foco LED?

Desmontaje de un foco LED averiado, con el fin de conocer el por qué ha fallado con apenas un mes de uso. Se analiza el funcionamiento del circuito de control del foco LED, buscando la información técnica del fabricante. También se realizan medidas en otro foco nuevo de las mismas características que el averiado, con el fin de comprobar si realmente es un foco de 15W (según el vendedor)… posible estafa, o despiste del vendedor.

XL6001 – Controlador de corriente constante

Se desmonta el foco LED para comprobar el circuito de control que lleva montado en su interior.

PCB: XL6001

Este foco LED puede ser alimentado con tensión continua o alterna, ya que incluye un puente de diodos a la entrada, y puede funcionar con apenas 3,6V en su entrada. Con una  tensión ligeramente superior a 2 voltios ya se enciende el LED, pero con menos brillo.

XL6001 - Control LED

Como se puede ver en el esquema anterior, el circuito integrado XL6001 es un controlador de corriente constante. El valor de la resistencia en serie con el diodo LED, es el que determina la corriente de trabajo. El valor de la resistencia de este circuito, está configurado para que suministre al LED una corriente constante  de 256 mA.

Medidas en un foco de 15W

Se realizan medidas de potencia en un foco nuevo de 15W (MR16), con el fin de comprobar si la potencia que indica el fabricante en su envoltorio, es la potencia consumida por el foco,  o es la potencia suministrada al diodo LED (potencia efectiva).

Potencias LED ( consumida y efectiva )

Se comprueba que existe una gran diferencia entre la potencia que indica el fabricante y la potencia medida. Aunque esto suele ser habitual, en este caso la diferencia es excesiva.

Localización de la avería

Antes de desmontar de todo el foco LED, se alimenta con una fuente de alimentación de 12V y se mide la tensión en los puntos de soldadura del diodo LED (desmontando el cristal y el cono reflector del frontal). Al diodo LED le llegan 51 voltios, por lo que se determina que el problema está en el propio diodo LED. Este foco LED está compuesto por 10 pequeños diodos en serie, los cuáles se hacen visibles dentro del encapsulado de gel amarrillento. Uno de los 10 puntos de color gris está casi negro, por lo que se supone que se trata de un LED quemado.

Reparación LED

Se retira el gel que cubre el diodo más negro, se elimina el diodo quemado y se realiza un puente entre sus terminales. De esta manera, el foco LED se compone de 9 diodos en serie, en lugar de 10. Pero como el foco incluye un circuito de corriente constante, la tensión de alimentación se adaptará perfectamente al número de diodos LED que se conecten en serie.

Potencia LED después de reparar

La corriente que circulará por los diodos será la misma, y lo único que se notará es una ligera pérdida en la luminosidad del foco LED… un 13% según las medidas realizadas.

Más detalles en el video siguiente:

Linternas LED… dudas

Linternas LED y sus diferentes maneras de construcción. Prueba de funcionamiento de un foco LED de 15W MR16, preparado para funcionar con 12 VAC.

Hay muchas maneras de fabricar una linterna LED: utilizando una agrupación de diodos  de pequeñas dimensiones, con un sólo diodo LED de potencia, incluyendo o no una batería recargable, haciendo regulable su intensidad de luz  para aumentar su autonomía, etc. En este blog se pueden encontrar una gran variedad de montajes, pero también existen otras posibilidades. Por ejemplo aprovechar la batería de la linterna para darle un doble uso como Power Bank, como se muestra en el siguiente esquema.

Linterna & Power Bank

En este montaje se muestra el circuito con un sólo interruptor, conectando la linterna y la salida de carga USB de forma simultánea. Para utilizar ambas opciones de forma independiente, sería necesario montar dos interruptores en lugar de  uno.

Foco LED 12V – MR16

También es posible construir una linterna LED utilizando un foco de uso doméstico MR16, preparado para sustituir a los antiguos halógenos de 12VAC. Dependiendo del fabricante del foco, existen algunos modelos que incluyen en su interior un módulo electrónico para controlar su encendido. En este tipo de foco LED, cuando su electrónica no está preparada para utilizarlos con un regulador de luz externo (Dimmer), disponen de un amplio margen de encendido. Como podemos ver en la imagen siguiente, ese foco LED de 12VAC/15W se enciende con una tensión inferior a 3 VDC.

Tensión de encendido del foco LED

Aprovechando esta característica, es posible fabricar una linterna LED con una batería recargable de Li-ion 3,7V y conectarlo como si se tratara de una bombilla de incandescencia… sin necesidad de incluir electrónica adicional para su funcionamiento.

 

Linterna FLASH

Linterna Flash: construcción de una linterna, a partir de un foco LED para 12 V de alterna (MR16). Se comprueba el umbral de encendido del foco LED, y su consumo alimentándolo con 4 VDC. El foco LED utilizado es de 15W luz cálida, aunque para el uso de una linterna de destellos sería más efectivo utilizar luz fría. Para la construcción de esta linterna no se necesitan conocimientos especiales en electrónica.

Umbral de encendido del foco LED

El umbral de encendido de este foco LED (MR16) es de aproximadamente 3V. Su luminosidad a 4V es bastante buena y su consumo moderado (0,65A). Con estas características es muy adecuado para ser alimentado con una batería de Li-ion (3,7 V) y utilizarlo como una lámpara de señales, o incluso una linterna.

Umbral de encendido LED

Lista de materiales

Para montar una linterna de señales a partir de este foco LED, necesitamos muy pocos componentes:

  • Foco LED
  • Batería 3,7V
  • 18 cms de tubo PVC de 40 mm
  • Módulo de carga TP4056
  • Pulsador o interruptor

Componentes de la linterna

No es imprescindible utilizar un módulo TP4056 con protección de batería, ya que el umbral de encendido del foco LED está por encima del nivel de tensión mínima de la batería.

Montaje

Para montar el foco LED es necesario calentar el tubo PVC. Esto se puede hacer con la ayuda de una pistola de decapado o un soldador de aire a 400ºC aproximadamente. Para no deformar o quemar el tubo, este proceso hay que hacerlo poco a poco… calentar y ensanchar el tubo con la ayuda del mismo foco varias veces, hasta que el foco entre del todo en el tubo. Después hay que esperar unos minutos para que se enfríe el tubo y se endurezca, y ya se podrá sacar el foco para comenzar con el montaje.

Encaje del LED

El conexionado es muy sencillo, la batería va conectada a los terminales de salida del módulo de carga TP4056, respetando su polaridad. El foco irá conectado a dichos terminales (no importa la polaridad en este foco), pero intercalando en serie el interruptor/pulsador de encendido.

Montaje de la linterna

En el video que se muestra a continuación, puedes seguir con más detalles todo el proceso de montaje.