Techniek - Reparatie van een V-TAC VT-6060 LED-paneel
Woord vooraf...
Nou... dit is meer een verbetering dan een reparatie, omdat het belangrijkste onherstelbaar beschadigd was, maar soit.
Op een wandeling met een vriendin zag ik een LED-paneel liggen in de bosjes, vermoedelijk onder de corona-smoes gedumpt (in Purmerend was het ten tijde van de coronacrisis gigantisch druk bij de milieustraat en liepen de wachttijden op tot een uur of langer).
Omdat ik al eens op zoek was geweest naar de lichtspreider in dergelijke panelen en die niet had kunnen vinden én omdat mijn ervaring was dat het 9 van de 10 keer de LED-voeding is die het probleem is en niet de LEDs zelf, aarzelde ik niet en nam het ding mee.
Ik heb het ding eerst naar huis gebracht en daarna de wandeling voortgezet. In de avond begon ik aan het onderzoek. De achterplaat zat met veel schroeven vast en sommige schroeven waren duidelijk geroest. Ook de achterplaat zelf had hier en daar duidelijke roestplekken.
Werkingsprincipe
Het principe van deze panelen is simpel. Tegenover elkaar zit in het aluminium-randprofiel een LEDstrip. De LEDs schijnen precies in de rand van een speciale acryl-plaat, voorzien van laser-graveringen die het licht breken en naar de vlakke kanten uitstralen. Een reflector bovenop deze plaat zorgt ervoor dat het licht naar onderen toe gereflecteerd wordt en een extra plaat aan de onderkant zorgt ervoor dat het licht zo egaal mogelijk verspreid wordt.
Vanwege het hoge aantal LEDs staan deze over het algemeen per flink aantal in serie, en staan meerdere ketens weer parallel. De benodigde spanning is daardoor vrij hoog, terwijl ook de stroom nog behoorlijk op kan lopen.
Eenmaal geopend bleek ik dit keer pech te hebben: er was duidelijke waterschade en ook oogde menig LED doorgebrand. Eerst heb ik met azijn en alcohol en de nodige tandenborstels de boel gereinigd, maar bij inschakeling bleek het einde oefening.
In vrijwel elke serie-keten van de LED-strips was op z'n minst 1 LED stuk waardoor de hele keten niet meer werkt, een reden dat ik het niet zo op deze schakeling heb, daarover onderaan meer. De foto toont zelfs de 'beste'. Van de andere strip ging geen enkele LED branden.
Om beter zicht te krijgen op de LEDstrips ging het paneel nog verder uit elkaar. Dat is gelukkig simpel: elk profiel is met het andere verbonden door metalen hoeklijntjes die met kleine stelschroefjes de boel vergrendelen. Ook daar bleek behoorlijk wat roest zichtbaar. Nadat alles uit elkaar gehaald was, heb ik alle profielranden flink gereinigd. Er zat aarde, betongruis en andere troep in de randen.
Hoe nu verder...?
Toegegeven, ik had echt even geen idee. De LEDstrips in het paneel zijn van het solide type, een aluminium printplaat die voor koeling dient. Ook is de lengte met pakweg 58 centimeter buitengewoon afwijkend (veelvouden van 5 centimeter zijn gangbaar).
Naast de lengte is de strip met 7 millimeter ook opvallend smal, tegen 10 en 12 millimeter van de meeste LEDstrips in de handel.
Alsof dat nog niet genoeg is, moet ik ook op de totaalhoogte (print + LED) letten.
Naast het feit dat solide LED-strips al niet zo gangbaar zijn, zat ik ook met een kleurweergave-probleem. Ik was niet van plan er goedkope (en dus slechte kleurweergave) strips in te monteren. Als ik al fysiek passende strips vond, was de kwaliteit discutabel.
LEDstrips van LED-tech.de
Op m'n zoektocht kwam ik bij deze Duitse firma terecht, met een uitgebreide selectie kwalitatieve LED-producten. Ik kwam al snel bij LED-strips met Samsung LM301B LEDs uit.
Daarvan was de totaalhoogte vrijwel gelijk aan de bestaande strips én ik kwam met de lengte van 50 centimeter redelijk uit, omdat de aansluitingen naast de LEDs zitten, in plaats van aan de uiteinden van de strips. Ik ging overstag toen mijn oog op de CRI90 variant viel, een variant met een goede kleurweergave.
Ik had maar 2 strips nodig, maar bestelde er 1 extra mocht ik er 1 slopen. De prijs was met iets meer dan 2 tientjes per strip best pittig als je nagaat wat dit paneel nieuw gekost heeft, maar er gingen wel veel betere LED-strips in dan wat er origineel in zat.
De LEDstrips versmallen...
Er was maar 1 probleem: de strips waren te breed. Aan 1 kant van de strip moest 5 millimeter materiaal verdwijnen. Ik dacht dat simpel op te lossen door het overtollige materiaal aan 1 kant weg te frezen, maar aluminium blijft een rotmateriaal om mee te werken als je er de juiste freesjes niet voor hebt. M'n Proxxon had er in ieder geval enorme moeite mee, dus ging ik met een slijpschijfje aan de gang.
Dat was wel gevaarlijk, want een uitschieter kon zomaar het einde betekenen voor een van de LEDs. Nou, een uur of drie, 7 slijpschijfjes en vooral heel veel fijn stof later had ik eindelijk de LEDstrip versmald.
Gelukkig bleek alles (ondanks een uitschieter, helemaal op het laatst natuurlijk!) nog te werken. Ik zag wel meteen op tegen de volgende...
Ik ging dan ook de zolder op om eens te kijken of ik een betere manier kon verzinnen. En die vond ik (gelukkig). Deze metaalzaag gebruik ik (en mijn vader idem) liever niet vanwege het onhandige handvat, maar dat handvat heeft wel het voordeel dat je het zaagblad 90 graden kan draaien.
De Work-mate bleek nog net voldoende grip te bieden om de LEDstrip op z'n plaats te houden. Let enorm op dat je de boel niet plet! Dat overleven de LEDs echt niet.
Hoewel het zagen nog steeds geen gemakkelijke klus was, ging het wel veel sneller dan het geklooi met de slijpschijfjes in m'n Proxxon én ik liep vrijwel 0 kans op beschadiging van de LEDs. Na pakweg 20 minuten was ik al klaar en ruimde ik alles weer op.
Na het wegwerken van de oneffenheden met een flinke platte vijl, soldeerde ik draden aan de strips en testte even los in de profielranden met de lichtspreider of het werkte. En dat deed het.
Verdere reiniging en inbouw
Gesterkt in vertrouwen reinigde ik alle kunststof-platen grondig, waarbij vooral de lichtspreider verschrikkelijk smerig bleek. De lichtopbrengst ging er duidelijk op vooruit en het grootste deel van de rare vlekken was verdwenen.
Daarna duwde ik een platte schroevendraaier onder een van de LEDstrips om 'm (hopelijk) uit het profiel te verwijderen. Mazzel dat dat zonder veel moeite ging en er amper plakresten achter bleven.
Ook de profielranden waar de nieuwe LEDs in moesten komen werden grondig gereinigd. Naast de nodige waterschade-restanten zat er ook witte lak op de plek waar de nieuwe LEDstrip moest komen. Dat vind ik niet handig voor de warmte-overdracht, dus met een glasvezelborstel verwijderde ik de lak zoveel mogelijk.
Daarna ontvette ik de strips met alcohol en bracht er dubbelzijdig plakband op aan. Waarschijnlijk werkt warmte-geleidende band beter, maar dat had ik niet liggen. LED-tech verkoopt dat wel, maar ik wou het eerst zonder aankijken. Vervangen kon altijd nog.
Met een staalborstel reinigde ik de hoeklijntjes die ook hier en daar roestvorming vertoonden en begon toen weer met het in elkaar schroeven van de profielranden tot een vierkant.
Na het voorzichtig geleiden van de bedrading richting het gaatje in de achterplaat en alles weer vastschroeven, zette ik er spanning op (lees: de regelbare voeding met stroombegrenzing).
En er was licht! (en niet zo'n beetje ook)
Groot voordeel is dat ik nu zelf een voeding uit kan zoeken (met eventuele dim-mogelijkheid) en ik het paneel koel kan laten draaien.
Een heel verschil met de meeste panelen in de handel, waarbij de temperaturen soms behoorlijk oplopen en ik soms twijfel of de LEDs niet wat teveel stroom voor hun kiezen krijgen.
De schakeling van de LEDs: hogere betrouwbaarheid
De LEDs op de originele strips zijn in een zogenaamde '12S 8P' configuratie geschakeld. Dat betekend dat er 8 groepen van 12 in serie geschakelde LEDs zijn. De vervangende Samsung LM301B strips doet het precies andersom en met een reden.
Die reden is betrouwbaarheid en lichtopbrengst. Bij de serie-parallel ketens, zal 1 uitvallende LED een hele serieketen uitschakelen en dus behoorlijke terugval in licht opleveren. Daarnaast neemt de stroom door alle resterende ketens toe. Dat verhoogt de kans op uitval van meerdere LEDs, net zolang tot er geen houden meer aan is (de driver zal immers proberen zijn stroom op peil te houden).
Op de strips met Samsung LM301B LEDs is gekozen voor een 14P 7S configuratie. 14 LEDs parallel geschakeld, en de resulterende 7 groepen in serie (maakt 98 LEDs).
In een serieschakeling is de stroom overal gelijk en daar komt dan ook het voordeel om de hoek.
1 uitvallende LED zal resulteren in een iets toenemende stroom in de resterende LEDs van de keten met defecte LED, maar de rest merkt er niets van. Daarnaast blijven alle overige LEDs gewoon licht geven. Wel zo prettig in een toepassing als deze.
Uiteraard moet de LED wel 'open' gaan en geen kortsluiting worden. Gelukkig is doorbranden stukken gebruikelijker dan in sluiting gaan, dus dat zit wel goed.
Door deze schakeling moet de LEDstrip wel aan beide uiteindes gevoed worden, waardoor er meer draad in het paneel verwerkt werd dan origineel het geval was.