LED護(hù)欄管的制作技術(shù)

 一、概述



　　LED照明正越來越受到市場的追捧，現(xiàn)在城市的亮化工程已基本淘汰了霓虹燈而選用LED燈來制作。其中護(hù)欄管的應(yīng)用尤其廣泛，例如成都各個(gè)立交橋的亮化都用了大量的LED護(hù)欄管，它既裝飾了城市，還照亮了橋身，使整個(gè)立交橋更顯宏偉而阿娜多姿。但是自護(hù)攔管誕生起就伴隨著各種各樣的質(zhì)量問題，這其中除了政府和其他業(yè)主的低價(jià)中標(biāo)策略外，制作者在元器件的選取以及電路的設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)面上就缺乏系統(tǒng)的理解，在理論和實(shí)踐上都沒有解決好護(hù)欄管的質(zhì)量問題，也缺乏良好的施工和驗(yàn)收的嚴(yán)格監(jiān)管體制，從業(yè)廠家不注重開發(fā)，只會(huì)低價(jià)競爭而導(dǎo)致市場上護(hù)攔管質(zhì)量普遍低劣，嚴(yán)重?cái)牧薒ED護(hù)欄管的聲譽(yù)。目前國內(nèi)絕大多數(shù)LED護(hù)欄管廠家積累的經(jīng)驗(yàn)太少，沒有投入研發(fā)力量就是一個(gè)重要的因素，很多都是家庭作坊在粗制爛造。本文將從幾個(gè)方面來介紹護(hù)欄管的可靠性問題以及我們針對(duì)這些問題的解決方案，希望能給護(hù)攔管廠家，燈光工程公司及業(yè)主一些有價(jià)值的參考和借鑒，并扭轉(zhuǎn)人們對(duì)LED護(hù)欄管的壞印象，重新塑造它良好的真實(shí)形象。



二、護(hù)欄管的用途



　　LED護(hù)欄燈廣泛用于立交橋、河道、公路、花園、樓房建筑輪廓、大型廣告招牌、人行天橋、舞廳、酒吧、卡拉OK廳等場合，是美化裝飾城市環(huán)境的理想選擇。護(hù)欄管的長度一般根據(jù)用戶的要求決定。



 三、護(hù)欄管的技術(shù)參數(shù)



　　LED護(hù)欄燈有單色、雙色、七彩等顏色，通過微電腦或電路控制，可以實(shí)現(xiàn)漸變、跳變、色彩閃爍、隨機(jī)閃爍、漸變交替、跑動(dòng)追逐、定色等各種色彩艷麗的變化效果，可獨(dú)立配置每種花樣的運(yùn)行參數(shù)，編輯自動(dòng)運(yùn)行模式，選擇指定的花樣。可以同時(shí)控制幾十至幾千條LED護(hù)欄燈管的亮滅，自動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)置參數(shù)，預(yù)置參數(shù)重新裝入等功能。 一般護(hù)欄管一根內(nèi)的LED顆數(shù)是：96粒/108粒/144粒。目前外形以D形管為主。使用電壓：直流12V/24V/36V和交流220V。



四、護(hù)欄管元器件的選擇



1、光珠：

　　LED光珠肯定是護(hù)欄管中最重要的器件，也價(jià)值最高。LED光珠必須選用正規(guī)大廠的產(chǎn)品。就我們的經(jīng)驗(yàn)，選用12微米或以上的芯片，肯定強(qiáng)于9微米的芯片，這主要還在于散熱要良好些，在光衰和可靠性方面就要好得多，只是一般的用戶對(duì)它無法檢測(cè)。成都穩(wěn)建電子公司就從事LED光珠的生產(chǎn)，除了芯片外，其它的輔助材料公司也是嚴(yán)格選擇，這就能夠保證所生產(chǎn)光珠的質(zhì)量，護(hù)欄管的質(zhì)量從源頭就把好關(guān)了。

2、電源：

　　護(hù)欄管的供電有兩種方式：220V的高壓和48V以下的低壓。220V直接供電是一種危險(xiǎn)而又不經(jīng)濟(jì)的方式，低質(zhì)的做法是用電容或電阻降壓后供給。這種方式首先是安全性就存在很大的問題；其次是太耗電并對(duì)電網(wǎng)有極大的損害，供電部門是堅(jiān)決反對(duì)的。我們遇到多個(gè)實(shí)例，LED確實(shí)是省電但制作出來卻耗電驚人。如四川宜賓某大橋需要護(hù)欄管一千多米，有人低價(jià)供貨后安裝通電，不到半小時(shí)險(xiǎn)些造成全城供電線路的崩潰，供電局被迫對(duì)該線路全線停電。我公司技術(shù)人員應(yīng)邀到現(xiàn)場幫助分析原因，發(fā)現(xiàn)每根護(hù)欄管使用了一支2。2μ的電容，實(shí)測(cè)其功耗超過38瓦，和其原先報(bào)上去的LED的耗電7瓦多出了5倍還要多。最要命的還是：由于突然在線路上加接了大量的容性負(fù)載，使供電線路失配形成了自激震蕩，幸虧值班人員處置得當(dāng)否則就可能出大事故。所以我們強(qiáng)烈呼吁護(hù)欄管的供電不要使用電容降壓方式。那么什么方式最好呢？經(jīng)過我們理論推演和實(shí)際測(cè)試，我們認(rèn)為用36V以下的直流供電是最佳方式值得推薦，直流電壓的獲得最好就用開關(guān)電源，考慮到成本和線路的損耗采用分段供電的方式即可。當(dāng)然也有用變壓器通過變換的方式把交流220V的高壓轉(zhuǎn)換成交流30V的低壓來用的，這種方式的效率要低些，如果不加穩(wěn)壓對(duì)光珠容易造成傷害，而且隨著資源的緊缺有色金屬也是越來越昂貴，不是發(fā)展的方向。



3、控制方式：

　　護(hù)欄管一般是單色常亮和七彩變化的亮燈形式。七彩變化簡單的控制方法常用CD4060加三極管或是CD4060加CD40174，頻率時(shí)序用電網(wǎng)的50Hz。我們還是推薦用單片機(jī)程序的方式要好些，與電網(wǎng)無關(guān)。根據(jù)我們制作經(jīng)驗(yàn)，用單片機(jī)加595電路用串口形式接線最少，成本較低，而且使用靈活。目前我們新推出的微型護(hù)欄管電源效果還不錯(cuò)，成本、可靠性、電磁兼容性等問題都解決得較好，每根護(hù)欄管一個(gè)，能解決常亮形式的護(hù)欄管電源問題。線路上傳輸?shù)氖?20V電壓，電源的效率高。

中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·LED技術(shù)

五、LED護(hù)攔管需要解決的可靠性問題



1、 防水

　　LED護(hù)欄管一般是在外罩接口處用熱熔膠或硅膠密封，內(nèi)部LED、電路板都是裸露的，由于晝夜溫差大，外罩的端頭與外罩熱脹冷縮不同，導(dǎo)致熱熔膠或硅膠密封處出現(xiàn)縫隙，下雨后雨水滲進(jìn)內(nèi)部，造成電路短路而燒毀LED。要解決這個(gè)問題，一定要求對(duì)內(nèi)部電路和LED進(jìn)行灌膠處理。接頭單用熱熔膠或硅膠密封固然簡單，但可靠性達(dá)不到在戶外大規(guī)模應(yīng)用的要求。 另一個(gè)就是電氣連接的接頭問題。很多廠家為了便宜往往選擇塑膠接頭，或者選擇質(zhì)量較差的金屬接頭，短時(shí)間的測(cè)試和使用，塑膠還沒有變形，防水是沒有問題，但是經(jīng)過太陽的照射和晝夜溫差變化，四季氣候變化，塑膠就會(huì)變形，從而導(dǎo)致防水膠圈失效，雨水滲進(jìn)接頭內(nèi)部導(dǎo)致電器短路，特別在帶電狀態(tài)，電線的腐蝕比不帶電狀態(tài)下高好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。較差的金屬接頭的價(jià)格和合格品相比要差很多倍。



2、 防紫外線

　　LED護(hù)欄管由于要求混光防雨，外面都會(huì)有外罩，外罩的材料選擇是很多不規(guī)范公司降低成本的又一個(gè)手段，質(zhì)量好的產(chǎn)品都會(huì)使用增加了抗紫外線的材料，如GE， 拜爾等材料，而質(zhì)量不好的LED護(hù)欄管很多使用混合了水口料的材料，談不上抗紫外線，太陽光比較大的地方，不到一個(gè)月，外罩就變成黃色的了，從而出光效果變差，透光率也大大減小。

3、 防熱脹冷縮及內(nèi)應(yīng)力造成開裂

　　這是外罩的問題，如果選擇的是帶水口料的材料，材料內(nèi)應(yīng)力很難去除，導(dǎo)致外罩容易開裂。即使選擇比較好的材料，如果設(shè)計(jì)，生產(chǎn)工藝不合理，也會(huì)產(chǎn)生很多內(nèi)應(yīng)力，有經(jīng)驗(yàn)的公司都會(huì)在注塑時(shí)選擇恒溫保護(hù)，盡量減少內(nèi)應(yīng)力，并采用很多物理的辦法來消除內(nèi)應(yīng)力。LED護(hù)欄管一般工作在室外，由于溫差的影響，其熱脹冷縮是外罩開裂的主要原因，目前比較好的解決方法就是選用熱脹冷縮系數(shù)最小的材料來制作。



4、 線損

　　有色金屬漲價(jià)很多，采用劣質(zhì)材料和減小線徑是一些廠家節(jié)省成本的方法，大家都知道，一般好的生產(chǎn)廠家都會(huì)在內(nèi)部使用1mm2以上的導(dǎo)線，而且導(dǎo)線材料使用的是符合國標(biāo)的產(chǎn)品。如果導(dǎo)線面積不夠或材料的雜質(zhì)太多，電阻值就較大，前面的護(hù)欄管和后面的護(hù)欄管就有較大的電壓差，為了讓后面的LED也能正常工作，就需要增加輸入電壓，這樣無形中就增加了功耗，很多電能不是用于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)LED，而是浪費(fèi)在導(dǎo)線和恒流芯片上。一般來說如果設(shè)計(jì)的產(chǎn)品前后電壓超過15%，問題就很嚴(yán)重了，因?yàn)楝F(xiàn)在通用的恒流芯片都是有功耗要求的，電壓高功耗就大，如果功耗太大，熱量散不出去就會(huì)導(dǎo)致芯片燒毀。這就是為什么很多級(jí)連的LED護(hù)欄管都是前面損壞得多的原因了。



5、 散熱

　　這不僅體現(xiàn)的是成本問題，更多是體現(xiàn)一個(gè)企業(yè)的技術(shù)實(shí)力。一般LED護(hù)欄管外罩和低座完全是一體的，都是塑膠材料。當(dāng)LED排布很密時(shí)，在通電熱平衡后，LED的結(jié)溫已經(jīng)很高了，就將造成LED的壽命急劇減少。實(shí)力強(qiáng)的LED護(hù)欄管公司肯定會(huì)有熱設(shè)計(jì)人員，在設(shè)計(jì)護(hù)欄管外罩時(shí)就會(huì)想法把LED的熱量和恒流芯片的熱量有效的傳導(dǎo)到大氣中去。底座使用鋁材是比較好的解決方法，鋁的導(dǎo)熱系數(shù)高，能夠?qū)?nèi)部熱量導(dǎo)出。另外在設(shè)計(jì)時(shí)也要盡量將PCB靠近鋁底座，最好是在注塑時(shí)鋁底座就一起壓制在里面不存在防水問題。



6、灌封膠的選用

　　合格的灌封膠應(yīng)具有以下的特點(diǎn)：

⑴、粘接力密封性能強(qiáng)，能提高產(chǎn)品的粘接性能。

⑵、對(duì)pc管無腐蝕和改性：市場上的有些膠水,在使用后可能改變pc管的分子結(jié)構(gòu),大大削弱了pc管的硬度和抗外力性能,容易變脆、開裂，從而縮短護(hù)欄燈的壽命。

⑶、環(huán)保無毒無害。滿足目前出口電子產(chǎn)品對(duì)產(chǎn)品的環(huán)保要求越來越嚴(yán)格的趨勢(shì)。

⑷、粘度適中。防止在粘接過程中有流淌的現(xiàn)象，從而影響密封效果。

⑸、抗老化性能優(yōu)良，長久使用本身不會(huì)變色或造成燈管變色。

⑹、耐溫性能穩(wěn)定。能保證產(chǎn)品的耐溫性能，能解決長期在北方寒冷的天氣和南方濕熱的環(huán)境下使用時(shí)的脫落問題。

⑺、要有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，能夠把光珠或電路上的熱量傳導(dǎo)出去。