LED護欄管可靠性問題及其解決方案
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LED護欄管的應用尤其廣泛。
但是自LED護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)主的低價中標策略外，制作者在元器件的選取以及電路的設計等基礎面上就缺乏系統(tǒng)的理解，在理論和實踐
上都沒有解決好LED護欄管的質(zhì)量問題，也缺乏良好的施工和驗收的嚴格監(jiān)管體制，部分LED護欄管廠家不注重開發(fā)，只會低價競爭而導致市場上護攔管質(zhì)量普遍低劣，嚴重敗壞了LED護欄管的聲譽。
目前國內(nèi)絕大多數(shù)LED護欄管廠家積累的經(jīng)驗太少，沒有投入研發(fā)力量就是一個重要的因素，很多都是家庭作坊在粗制爛造。本文將從幾個方面來介紹護欄管的可靠性問題以及針對這些問
題的解決方案，希望能給護攔管廠家，燈光工程公司及業(yè)主一些有價值的參考和借鑒，并扭轉(zhuǎn)人們對LED護欄管的壞印象，重新塑造它良好的真實形象。
二、護欄管的用途
LED護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。護欄管的長度一般根據(jù)用戶
的要求決定。
三、護欄管的技術參數(shù)
LED護欄燈有單色、雙色、七彩等顏色，通過微電腦或電路控制，可以實現(xiàn)漸變、跳變、色彩閃爍、隨機閃爍、漸變交替、跑動追逐、定色等各種色彩艷麗的變化效果，可獨立配置每種花
樣的運行參數(shù)，編輯自動運行模式，選擇指定的花樣?？梢酝瑫r控制幾十至幾千條LED護欄燈管的亮滅，自動存儲設置參數(shù)，預置參數(shù)重新裝入等功能。 一般護欄管一根內(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、護欄管元器件的選擇
1、光珠：
LED光珠肯定是護欄管中最重要的器件，也價值最高。LED光珠必須選用正規(guī)大廠的產(chǎn)品。就我們的經(jīng)驗，選用12微米或以上的芯片，肯定強于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，只是一般的用戶對它無法檢測。
2、電源：
護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而又不經(jīng)濟的方式，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
；其次是太耗電并對電網(wǎng)有極大的損害，供電部門是堅決反對的。我們遇到多個實例，LED確實是省電但制作出來卻耗電驚人。如四川宜賓某大橋需要護欄管一千多米，有人低價供貨后安裝通
電，不到半小時險些造成全城供電線路的崩潰，供電局被迫對該線路全線停電。技術人員應邀到現(xiàn)場幫助分析原因，發(fā)現(xiàn)每根護欄管使用了一支2.2μ的電容，實測其功耗超過38瓦，和其原先
報上去的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否則就可能出大事故。所以我們強烈呼吁護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)過理論推演和實際測試，我們認為用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，頻率時序用電網(wǎng)的50Hz。
我們還是推薦用單片機程序的方式要好些，與電網(wǎng)無關。根據(jù)我們制作經(jīng)驗，用單片機加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欄管電源效果
還不錯，成本、可靠性、電磁兼容性等問題都解決得較好，每根護欄管一個，能解決常亮形式的護欄管電源問題。線路上傳輸?shù)氖?20V電壓，電源的效率高。
五、LED護攔管需要解決的可靠性問題
1、防水
LED護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，導致熱熔膠或硅膠密封處出現(xiàn)縫隙，下雨后雨水
滲進內(nèi)部，造成電路短路而燒毀LED。要解決這個問題，一定要求對內(nèi)部電路和LED進行灌膠處理。接頭單用熱熔膠或硅膠密封固然簡單，但可靠性達不到在戶外大規(guī)模應用的要求。
另一個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，短時間的測試和使用，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，塑膠就會變形，從而導致防水膠圈失效，雨水滲進接頭內(nèi)部導致電器短路，特別在帶電狀態(tài)，電線的腐蝕比不帶電狀態(tài)下高好幾個數(shù)量級。較差的金屬接頭
的價格和合格品相比要差很多倍。
2、防紫外線
LED護欄管由于要求混光防雨，外面都會有外罩，外罩的材料選擇是很多不規(guī)范公司降低成本的又一個手段，質(zhì)量好的產(chǎn)品都會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)應力很難去除，導致外罩容易開裂。即使選擇比較好的材料，如果設計，生產(chǎn)工藝不合理，也會產(chǎn)生很多內(nèi)應力，有經(jīng)驗的公司
都會在注塑時選擇恒溫保護，盡量減少內(nèi)應力，并采用很多物理的辦法來消除內(nèi)應力。LED護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)廠家都會在內(nèi)部使用1mm2以上的導線，而且導線材料使用的是符合國標的產(chǎn)品。
如果導線面積不夠或材料的雜質(zhì)太多，電阻值就較大，前面的護欄管和后面的護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)動驅(qū)動LED，而是浪費在導線和恒流芯片上。一般來說如果設計的產(chǎn)品前后電壓超過15%，問題就很嚴重了，因為現(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，熱量散不出去就會導致芯片燒毀。這就是為什么很多級連的LED護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)一個企業(yè)的技術實力。一般LED護欄管外罩和低座完全是一體的，都是塑膠材料。當LED排布很密時，在通電熱平衡后，LED的結溫已經(jīng)很高了，就將
造成LED的壽命急劇減少。實力強的LED護欄管公司肯定會有熱設計人員，在設計護欄管外罩時就會想法把LED的熱量和恒流芯片的熱量有效的傳導到大氣中去。底座使用鋁材是比較好的解決方
法，鋁的導熱系數(shù)高，能夠?qū)?nèi)部熱量導出。另外在設計時也要盡量將PCB靠近鋁底座，最好是在注塑時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
合格的灌封膠應具有以下的特點：
?、拧⒄辰恿γ芊庑阅軓?，能提高產(chǎn)品的粘接性能。
⑵、對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管的分子結構,大大削弱了pc管的硬度和抗外力性能,容易變脆、開裂，從而縮短護欄燈的壽命。
?、?、環(huán)保無毒無害。滿足目前出口電子產(chǎn)品對產(chǎn)品的環(huán)保要求越來越嚴格的趨勢。
?、?、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。
?、?、抗老化性能優(yōu)良，長久使用本身不會變色或造成燈管變色。
?、省⒛蜏匦阅芊€(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)境下使用時的脫落問題。
?、恕⒁袃?yōu)良的導熱性能，能夠把光珠或電路上的熱量傳導出去。
