經(jīng)過10年左右的快速發(fā)展,LED照明已經(jīng)進(jìn)入快速推廣階段,市場應(yīng)用從最初的南方地區(qū)逐步向中西部滲透擴(kuò)展。但在實(shí)際應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn),在南方用的很好的戶外照明產(chǎn)品,到了北方地區(qū),尤其是東北、新疆等地區(qū),產(chǎn)品的應(yīng)用受到新的考驗(yàn)。本文通過分析寒地環(huán)境下影響LED照明的一些關(guān)鍵因素,找出對應(yīng)的解決策略,最終發(fā)揮出LED光源的應(yīng)有優(yōu)勢。
一、寒地環(huán)境下LED照明的優(yōu)勢
相對原有的白熾燈、熒光燈和高強(qiáng)度氣體放電燈而言,LED器件在低溫下的工作性能要好的多,甚至可以說,光學(xué)性能比常溫下更加卓越。這是和LED器件的溫度特性密切相關(guān)的,通常隨著結(jié)溫的降低,燈具的光通量會相對增大。根據(jù)燈具的散熱規(guī)律,結(jié)溫和環(huán)境溫度密切相關(guān),環(huán)境溫度越低,結(jié)溫必然越低。另外,結(jié)溫的降低,還可以降低LED光源的光衰過程,延遲燈具的使用壽命,這也是大部分電子元器件的特性。
二、寒地環(huán)境下LED照明面臨的困難和對策
雖然LED本身在寒地條件下有更多的優(yōu)勢,但不可忽略的是,LED燈具除了光源,息息相關(guān)的還有驅(qū)動(dòng)電源、燈體材料以及在寒地環(huán)境下的霧天、強(qiáng)紫外線等綜合天氣因素,都給這種新型光源應(yīng)用帶來新的挑戰(zhàn)和麻煩。只有弄清這些制約因素,找到對應(yīng)的解決方案,就能充分發(fā)揮LED光源的優(yōu)勢,在寒地環(huán)境中大放異彩。
1.驅(qū)動(dòng)電源的低溫啟動(dòng)問題
做電源開發(fā)的人都知道,電源的低溫啟動(dòng)是個(gè)難題。主要的原因是現(xiàn)有的大部分成熟電源方案,都離不開電解電容的廣泛應(yīng)用,但是在-25℃以下低溫環(huán)境中,電解電容的電解質(zhì)活性明顯下降,電容容量衰減很大,這會導(dǎo)致電路不能正常工作。要解決這個(gè)問題,目前有兩種方案:
一.是采用工作溫度范圍更寬的優(yōu)質(zhì)電容,當(dāng)然這會帶來成本的增加。
二.是采用無電解電容的電路設(shè)計(jì),包括采用陶瓷疊層電容,甚至采用線性驅(qū)動(dòng)等其他驅(qū)動(dòng)方案。
此外,在低溫環(huán)境下,像MOS管等普通電子器件的耐壓性能也會降低,給電路的整體可靠性造成不利影響,需要特別注意。
2.塑膠材料在高低溫沖擊下的可靠性
根據(jù)國內(nèi)外一些研究機(jī)構(gòu)的研究人員實(shí)驗(yàn)證實(shí):很多普通塑料和橡膠材料在-15℃以下的低溫下韌性變差,脆性增大,對LED戶外產(chǎn)品而言,透光罩、光學(xué)透鏡、密封件以及部分結(jié)構(gòu)件都有可能采用塑膠材料,那么就需要對這些材料的低溫機(jī)械性能進(jìn)行仔細(xì)考慮,尤其是承力部件,避免燈具在低溫環(huán)境下受到大風(fēng)、意外碰撞后破裂而導(dǎo)致意外事故的發(fā)生。
另外,LED燈具常采用塑膠件和金屬的配合結(jié)構(gòu)。由于塑料材質(zhì)和金屬材料在大溫差環(huán)境下的膨脹系數(shù)差異較大,例如燈具常用的金屬鋁和常用塑料材料的膨脹系數(shù)大概相差5倍以上,這可能會導(dǎo)致塑料材料破裂,或者兩者的間隙增大,最終致使防水密封結(jié)構(gòu)失效,進(jìn)而產(chǎn)品出現(xiàn)問題。
在諸如東北這些高寒地區(qū),從每年的10月份到次年的4月份,都可能處于冰雪季節(jié)。LED燈具在下午臨近傍晚開燈前,溫度可能低于-20℃以下,然后晚上通電工作后,由于燈具發(fā)熱,又可能使得燈體溫度上升到30℃~40℃以上,基本上每天燈具都要經(jīng)歷一次高低溫的循環(huán)沖擊。在這種環(huán)境下,如果處理不好燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及不同材料的匹配問題,很容易導(dǎo)致我們上述所說的材料開裂和防水失效問題。
針對這種情況,國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟從2010年開始,連續(xù)推出兩版的《寒地LED道路照明產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范》LB/T005,其中的關(guān)于高低溫沖擊的實(shí)驗(yàn)方法,考慮了這種特殊環(huán)境下的工作方式,小編認(rèn)為非常值得借鑒和采納。
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