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            新聞導航

            寒地LED照明應用分析

            來源:www.2021cvdfa.icu 發布時間:2020-05-13 返回

             一、寒地環境下LED照明的優勢

              相對原有的白熾燈、熒光燈和高強度氣體放電燈而言,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的,圖1是某品牌大功率LED器件溫度和相對光輸出曲線圖??梢钥闯?,隨著結溫的降低,燈具的光通量會相對增大。根據燈具的散熱規律,結溫和環境溫度密切相關,環境溫度越低,結溫必然越低。另外,根據圖2我們可以看出,結溫的降低,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。

            圖1 LED的結溫-相對光輸出曲線

             圖2 LED的結溫-壽命曲線

             

            二、寒地環境下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勢,但不可忽略的是,LED燈具除了光源,息息相關的還有驅動電源、燈體材料以及在寒地環境下的霧天、強紫外等綜合天氣因素,都給這種新型光源應用帶來新的挑戰和麻煩。只有弄清這些制約因素,找到對應的解決方案,就能充分發揮LED光源的優勢,在寒地環境中大放異彩。

            1.驅動電源的低溫啟動問題

              做電源開發的人都知道,電源的低溫啟動是個難題。主要的原因是現有的大部分成熟電源方案,都離不開電解電容的廣泛應用。但是在-25℃以下低溫環境中,電解電容的電解質活性明顯下降,電容容量衰減很大,導致電路不能正常工作。要解決這個問題,目前有兩種方案:一是采用工作溫度范圍更寬的優質電容,當然這會帶來成本的增加。二是采用無電解電容的電路設計,包括采用陶瓷疊層電容,甚至采用線性驅動等其他驅動方案。

                   此外,在低溫環境下,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問題

              根據國內外一些研究機構的研究人員實驗證實: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戶外產品而言,透光罩、光學透鏡、密封件以及部分結構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械性能進行仔細考慮,尤其是承力部件,避免燈具在低溫環境下受到大風、意外碰撞后破裂而導致意外事故的發生。

              另外,LED燈具常采用塑膠件和金屬的配合結構。由于塑料材質和金屬材料在大溫差環境下的膨脹系數差異較大,例如燈具常用的金屬鋁和常用塑料材料的膨脹系數大概相差5倍以上,這可能會導致塑料材料破裂,或者兩者的間隙增大,最終致使防水密封結構失效,進而產品出現問題。

            3.LED的光色問題

              進入秋冬季節后,北方的大霧天氣也會逐步多起來。當然,大霧不是高寒地區的特產,全世界到處都有,但是在這些高寒地區,光的顏色除了會涉及霧的穿透問題之外,還有感覺舒適性和環境和諧的問題。

              關于LED燈的霧穿透力的問題,業界一直討論比較多,那么不同波長的光對霧的穿透力是否有差異,鈉燈的黃光和LED的白光對霧的穿透性究竟有多少不同呢?

              觀點一:在一定霧濃度下,不同波長的光,由于衍射能力不同,具有不同的霧穿透能力。這個觀點也被國內外一些研究結構的相關實驗證實:單色光中,黃光的霧穿透能力最強,其次是紅光、綠光和藍光。

                 同時,還有一種觀點認為:不同可見光透霧能力是差不多的,理由是:不同光子的尺寸大小相比而言是綠豆和黃豆的關系,而相比霧粒子的尺寸,則相當于是個足球。當霧的濃度很大的時候,任何的光都很難穿過去。這個時候表現出來鈉燈的黃光比LED的白光霧穿透能力更強,其主要原因是在LED白光照射下,霧呈現白茫茫一片,而黃光則表現出很好的誘導性 。

             

            當然,在北方,除了霧的原因之外,大多季節的晚上都比較冷。冷白色得光更加會讓城市顯得冷清和凄涼,而暖色光會給人一種溫暖、愉悅的感受,從這個角度,也應該采用更加暖色調的燈光,讓城市夜色顯得更加的和諧美麗。

             

             

            4.紫外老化問題

              記得在前兩年上海的一次行業論壇上,有業內專家提到了一個現象。當時他們開展了一次批量的戶外LED燈具實地性能測試,半年后在評估光衰指標時發現一個奇怪的現象:在同時段戶外老化實驗的LED燈具,光源電源的配置也是差不多的,但是24小時工作的LED隧道燈的光衰卻比10個多小時工作的路燈還要小的多,他們覺得非常奇怪,經過多次分析研究,最后認為主要還是白天的紫外線對燈具相關部件的老化造成的。這個結論當時也得到了臺灣一個專家的現場支持,他說他們也研究過,白天戶外的紫外線對熒光粉、透鏡等部件的加速老化是不可小視的。需要在透鏡、燈罩等部分做抗紫外線的處理,比如鍍抗紫外膜,或者在這些部件成型時加入抗紫外的組分。

             

             

            三、結語

              我們通過對寒地環境下多個因素的分析可以看出,LED作為一種半導體照明器件,有它自身的很多優勢,但也存在有別于傳統照明光源的一些問題,只有仔細的研究這些差異性,逐個認真分析解決,才能真正發揮出LED照明在寒地條件下的優勢。

             

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