LED护栏管可靠性问题及其解决方案

一、概述

　　本文将从几个方面来介绍护栏管的可靠性问题以及我们针对这些问题的解决方案，希望能给护拦管厂家，灯光工程公司及业主一些有价值的参考和借鉴，并扭转人们对LED护栏管的坏印象，重新塑造它良好的真实形象。

　　二、护栏管的用途

　　LED护栏灯广泛用于立交桥、河道、公路、花园、楼房建筑轮廓、大型广告招牌、人行天桥、舞厅、酒吧、卡拉OK厅等场合，是美化装饰城市环境的理想选择。护栏管的长度一般根据用户的要求决定。

　　三、护栏管的技术参数

　　LED护栏灯有单色、双色、七彩等颜色，通过微电脑或电路控制，可以实现渐变、跳变、色彩闪烁、随机闪烁、渐变交替、跑动追逐、定色等各种色彩艳丽的变化效果，可独立配置每种花样的运行参数，编辑自动运行模式，选择指定的花样。可以同时控制几十至几千条LED护栏灯管的亮灭，自动存储设置参数，预置参数重新装入等功能。 一般护栏管一根内的LED颗数是：96粒/108粒/144粒。目前外形以D形管为主。使用电压：直流12V/24V/36V和交流220V。

　　四、护栏管元器件的选择

　　1、光珠：

　　LED光珠肯定是护栏管中最重要的器件，也价值最高。LED光珠必须选用正规大厂的产品。就我们的经验，选用12微米或以上的芯片，肯定强于9微米的芯片，这主要还在于散热要良好些，在光衰和可靠性方面就要好得多，只是一般的用户对它无法检测。成都稳建电子公司就从事LED光珠的生产，除了芯片外，其它的辅助材料公司也是严格选择，这就能够保证所生产光珠的质量，护栏管的质量从源头就把好关了。

　　2、电源：

　　护栏管的供电有两种方式：220V的高压和48V以下的低压。220V直接供电是一种危险而又不经济的方式，低质的做法是用电容或电阻降压后供给。这种方式首先是安全性就存在很大的问题;其次是太耗电并对电网有极大的损害，供电部门是坚决反对的。我们遇到多个实例，LED确实是省电但制作出来却耗电惊人。如四川宜宾某大桥需要护栏管一千多米，有人低价供货后安装通电，不到半小时险些造成全城供电线路的崩溃，供电局被迫对该线路全线停电。我公司技术人员应邀到现场帮助分析原因，发现每根护栏管使用了一支2。2μ的电容，实测其功耗超过38瓦，和其原先报上去的LED的耗电7瓦多出了5倍还要多。最要命的还是：由于突然在线路上加接了大量的容性负载，使供电线路失配形成了自激震荡，幸亏值班人员处置得当否则就可能出大事故。所以我们强烈呼吁护栏管的供电不要使用电容降压方式。那么什么方式最好呢?经过我们理论推演和实际测试，我们认为用36V以下的直流供电是最佳方式值得推荐，直流电压的获得最好就用开关电源，考虑到成本和线路的损耗采用分段供电的方式即可。当然也有用变压器通过变换的方式把交流220V的高压转换成交流30V的低压来用的，这种方式的效率要低些，如果不加稳压对光珠容易造成伤害，而且随着资源的紧缺有色金属也是越来越昂贵，不是发展的方向。

　　3、控制方式：

　　护栏管一般是单色常亮和七彩变化的亮灯形式。七彩变化简单的控制方法常用CD4060加三极管或是CD4060加CD40174，频率时序用电网的50Hz。

　　我们还是推荐用单片机程序的方式要好些，与电网无关。根据我们制作经验，用单片机加595电路用串口形式接线最少，成本较低，而且使用灵活。目前我们新推出的微型护栏管电源效果还不错，成本、可靠性、电磁兼容性等问题都解决得较好，每根护栏管一个，能解决常亮形式的护栏管电源问题。线路上传输的是220V电压，电源的效率高。

五、LED护拦管需要解决的可靠性问题

　　1、 防水

　　LED护栏管一般是在外罩接口处用热熔胶或硅胶密封，内部LED、电路板都是裸露的，由于昼夜温差大，外罩的端头与外罩热胀冷缩不同，导致热熔胶或硅胶密封处出现缝隙，下雨后雨水渗进内部，造成电路短路而烧毁LED。要解决这个问题，一定要求对内部电路和LED进行灌胶处理。接头单用热熔胶或硅胶密封固然简单，但可靠性达不到在户外大规模应用的要求。 另一个就是电气连接的接头问题。很多厂家为了便宜往往选择塑胶接头，或者选择质量较差的金属接头，短时间的测试和使用，塑胶还没有变形，防水是没有问题，但是经过太阳的照射和昼夜温差变化，四季气候变化，塑胶就会变形，从而导致防水胶圈失效，雨水渗进接头内部导致电器短路，特别在带电状态，电线的腐蚀比不带电状态下高好几个数量级。较差的金属接头的价格和合格品相比要差很多倍。

　　2、 防紫外线

　　LED护栏管由于要求混光防雨，外面都会有外罩，外罩的材料选择是很多不规范公司降低成本的又一个手段，质量好的产品都会使用增加了抗紫外线的材料，如GE， 拜尔等材料，而质量不好的LED护栏管很多使用混合了水口料的材料，谈不上抗紫外线，太阳光比较大的地方，不到一个月，外罩就变成黄色的了，从而出光效果变差，透光率也大大减小。

　　3、 防热胀冷缩及内应力造成开裂

　　这是外罩的问题，如果选择的是带水口料的材料，材料内应力很难去除，导致外罩容易开裂。即使选择比较好的材料，如果设计，生产工艺不合理，也会产生很多内应力，有经验的公司都会在注塑时选择恒温保护，尽量减少内应力，并采用很多物理的办法来消除内应力。LED护栏管一般工作在室外，由于温差的影响，其热胀冷缩是外罩开裂的主要原因，目前比较好的解决方法就是选用热胀冷缩系数最小的材料来制作。

　　4、 线损

　　有色金属涨价很多，采用劣质材料和减小线径是一些厂家节省成本的方法，大家都知道，一般好的生产厂家都会在内部使用1mm2以上的导线，而且导线材料使用的是符合国标的产品。

　　如果导线面积不够或材料的杂质太多，电阻值就较大，前面的护栏管和后面的护栏管就有较大的电压差，为了让后面的LED也能正常工作，就需要增加输入电压，这样无形中就增加了功耗，很多电能不是用于驱动驱动LED，而是浪费在导线和恒流芯片上。一般来说如果设计的产品前后电压超过15%，问题就很严重了，因为现在通用的恒流芯片都是有功耗要求的，电压高功耗就大，如果功耗太大，热量散不出去就会导致芯片烧毁。这就是为什么很多级连的LED护栏管都是前面损坏得多的原因了。

　　5、 散热

　　这不仅体现的是成本问题，更多是体现一个企业的技术实力。一般LED护栏管外罩和低座完全是一体的，都是塑胶材料。当LED排布很密时，在通电热平衡后，LED的结温已经很高了，就将造成LED的寿命急剧减少。实力强的LED护栏管公司肯定会有热设计人员，在设计护栏管外罩时就会想法把LED的热量和恒流芯片的热量有效的传导到大气中去。底座使用铝材是比较好的解决方法，铝的导热系数高，能够将内部热量导出。另外在设计时也要尽量将PCB靠近铝底座，最好是在注塑时铝底座就一起压制在里面不存在防水问题。

　　6、灌封胶的选用

　　合格的灌封胶应具有以下的特点：

　　⑴、粘接力密封性能强，能提高产品的粘接性能。

　　⑵、对pc管无腐蚀和改性：市场上的有些胶水,在使用后可能改变pc管的分子结构,大大削弱了pc管的硬度和抗外力性能,容易变脆、开裂，从而缩短护栏灯的寿命。

　　⑶、环保无毒无害。满足目前出口电子产品对产品的环保要求越来越严格的趋势。

　　⑷、粘度适中。防止在粘接过程中有流淌的现象，从而影响密封效果。

　　⑸、抗老化性能优良，长久使用本身不会变色或造成灯管变色。

　　⑹、耐温性能稳定。能保证产品的耐温性能，能解决长期在北方寒冷的天气和南方湿热的环境下使用时的脱落问题。

　　⑺、要有优良的导热性能，能够把光珠或电路上的热量传导出去。