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LED户外使用易产生的问题及解决方法

LED户外使用易产生的问题及解决方法之浅见
LED灯具具有高效节能、低碳环保、体积小、强度高、低电压驱动等优点,与现代高科技的生产工艺、控制技术相结合,成为一种适用于任何场合和环境的全能型灯具产品,从而弥补了传统照明灯具产品上的不足。LED在北京奥运会、上海世博会、广州亚运会等举世注目的重大盛会中大放异彩,成为每次盛会的重要组成部分。
LED在户外夜景灯光照明中,已成为照明灯具的主流,代替了大部分传统光源。由于LED产品是一种新兴的照明产品,大家对它在技术特点、应用特点上的认识不足,导致在户外使用过程中问题层出不穷。我们对户外LED灯进行了10多年的研究和使用,得出了一些浅显的经验,在此与大家分享。

LED灯在户外使用,会出现实际使用寿命与理论寿命不相符和或一些意想不到的质量问题,造成这些问题的原因主要有以下几个方面:
1、灯具塑料外壳的老化问题

LED灯具往往采用塑料外壳,在户外使用时,如果灯具外壳出现老化开裂、老化变色、老化变形等现象,就会出现质量问题,导致LED寿命的缩短。解决老化问题是保证LED寿命的关键。塑料外壳在户外会受到紫外线老化、氧化老化、雨水水解、高低温气候冲击等各类因素而造成老化,因此在选择聚合物材料时必须选择添加抗UV剂、抗氧化剂的材料,同时要对几种聚合物共混改性,以达到防止水解及耐高低温的冲击,而不应选择单一的塑料来生产灯具外壳。
2、灯具的防水问题
LED产品是直流驱动,如果不做好防水处理,就会导致电化学腐蚀、正负极短路、控制芯片短路等问题,致使LED灯具损坏。对于解决LED的防水,是个老生常谈的问题。谁都认为自己的产品做好了防水处理,但是在使用一段时间后,还是出现了进水的问题。LED灯具的防水比传统电子产品的防水更难以实现。由于LED使用时是一个发热的原器件,随着对LED的打开、关闭,灯具的内环境出现了温差,从而造成内环境气压的正负压,使之产生呼吸效应,导致密封相当困难。LED的防水尽量做到无空隙灌注,因此不适合选用胶体封堵。从我们的经验看,堵不如疏,疏不如无隙灌注。但在我们实际使用过程中,也会发现,进行了无隙灌注,最后LED灯还是进水损坏了。这主要是因为我们使用的灌注材料通常是环氧树脂或硅胶,这两种灌注材料长期跟水接触,产生水解,从而影响其防水性,也容易被紫外线老化,所以用这两种材料灌注的LED灯具,不能直接裸露在户外使用,如果要在户外使用,必须加装灯具外壳,以免影响灯具的使用寿命。还有这两种灌注材料,与PC、铝合金等材料热胀冷缩系数不同,所以灌注完以后,在户外受到气候冲击时,由于热胀冷缩造成灯壳与灌注材料产生缝隙,导致灯具进水损坏,所以灌注时,必须让线路板完全包裹在灌注材料内,以免线路板接触到渗水。
此外,LED的线路板一旦遇水,会使线路板的焊接材料产生电解,从而造成线路板损坏,所以说LED产品比传统的交流供电的灯具产品更需做好防水处理,做到线路板和电源线、控制线绝对不接触到水,避免电化学腐蚀,才能保证LED灯的寿命。
3、灯具的散热问题
LED芯片和整流电路中有很多发热电子元器件,如果灯具散热性能不好,就会造成灯具内温度升高。随着温度的升高,电子元器件的绝缘材料的绝缘性能就会下降,导致电子元器件进一步发热,恶性循环,最终导致灯具的损坏。特别是LED白灯,LED内部涂敷了荧光材料,荧光材料长期在高温状态下工作,效率就会下降,形成光衰,影响LED的使用寿命。
LED灯具在生产过程中必须做好散热,才能保证LED灯的寿命和品质,因此,在灯具化过程中应尽量选用导热性良好的灌注材料、具有较高导热系数的导热硅脂等导热媒体,使LED芯片的热量能够顺利的散发,来保证灯具的品质。使用环境也应尽量做到通风散热,特别是大功率LED灯具,必须保证有足够的散热面积。
4、灯具的抗静电问题
LED芯片和控制芯片及易受到静电高压的损伤,在LED生产、包装、运输及使用过程中,做好防静电工作,以保证LED灯的品质。
LED灯具往往以塑料外壳居多,很多塑料在生产运输过程中容易集聚静电,在选择灯具外壳塑料及包装材料时,尽可能选择体积电阻较低的塑料及包装材料,也可以选择导体或半导体材料作为包装材料,这样就不容易集聚静电,或者在塑料内加入抗静电剂,以达到降低静电的目的。
5、灯具的安装问题
户外使用的LED灯具,在工程项目中的使用量往往会比较大,安装维护难度较高,如果选用的LED灯具品质存在着瑕疵,将会造成很大的困扰和损失。LED灯是直流驱动,在灯具做好防水的同时,开关电源、控制系统、电源线等也必须做好防水,否则同样会产生电化学腐蚀,影响工程寿命。
6、灯具安全性
LED灯具为低压直流供电,大家往往容易忽视它的安全性,认为灯具在安全电压下工作,不存在着安全问题。由于LED是在低压大电流状态下工作,需要较大截面的电源线载流,如果不规范的选择电源线,就会造成电源线发热短路,从而引起火灾。另外LED在安装使用过程中,造成电气短路或者选择了易燃的塑料制品来生产灯具,同样会造成灾难性后果。在生产LED灯具时,必须选择具有阻燃性的安全塑料,通常要求其氧指数≥28%,燃烧试验达到FV-0级。