LED護欄管的制作技術

 一、概述



　　LED照明正越來越受到市場的追捧，現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。其中護欄管的應用尤其廣泛，例如成都各個立交橋的亮化都用了大量的LED護欄管，它既裝飾了城市，還照亮了橋身，使整個立交橋更顯宏偉而阿娜多姿。但是自護攔管誕生起就伴隨著各種各樣的質量問題，這其中除了政府和其他業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的理解，在理論和實踐上都沒有解決好護欄管的質量問題，也缺乏良好的施工和驗收的嚴格監管體制，從業廠家不注重開發，只會低價競爭而導致市場上護攔管質量普遍低劣，嚴重敗壞了LED護欄管的聲譽。目前國內絕大多數LED護欄管廠家積累的經驗太少，沒有投入研發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我們針對這些問題的解決方案，希望能給護攔管廠家，燈光工程公司及業主一些有價值的參考和借鑒，并扭轉人們對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，是美化裝飾城市環境的理想選擇。護欄管的長度一般根據用戶的要求決定。



 三、護欄管的技術參數



　　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，編輯自動運行模式，選擇指定的花樣。可以同時控制幾十至幾千條LED護欄燈管的亮滅，自動存儲設置參數，預置參數重新裝入等功能。 一般護欄管一根內的LED顆數是：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光珠必須選用正規大廠的產品。就我們的經驗，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。成都穩建電子公司就從事LED光珠的生產，除了芯片外，其它的輔助材料公司也是嚴格選擇，這就能夠保證所生產光珠的質量，護欄管的質量從源頭就把好關了。

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濟的方式，低質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。我公司技術人員應邀到現場幫助分析原因，發現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？經過我們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，頻率時序用電網的50Hz。我們還是推薦用單片機程序的方式要好些，與電網無關。根據我們制作經驗，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。線路上傳輸的是220V電壓，電源的效率高。

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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縫隙，下雨后雨水滲進內部，造成電路短路而燒毀LED。要解決這個問題，一定要求對內部電路和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，雨水滲進接頭內部導致電器短路，特別在帶電狀態，電線的腐蝕比不帶電狀態下高好幾個數量級。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范公司降低成本的又一個手段，質量好的產品都會使用增加了抗紫外線的材料，如GE， 拜爾等材料，而質量不好的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，生產工藝不合理，也會產生很多內應力，有經驗的公司都會在注塑時選擇恒溫保護，盡量減少內應力，并采用很多物理的辦法來消除內應力。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最小的材料來制作。



4、 線損

　　有色金屬漲價很多，采用劣質材料和減小線徑是一些廠家節省成本的方法，大家都知道，一般好的生產廠家都會在內部使用1mm2以上的導線，而且導線材料使用的是符合國標的產品。如果導線面積不夠或材料的雜質太多，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動驅動LED，而是浪費在導線和恒流芯片上。一般來說如果設計的產品前后電壓超過15%，問題就很嚴重了，因為現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

　　這不僅體現的是成本問題，更多是體現一個企業的技術實力。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，鋁的導熱系數高，能夠將內部熱量導出。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：

⑴、粘接力密封性能強，能提高產品的粘接性能。

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。

⑶、環保無毒無害。滿足目前出口電子產品對產品的環保要求越來越嚴格的趨勢。

⑷、粘度適中。防止在粘接過程中有流淌的現象，從而影響密封效果。

⑸、抗老化性能優良，長久使用本身不會變色或造成燈管變色。

⑹、耐溫性能穩定。能保證產品的耐溫性能，能解決長期在北方寒冷的天氣和南方濕熱的環境下使用時的脫落問題。

⑺、要有優良的導熱性能，能夠把光珠或電路上的熱量傳導出去。