LED道路照明低溫運(yùn)行環(huán)境下的可靠性保障

隨著LED照明技術(shù)的快速發(fā)展，在國內(nèi)的許多城市，道路照明已經(jīng)不乏LED路燈的身影。尤其是大功率LED器件的光效超過100lm/W以后，LED路燈作為道路照明的發(fā)展趨勢已經(jīng)得到普遍認(rèn)同。2009年，國內(nèi)幾個(gè)城市分別組織了LED道路照明產(chǎn)品的評(píng)估測試工作，大多數(shù)LED路燈產(chǎn)品在配光曲線、系統(tǒng)光效等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)方面進(jìn)步顯著，在道路照明標(biāo)準(zhǔn)的符合性、節(jié)能效果等方面已經(jīng)達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。 　　盡管LED路燈技術(shù)水平的發(fā)展較快，但是大多數(shù)LED路燈廠商在產(chǎn)品研發(fā)過程中忽略了在寒地應(yīng)用環(huán)境下的特殊技術(shù)要求。一個(gè)普遍的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)是，LED在寒冷地區(qū)應(yīng)用有利于散熱，不容易發(fā)生故障。殊不知，寒冷應(yīng)用環(huán)境下，對(duì)LED路燈有著更為嚴(yán)格的技術(shù)要求，主要有以下兩個(gè)方面： 　　(1) 寒冷地區(qū)氣溫較低，且溫差大，驟變的冷熱沖擊和長期低溫工作對(duì)于器件有著更為嚴(yán)格的質(zhì)量要求。 　　(2) 在寒冷地區(qū)應(yīng)用的LED路燈必須要考慮防止冰凌凝結(jié)的預(yù)防措施。 　　鑒于上述原因，LED路燈在寒冷地區(qū)的推廣應(yīng)用，需要解決以下幾個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)問題。 冷熱沖擊的溫度變化可能引起LED器件的失效 　　由于LED芯片封裝后，屬于固態(tài)的實(shí)心器件，存在著芯片、硅膠(或樹脂)、金屬支架以及引線之間膨脹系數(shù)的失配現(xiàn)象，加上寒冷地區(qū)溫差較大的冷熱沖擊的影響，會(huì)使硅膠在溫度變化的過程中膨脹和收縮加劇，器件內(nèi)部應(yīng)力過大，這將導(dǎo)致LED引線鍵合點(diǎn)位移增大，引線過早疲勞和損壞。同時(shí)也會(huì)使原本鍵合狀態(tài)較差的焊點(diǎn)出現(xiàn)脫焊的可能，而造成焊球和芯片電極脫焊的現(xiàn)象，甚至使LED芯片出現(xiàn)分層脫落的失效現(xiàn)象。 　　一盞LED路燈應(yīng)用的LED器件多達(dá)上百顆，通常采用以串聯(lián)為主的混聯(lián)組態(tài)方式，如果一顆LED發(fā)生故障，將會(huì)引起多顆LED連帶失效，因此應(yīng)用在寒冷地區(qū)的LED路燈首先要根據(jù)特定使用環(huán)境下的燈具溫度變化特性，設(shè)置合理的超聲功率、鍵合壓力、鍵合時(shí)間及鍵合溫度等封裝工藝參數(shù)，保證每一顆LED器件在低溫運(yùn)行環(huán)境下的可靠性。 LED驅(qū)動(dòng)裝置低溫運(yùn)行的可靠性保障 　　另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)在于LED路燈驅(qū)動(dòng)裝置在低溫運(yùn)行環(huán)境下的可靠性問題。目前大多數(shù)LED路燈驅(qū)動(dòng)電源在寒地低溫環(huán)境下表現(xiàn)出不同類型的水土不服現(xiàn)象，較為突出的表征是低溫?zé)o法正常啟動(dòng)和長期低溫運(yùn)行環(huán)境下的失效率較高現(xiàn)象。上述問題出現(xiàn)的主要原因在于，驅(qū)動(dòng)電源在設(shè)計(jì)階段的器件選型沒有考慮低溫工作狀態(tài)的可靠性，部分關(guān)鍵元器件低溫環(huán)境下的特性發(fā)生變化，造成驅(qū)動(dòng)裝置無法低溫啟動(dòng)或正常運(yùn)行，引發(fā)故障的具體原因主要有以下幾方面： 　　(1) 開關(guān)管在低溫條件下載流子的密度和活性都會(huì)降低，過載保護(hù)的啟動(dòng)點(diǎn)也會(huì)因此降低。 　　(2) 電解電容電解液在低溫下凍結(jié)，失去電容效應(yīng)(溶液中的離子此時(shí)只存在離子極化)，無帶載能力。 　　(3) 部分類型的光藕器件在低溫狀態(tài)下無法正常工作。 　　(4) 輸入端防止浪涌電流的熱敏電阻，在低溫下阻值變大(是常溫的3~5倍)，也會(huì)造成低溫?zé)o法正常啟動(dòng)。