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【深度探讨】寒地LED照明应用面临的困境及对策

2015-03-26 14:14
安娜PARKER
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  二、寒地环境下LED照明面临的困难和对策

  虽然LED本身在寒地条件下有更多的优势,但不可忽略的是,LED灯具除了光源,息息相关的还有驱动电源、灯体材料以及在寒地环境下的雾天、强紫外等综合天气因素,都给这种新型光源应用带来新的挑战和麻烦。只有弄清这些制约因素,找到对应的解决方案,就能充分发挥LED光源的优势,在寒地环境中大放异彩。

  1.驱动电源的低温启动问题

  做电源开发的人都知道,电源的低温启动是个难题。主要的原因是现有的大部分成熟电源方案,都离不开电解电容的广泛应用(如图3)。但是在-25℃以下低温环境中,电解电容的电解质活性明显下降,电容容量衰减很大〔1〕(如图4),导致电路不能正常工作。要解决这个问题,目前有两种方案:一是采用工作温度范围更宽的优质电容,当然这会带来成本的增加。二是采用无电解电容的电路设计,包括采用陶瓷叠层电容,甚至采用线性驱动等其他驱动方案。

  图3 LED的驱动电源

  (a)钽电解电容(b)铝电解电容

  图4 电解电容的温度容量变化曲线

  此外,在低温环境下,像MOS管等普通电子器件的耐压性能也会降低,给电路的整体可靠性造成不利影响,需要特别注意。

  2.塑胶材料在高低温冲击下的可靠性问题

  根据国内外一些研究机构的研究人员实验证实:很多普通塑料和橡胶材料在-15℃以下的低温下韧性变差,脆性增大〔2,3〕(如下图5所示)。对LED户外产品而言,透光罩、光学透镜、密封件以及部分结构件都有可能采用塑胶材料,那么就需要对这些材料的低温机械性能进行仔细考虑,尤其是承力部件,避免灯具在低温环境下受到大风、意外碰撞后破裂而导致意外事故的发生。

  图5 塑料材料在低温下强度变差

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