O que causa os danos à unidade de iluminação pública LED？

Como um componente chave do Lâmpadas de rua LED , a qualidade dos drivers de LED afeta diretamente a confiabilidade e estabilidade das lâmpadas em geral. Se o driver da lâmpada de rua LED estiver danificado, isso levará à baixa eficiência da lâmpada e até mesmo à operação instável 

Então o que pode causar danos ao driver da lâmpada de rua LED? Temos aproximadamente a seguinte análise:

1. Envelhecimento de componentes eletrônicos

Incluindo resistores, capacitores, diodos, transistores, LEDs, conectores, ICs e outros dispositivos, como circuito aberto, curto-circuito, desgaste, vazamento, falha funcional, parâmetros elétricos não qualificados, falha instável e outros problemas de falha.

2. Problemas de qualidade de PCB

Incluindo PCB, PCBA, umidade insuficiente, rachaduras, delaminação, CAF, circuito aberto, curto-circuito e outros problemas de falha.

3. Má dissipação de calor da fonte de alimentação LED

O circuito de acionamento é composto por componentes eletrônicos e alguns componentes são muito sensíveis à temperatura. Tal como capacitores eletrolíticos, a fórmula predominante para estimar a vida útil dos capacitores eletrolíticos é "a cada 10 graus a menos de temperatura, a vida útil dobrará". A má dissipação de calor pode reduzir significativamente sua vida útil e falha prematura, levando à falha de tensão do LED e à falha da lâmpada. Especialmente para a fonte de alimentação embutida (a fonte de alimentação colocada em toda a lâmpada), uma fonte de alimentação com uma grande quantidade de calor aumentará a condução de calor e a pressão de dissipação de calor de toda a lâmpada, a temperatura do LED aumentará, e sua eficiência luminosa e vida útil serão bastante reduzidas. Portanto, ao projetar a fonte de alimentação LED, deve-se prestar atenção ao seu próprio problema de dissipação de calor. Portanto, os problemas acima podem ser resolvidos realizando a avaliação no início do projeto da lâmpada e do projeto da fonte de alimentação simultaneamente. No projeto, é necessário considerar de forma abrangente a dissipação de calor do LED e da fonte de alimentação, e controlar o aquecimento da lâmpada como um todo, para que uma lâmpada melhor possa ser projetada.

4. Problemas no projeto da fonte de alimentação

(1) Projeto de energia. Embora o LED tenha alta eficiência luminosa, ainda há perda de calor de 80% a 85%, resultando em um aumento de temperatura de 20 a 30K no interior da lâmpada. Se a temperatura ambiente for 25°C, o interior da lâmpada estará entre 45-55°C. A fonte de alimentação fica em um ambiente de alta temperatura por um longo período. Para garantir a vida útil, a margem de potência deve ser aumentada. Geralmente, uma margem de 1,5 a 2 vezes é mantida.

(2) Seleção de componentes. Quando a temperatura interna da lâmpada é de 45 ~ 55 ℃, o aumento da temperatura interna da fonte de alimentação é de cerca de 20 ℃ e a temperatura dos acessórios componentes deve atingir 65 ~ 75 ℃. Alguns componentes flutuarão em altas temperaturas e até reduzirão sua vida útil. Portanto, os componentes devem ser selecionados para uso a longo prazo em temperaturas mais altas, e atenção especial deve ser dada aos capacitores eletrolíticos e aos fios.

(3) Projeto de desempenho elétrico. A fonte de alimentação chaveada é projetada para parâmetros de LED, principalmente parâmetros de corrente constante. O tamanho da corrente determina o brilho do LED. Se o erro atual do lote for grande, o brilho de todo o lote de luzes será irregular. Além disso, as mudanças de temperatura também podem causar uma mudança na corrente de saída da fonte de alimentação. Geralmente, o erro do lote é controlado dentro de ± 5% para garantir que o brilho da lâmpada seja consistente e que a queda de tensão direta do LED seja polarizada. A faixa de tensão de corrente constante do projeto da fonte de alimentação deve incluir a faixa de tensão do LED. Quando vários LEDs são usados ​​em série, a queda de tensão mínima multiplicada pelo número de conexões em série é a tensão limite inferior, e a queda de tensão máxima multiplicada pelo número de conexões em série é a tensão limite superior. A faixa de tensão de corrente constante da fonte de alimentação é um pouco maior que esta faixa. Geralmente, os limites superior e inferior são definidos para headroom de 1 ~ 2V.

(4) Projeto de layout de PCB. O tamanho das lâmpadas LED reservadas para a fonte de alimentação é pequeno (a menos que a fonte de alimentação seja externa), portanto os requisitos de design da PCB são maiores e há mais fatores a serem considerados. A distância de segurança deve ser suficiente, e a fonte de alimentação que requer isolamento de entrada e saída, o circuito primário e o circuito secundário requerem uma tensão suportável de 1500 ~ 2500 VAC, e uma distância de pelo menos 3 mm deve ser deixada na placa de circuito impresso. Se for uma lâmpada com carcaça metálica, o layout de toda a fonte de alimentação também deve considerar a distância segura entre a parte de alta tensão e a carcaça. Se não houver espaço para garantir uma distância segura, outras medidas devem ser tomadas para garantir o isolamento, como fazer furos na PCB, adicionar papel isolante e colocar cola isolante. Além disso, o layout da placa também deve considerar o equilíbrio térmico, e os elementos de aquecimento devem ser distribuídos uniformemente e não podem ser colocados de forma concentrada para evitar aumento de temperatura local. Mantenha o capacitor eletrolítico longe da fonte de calor para retardar o envelhecimento e prolongar a vida útil.

5. Dano de raio

A queda de raios é um fenômeno natural comum, especialmente na estação chuvosa. Os danos e perdas que isso acarreta são calculados em centenas de bilhões de dólares todos os anos em todo o mundo. Os relâmpagos são divididos em relâmpagos diretos e relâmpagos indiretos. Os raios indiretos incluem principalmente raios condutivos e raios induzidos. Como o impacto energético trazido pelos raios diretos é muito grande e seu poder destrutivo é extremamente forte, a fonte de alimentação geral não consegue suportá-lo, então a principal discussão aqui é o tipo de raios indiretos.

O impacto de surto formado por descargas atmosféricas é uma espécie de onda transitória, que pertence à interferência transitória, que pode ser um surto de tensão ou uma corrente de surto. Ao longo de linhas de energia ou outros caminhos (raios conduzidos) ou através de campos eletromagnéticos (raios indutivos) e transmitidos à linha de energia. Sua forma de onda é caracterizada primeiro por um aumento rápido e depois por uma queda lenta. Este fenômeno terá um impacto fatal no fornecimento de energia. O impacto instantâneo que produz excede em muito o estresse elétrico dos dispositivos eletrônicos comuns, e o resultado direto é o dano aos componentes eletrônicos.

6. A tensão da rede excede a carga de energia

Quando a fiação do ramal da rede do mesmo transformador é muito longa e há equipamentos de energia de grande escala no ramal, quando o equipamento de grande escala inicia e para, a tensão da rede flutuará acentuadamente e até mesmo fará com que a rede fique instável. Quando a tensão instantânea da rede excede 310 VCA, o inversor pode ser danificado (mesmo se houver um dispositivo de proteção contra raios, é inválido, porque o dispositivo de proteção contra raios deve lidar com picos de pulso de dezenas de microssegundos e a flutuação da rede pode atingir dezenas de milissegundos, ou mesmo centenas de milissegundos). Portanto, atenção especial deve ser dada quando houver grandes máquinas elétricas na rede elétrica do ramal de iluminação pública. É melhor monitorar a faixa de flutuação da rede elétrica ou usar um transformador de rede separado para fornecer energia.

7. Falha na junta de solda

O empacotamento de energia envolve principalmente o processo de conexão entre a placa PCB e os componentes, no qual as juntas de solda desempenham um papel importante. A principal função das juntas de solda é realizar a conexão mecânica e elétrica entre os componentes eletrônicos e o substrato (placa PCB na fonte de alimentação do LED). A qualidade das juntas soldadas afeta seriamente a confiabilidade do dispositivo. Por um lado, a falha da junta de solda vem de falhas de soldagem na produção e montagem, como pontes de solda, soldagem virtual, vazios e fenômeno de Manhattan. Por outro lado, durante o processo de serviço, quando a temperatura ambiente muda, devido à diferença no coeficiente de expansão térmica entre os componentes e a placa PCB, é gerado estresse térmico nas juntas de solda. Mudanças periódicas na tensão causarão danos por fadiga nas juntas de solda e, por fim, levarão à fadiga. Invalidar.

Como a fonte de alimentação tem um impacto tão grande sobre Luzes de rua LED , como resolver o problema de danos fáceis à fonte de alimentação do LED?

A fim de resolver os problemas de alta taxa de falhas e difícil manutenção da fonte de alimentação de LED, através da análise do princípio de iluminação LED e da demanda de energia, combinada com a situação real atual da aplicação, tentamos adotar o modo de fonte de alimentação DC de baixa tensão em Iluminação rodoviária LED. A fonte de alimentação DC não apenas reduz a taxa de falha da energia do LED, mas também reduz os riscos de segurança da iluminação rodoviária e fornece conveniência para carregamento futuro de veículos elétricos.

Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de diodo emissor de luz (LED), a iluminação LED expandiu-se gradualmente de interior para exterior. A razão para a lenta promoção do LED no campo da iluminação rodoviária é a alta potência da iluminação rodoviária e o ambiente operacional hostil. Após um período de rastreamento e teste de lâmpadas LED de alta potência, algumas lâmpadas LED falharam uma após a outra. Através da análise da falha, descobrimos que os danos à fonte de alimentação da unidade de LED foram responsáveis ​​por até 90%. Embora a vida útil teórica das lâmpadas LED de rua seja de até 50.000 horas (13,7 anos), a vida útil do seu circuito de acionamento é relativamente curta, cerca de 12.000 horas (3 anos). A potência de acionamento tornou-se uma deficiência que restringe a vida útil das luzes LED de rua. Ao mesmo tempo, devido à falta de padrões uniformes para fontes de alimentação de acionamento de LED que correspondam às partículas de LED, as interfaces de saída de energia do acionamento produzidas por diversos fornecedores não são uniformes e a qualidade é desigual, o que traz transtornos à manutenção do LED. iluminação pública e o custo de substituição da fonte de alimentação do inversor é alto.

O problema do fornecimento de energia tornou-se um fator importante que afeta a promoção e aplicação de lâmpadas LED. Somente resolvendo o problema do fornecimento de energia LED é que a aplicação de lâmpadas LED na iluminação rodoviária pode ser aberta.

1. Os requisitos de partículas de LED para fonte de alimentação

Para resolver o problema da fonte de alimentação do LED, precisamos compreender o princípio básico de funcionamento das partículas de LED e seus requisitos de fonte de alimentação.

As lâmpadas LED atualmente utilizadas na iluminação rodoviária possuem uma estrutura geral emissora de luz, incluindo duas partes: uma fonte de luz LED e uma fonte de energia. A fonte de luz LED é uma combinação de um certo número de partículas de LED de alta potência (primeiro em série e depois em paralelo) em um chip emissor de luz completo. Um único LED é na verdade um diodo. Quando uma certa tensão direta é aplicada ao diodo para excitar a junção PN para conduzir corrente, o LED pode emitir luz. A tensão nominal de um único LED é 3,4 V ± 0,2 V (a tensão real de trabalho é de cerca de 2,8 ~ 3,8 V). A corrente de trabalho está relacionada à potência e ao brilho, e LEDs de diferentes potências têm correntes diferentes. De modo geral, quanto maior a potência, quanto maior a corrente, mais luz será emitida. As partículas de LED de 1W de alta potência usadas na iluminação rodoviária têm uma corrente nominal de 350mA.

Através da análise estrutural das lâmpadas LED reais, podemos ver claramente que um certo número de partículas de LED são conectadas em série para obter uma string de LED com uma tensão de trabalho de 40,8V±2,4V, e então essas strings de LED são conectadas em paralelo para obter uma lâmpada LED com corrente de trabalho de 3,5A. Calculando a perda, a necessidade de energia da lâmpada é 48V/3,5A.

2. Potência da unidade de LED

A linha de alimentação de lâmpadas de rua existente é de corrente alternada de 220 V, e três etapas de redução de tensão, retificação e estabilização de corrente devem ser realizadas para fornecer uma fonte de alimentação CC de baixa tensão estável para lâmpadas LED. Primeiro, a energia CA de 220 V é reduzida para energia CA de baixa tensão de 48 V e, em seguida, a energia CA de baixa tensão é convertida em energia CC de baixa tensão por retificação de ponte e, em seguida, convertida em uma fonte de corrente constante por uma fonte de alta eficiência. regulador de comutação para fornecer corrente constante para as partículas de LED. Atual.

Para reduzir a taxa de falha do chip, a maioria dos fabricantes escolhe a combinação de menos strings e mais paralelo. Os requisitos de tensão das lâmpadas LED existentes são principalmente de 48V. Cada lâmpada LED pode ter requisitos de tensão e corrente de alimentação ligeiramente diferentes. Em aplicações reais, deve basear-se na escolha geral de uma potência de acionamento adequada para a tensão e corrente