影响LED照明灯具质量的因素分析.doc

影响LED照明灯具质量的因素分析 技术支持加入时间：2007-4-26 21:48:28cheng820331点击：117 LED被认为是一种发光效率高、消耗电能低、使用寿命长的光源。因此，在人们的头脑中，LED灯也是一种低能耗、寿命长、维护工作少的灯。目前这种灯已经在很多夜景照明工程中得到应用。然而，有些LED灯仅用了一两年就坏了，为什么呢？我们就此问题通过实例进行了专题探讨。LED元器件本身的制造质量存在问题LED本身封装不严密使潮气进入内部产生锈蚀损坏，个别LED封装材料可能有问题，或者是在焊接装配过程中接触了其它材料产生了某种化学反应，看上去好象被热熔化一样，这两种损坏的LED内部为短路，当损坏数量不多时，不会对整个电路其他LED工作造成太大的影响。LED灯具产品存在制造上的质量缺陷和隐患例如印刷电路板铜箔线间有金属残留物，见图（）红圈内。这是在一段严重烧毁的电路板条上发现的，覆盖在绿色阻焊膜下，经过打磨及电阻表测量后发现是一段细铜丝。在印刷电路板铜上有许多残留的小焊锡颗粒，见图（）红圈内。当这些金属残留物和焊锡颗粒散落在铜箔或焊点之间时，很容易发生元器件被击穿或电流短路故障。焊接后的元件引线清除不彻底，见图（）。这是一个限流电阻引线没有及时被剪切掉的相片，其中引线一端碰触到交流220伏铜箔线上，此处有一黑色电击痕迹，这种情况在需检修的二十几块电路板中发现了三处，并发现其整流桥堆到电阻间的一串LED全部损坏。用表测量损坏的LED有时全部为内部开路，有时全部为内部短路。开路一般为正向电流过载而烧毁；其中一般为反向电压击穿所至。印刷电路板铜箔线残缺，见图（）。图中兰色椭圆环内的褐色斑点即为绿色阻焊膜下的铜箔残缺部分，红色椭圆环内是去掉绿色阻焊腊时的铜箔残箔留部分。从排布的印制线看，这是传输220伏电压用的，由于铜箔残缺使铜箔截面变窄，必然受不了较大的电流载荷。因此在较大的工作电流下，最薄弱部分首先发热受到进一步损坏，直到铜箔线烧断。以上为产品本身存在的质量问题，可通过对元器件装配前的检验筛选和装配后的严格检验工序而避免。例如不使用铜箔残缺的电路板；增加清除印制板残留物和元件引线的工序等。LED灯产品设计的缺陷铜箔走线设置过于靠近印刷电路板的边缘或角端，见图（）和图（）。移动搬运过程中非常容易使印制线遭受碰撞而受损，如果焊盘点再因焊接时受热，在此位置上的铜箔附着力会进一步变差。在检查的电路板中有许多印制线铜箔在此处发生断裂或脱落。 串接在电路中总的限流电阻阻值过小，限流作用减弱。经过测试和计算，如果电网电压升高10，LED灯内温度升高到30度，该电路工作电流将达到45至50毫安，在限流电阻上产生的热功耗已超过电阻标称功耗，电阻极易被烧毁。产生的热量也会危及附近其它元器件。在检修的电路中已多次发现过这种情况，见图（）。限额流电阻阻值与串接的LED总等效电阻值的比值不宜过小。固定电路板的螺钉孔离铜箔走线及焊盘太近，装配螺钉偏离孔时极易与铜箔线及焊盘接触。在图（10）红色圆环中可安装孔紧靠铜箔走线边缘；图（10）和图（11）中可见螺钉在实际安装中分别与焊盘和铜箔线相连。而螺钉帽裸露在灯具管壁外，在雨天会造成漏电短路而损坏元器件。在检查的电路板中发现整串的LED损坏时，往往都有类似情况。采用不适当的方式固定电源线，见图（12）。例如用两排LED引线夹紧中间的电源线的固定方式，在外部震动力作用下会使引线锈蚀的LED脱落；见图（13）。还会使LED引线焊点松动或焊盘与印刷板脱离。受环境因素影响而损坏安装在路边或桥梁上的灯具会受到不同震动影响，震动源来自过往的车辆，特别是过往的重载车辆。当灯具中某个元器件或某处与外部振动源发生共振，会产生对元器件或电路的破坏。根据以往的工作实践和经历，像图（14）中原来焊接牢固的LED引线和图（15）中连接牢固的导线发生脱焊分离，多数是由共振引起的。由于此灯具中的所有LED及电阻是串连工作的，所以电路中只要有一处开路，灯就不能正常工作。 受恶劣环境（如太阳暴晒、风吹雨打、振动等）的长期影响，以及人为因素影响，会使LED灯具原有封闭结构遭受不同程度的损坏，雨水和灰尘渗漏又会使内部电路遭受损坏。如雨水和灰尘在电的作用下对铜箔的腐蚀；产生的潮湿对电阻和LED引线的锈蚀等，见图（16）和图（17）。 人为作用导致的损坏当灯具放在人们能触及到的地方时，常常会受到某些人有意无意的按压、摇晃、敲打或者由搬运中的物体碰撞而损坏，图（18）就是其中之一。产品使用的安全性问题以上所分析的各种不利因素都会对LED产品的使用造成一定程度的损坏，反过来受到损坏的LED产品又会影响周围的环境。这就会对公共环境造成一种潜在的安全性问题。火灾隐患当受损的铜箔线在通过大电流时，当连接导线焊点松动虚接时都将产生局部的高热，严重时会将线路板烤糊使其发生炭化，见图（19）和图（20）。 炭化后的电路板会通过更大的电流而发热，如此恶性循环的最后结果，就是炭化电路板起火燃烧，图（21）是起火燃烧后的一段电路板。图（22）是LED灯具内部电路起火引燃了管壁的结果。 如果此类情况发生在节日人流如潮的时候；如果此类情况发生在室内；如果周围有其它易燃物品；如果没有被及时发现；其后果都将不堪设想。触电或电击的危险由于设计不当，如果安装螺钉一端顶在有电的电路板铜箔上，而另一端露在管壁外，见图（23）。当LED灯具安装在人们能触及到的地方时，如果有人触及到螺钉帽时就会受到电击；雨天就更危险。如果LED灯具管壁破损没有被及时更换，当有人触及到内部电路就有触电的危险。因为它不同于以往的灯具，仅仅是灯泡的螺口带电，它的印刷电路板条两侧就相当于裸露的220伏电源线，多数人还没有建立起保护意识或意识到这种危险性。因此，安装这种220伏电压的LED灯具时，还是尽量放在人们不易触及到的地方。松动跌落或损失跌落的危险LED灯具多数是用来做夜景装饰照明，常常安装在立交桥、过街天桥、沿街建筑物的屋顶或外墙壁上，这些位置下面是人们经常通过的地方。由于用量比较大，发生跌落情况的几率就会大。随着时间推移，材料会逐渐发生老化破损，在外力作用下，如桥体的振动、大风、冰雹都会增加老化破损部分跌落。应当引起足够重视和防范；加强对此类灯具的定期检查和维护。总之， LED本身的长寿命不是先天的，它