باعتبارها عنصرا رئيسيا فيمصابيح الشوارع LED، تؤثر جودة برامج تشغيل LED بشكل مباشر على موثوقية واستقرار المصابيح الشاملة. في حالة تلف مشغل مصابيح الشارع LED، سيؤدي ذلك إلى انخفاض كفاءة المصباح وحتى التشغيل غير المستقر. 

لذاما الذي يمكن أن يسبب الضرر لسائق مصباح الشارع LED؟ لدينا تقريبًا التحليل التالي:

1. شيخوخة المكونات الإلكترونية

بما في ذلك المقاومات والمكثفات والثنائيات والترانزستورات ومصابيح LED والموصلات والدوائر المتكاملة والأجهزة الأخرى مثل الدائرة المفتوحة والدائرة القصيرة والإرهاق والتسرب والفشل الوظيفي والمعلمات الكهربائية غير المؤهلة والفشل غير المستقر ومشاكل الفشل الأخرى.

2. قضايا جودة ثنائي الفينيل متعدد الكلور

بما في ذلك ثنائي الفينيل متعدد الكلور، PCBA، ضعف الترطيب، التكسير، التصفيح، CAF، الدائرة المفتوحة، الدائرة القصيرة ومشاكل الفشل الأخرى.

3. سوء تبديد الحرارة لإمدادات الطاقة LED

تتكون دائرة القيادة من مكونات إلكترونية، وبعض المكونات حساسة جدًا لدرجة الحرارة. مثل المكثفات الإلكتروليتية، فإن الصيغة السائدة لتقدير عمر المكثفات الإلكتروليتية هي"كل 10 درجات أقل في درجة الحرارة، سوف يتضاعف العمر". قد يؤدي تبديد الحرارة الضعيف إلى تقصير عمر البطارية بشكل كبير وفشلها المبكر، مما يؤدي إلى فشل جهد LED وفشل المصباح. خاصة بالنسبة لمصدر الطاقة المدمج (مصدر الطاقة الموجود في المصباح بأكمله)، فإن مصدر الطاقة الذي يحتوي على كمية كبيرة من الحرارة سيزيد من توصيل الحرارة وضغط تبديد الحرارة للمصباح بأكمله، وستزيد درجة حرارة LED، وسيتم تقليل كفاءة الإضاءة وعمرها بشكل كبير. لذلك، عند تصميم مصدر طاقة LED، يجب الانتباه إلى مشكلة تبديد الحرارة الخاصة به. ولذلك يمكن حل المشاكل المذكورة أعلاه من خلال إجراء التقييم في بداية تصميم المصباح وتصميم مصدر الطاقة في وقت واحد. في التصميم، من الضروري النظر بشكل شامل في تبديد الحرارة لمصباح LED ومصدر الطاقة، والتحكم في تسخين المصباح ككل، بحيث يمكن تصميم مصباح أفضل.

4. مشاكل في تصميم إمدادات الطاقة

(1) تصميم الطاقة. على الرغم من أن LED لديه كفاءة إضاءة عالية، إلا أنه لا يزال هناك فقدان للحرارة بنسبة 80%-85%، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 20-30K داخل المصباح. إذا كانت درجة حرارة الغرفة 25 درجة مئوية، فإن الجزء الداخلي للمصباح سيكون 45-55 درجة مئوية. مصدر الطاقة في بيئة درجة حرارة عالية لفترة طويلة. من أجل ضمان عمر الخدمة، يجب زيادة هامش الطاقة. بشكل عام، يتم الاحتفاظ بهامش يتراوح من 1.5 إلى 2 مرة.

(2) اختيار المكونات. عندما تكون درجة الحرارة الداخلية للمصباح 45 إلى 55 درجة مئوية، فإن ارتفاع درجة الحرارة الداخلية لمصدر الطاقة يبلغ حوالي 20 درجة مئوية، ويجب أن تصل درجة حرارة الملحقات المكونة إلى 65 إلى 75 درجة مئوية. سوف تنجرف بعض المكونات عند درجات حرارة عالية، بل وتقصر من عمرها الافتراضي. ولذلك، ينبغي اختيار المكونات للاستخدام على المدى الطويل في درجات حرارة أعلى، وينبغي إيلاء اهتمام خاص للمكثفات والأسلاك كهربائيا.

(3) تصميم الأداء الكهربائي. تم تصميم مصدر طاقة التبديل لمعلمات LED، وخاصة معلمات التيار الثابت. يحدد حجم التيار سطوع LED. إذا كان خطأ تيار الدفعة كبيرًا، فسيكون سطوع مجموعة الأضواء بأكملها غير متساوٍ. علاوة على ذلك، يمكن أن تؤدي التغيرات في درجات الحرارة أيضًا إلى تحول تيار خرج مصدر الطاقة. بشكل عام، يتم التحكم في خطأ الدفعة في حدود ±5% لضمان ثبات سطوع المصباح، وانحياز انخفاض الجهد الأمامي لـ LED. يجب أن يشمل نطاق الجهد الحالي الثابت لتصميم مصدر الطاقة نطاق الجهد الخاص بمصباح LED. عند استخدام مصابيح LED متعددة في سلسلة، فإن الحد الأدنى لانخفاض الجهد مضروبًا في عدد توصيلات السلسلة هو جهد الحد الأدنى، والحد الأقصى لانخفاض الجهد مضروبًا في عدد توصيلات السلسلة هو جهد الحد الأعلى. نطاق الجهد الحالي الثابت لمصدر الطاقة أوسع قليلاً من هذا النطاق. بشكل عام، يتم تعيين الحدود العلوية والسفلية على 1~2V للإرتفاع.

(4) تصميم تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور. حجم مصابيح LED المخصصة لمصدر الطاقة صغير (ما لم يكن مصدر الطاقة خارجيًا)، وبالتالي فإن متطلبات تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور أعلى، وهناك المزيد من العوامل التي يجب أخذها في الاعتبار. يجب أن تكون مسافة الأمان كافية، كما أن مصدر الطاقة الذي يتطلب عزل المدخلات والمخرجات، والدائرة الأولية والدائرة الثانوية تتطلب جهد تحمل يبلغ 1500 ~ 2500 فولت تيار متردد، ويجب ترك مسافة لا تقل عن 3 مم على PCB. إذا كان المصباح ذو غلاف معدني، فيجب أن يأخذ تخطيط مصدر الطاقة بالكامل أيضًا في الاعتبار المسافة الآمنة بين الجزء عالي الجهد والغطاء. إذا لم يكن هناك مساحة لضمان مسافة آمنة، فيجب استخدام تدابير أخرى لضمان العزل، مثل عمل ثقوب في PCB، وإضافة ورق عازل، ووضع غراء عازل. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يأخذ تخطيط اللوحة أيضًا في الاعتبار التوازن الحراري، ويجب توزيع عناصر التسخين بالتساوي ولا يمكن وضعها بطريقة مركزة لتجنب ارتفاع درجة الحرارة المحلية. احتفظ بالمكثف الإلكتروليتي بعيدًا عن مصدر الحرارة لإبطاء عملية الشيخوخة وإطالة عمر الخدمة.

5. أضرار البرق

تعتبر ضربات البرق ظاهرة طبيعية شائعة، خاصة في موسم الأمطار. وتقدر الأضرار والخسائر التي تجلبها بمئات المليارات من الدولارات كل عام في جميع أنحاء العالم. تنقسم ضربات البرق إلى ضربات برق مباشرة وضربات برق غير مباشرة. يشمل البرق غير المباشر بشكل رئيسي البرق الموصل والبرق المستحث. نظرًا لأن تأثير الطاقة الناتج عن البرق المباشر كبير جدًا وقوته التدميرية قوية للغاية، فإن مصدر الطاقة العام لا يمكنه تحمله، لذا فإن المناقشة الرئيسية هنا هي نوع البرق غير المباشر.

إن تأثير الصواعق الناتج عن الصواعق هو نوع من الموجات العابرة، التي تنتمي إلى التداخل العابر، والتي يمكن أن تكون جهدًا كهربائيًا متزايدًا أو تيارًا كهربائيًا. على طول خطوط الكهرباء أو مسارات أخرى (البرق الموصل) أو من خلال المجالات الكهرومغناطيسية (البرق الحثي) وينتقل إلى خط الكهرباء. ويتميز شكل موجتها بالصعود السريع أولاً ومن ثم الهبوط البطيء. هذه الظاهرة سيكون لها تأثير قاتل على إمدادات الطاقة. إن تأثير الاندفاع الفوري الذي ينتجه يتجاوز بكثير الضغط الكهربائي للأجهزة الإلكترونية العادية، والنتيجة المباشرة هي تلف المكونات الإلكترونية.

6. يتجاوز جهد الشبكة حمل الطاقة

عندما تكون أسلاك فرع الشبكة لنفس المحول طويلة جدًا وهناك معدات طاقة واسعة النطاق في الفرع، عندما تبدأ المعدات واسعة النطاق وتتوقف، سوف يتقلب جهد الشبكة بشكل حاد، بل ويتسبب في عدم استقرار الشبكة. عندما يتجاوز الجهد اللحظي للشبكة 310 فولت تيار متردد، قد يتلف محرك الأقراص (حتى لو كان هناك جهاز حماية من الصواعق، فهو غير صالح، لأن جهاز الحماية من الصواعق يتعامل مع طفرات النبض التي تبلغ عشرات الميكروثانية، وتقلبات الشبكة) قد تصل إلى عشرات المللي ثانية، أو حتى مئات المللي ثانية). ولذلك، ينبغي إيلاء اهتمام خاص عندما يكون هناك آلات كهربائية كبيرة على شبكة الكهرباء فرع إنارة الشوارع. من الأفضل مراقبة نطاق التقلبات لشبكة الطاقة أو استخدام محول شبكة منفصل لتزويد الطاقة.

7. فشل مشترك اللحام

تتضمن تعبئة الطاقة بشكل أساسي عملية الاتصال بين لوحة PCB والمكونات، حيث تلعب وصلات اللحام دورًا مهمًا. تتمثل الوظيفة الرئيسية لمفاصل اللحام في تحقيق الاتصال الميكانيكي والكهربائي بين المكونات الإلكترونية والركيزة (لوحة PCB في مصدر الطاقة LED). تؤثر جودة وصلات اللحام بشكل خطير على موثوقية الجهاز. من ناحية، يأتي فشل وصلة اللحام من أخطاء اللحام في الإنتاج والتجميع، مثل سد اللحام، واللحام الافتراضي، والفراغات، وظاهرة مانهاتن. من ناحية أخرى، أثناء عملية الخدمة، عندما تتغير درجة الحرارة المحيطة، بسبب الاختلاف في معامل التمدد الحراري بين المكونات ولوحة PCB، يتم إنشاء إجهاد حراري في وصلات اللحام. ستؤدي التغيرات الدورية في الضغط إلى تلف مفاصل اللحام وتؤدي في النهاية إلى التعب. يبطل.

نظرًا لأن مصدر الطاقة الدافعة له تأثير كبير علىأضواء الشوارع LED، كيف يمكن حل مشكلة التلف السهل لمصدر طاقة القيادة LED؟

من أجل حل مشاكل ارتفاع معدل الفشل والصيانة الصعبة لمصدر طاقة القيادة LED، من خلال تحليل مبدأ إضاءة LED والطلب على الطاقة، جنبًا إلى جنب مع وضع التطبيق الفعلي الحالي، نحاول اعتماد وضع مصدر طاقة التيار المستمر منخفض الجهد في إضاءة الطريق LED. لا يقلل مصدر الطاقة DC من معدل فشل طاقة محرك LED فحسب، بل يقلل أيضًا من مخاطر السلامة لإضاءة الطريق، ويوفر الراحة لشحن المركبات الكهربائية في المستقبل.

مع التطوير المستمر لتقنية الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED)، توسعت إضاءة LED تدريجيًا من الأماكن الداخلية إلى الأماكن الخارجية. السبب في بطء الترويج لمصابيح LED في مجال إضاءة الطرق هو القوة العالية لإضاءة الطرق وبيئة التشغيل القاسية. بعد فترة من التتبع والاختبار لمصابيح الشوارع LED عالية الطاقة، فشلت بعض مصابيح LED الواحدة تلو الأخرى. من خلال تحليل الفشل، وجدنا أن تلف مصدر طاقة محرك LED يصل إلى 90%. على الرغم من أن عمر الخدمة النظري لمصابيح الشوارع LED يصل إلى 50,000 ساعة (13.7 عامًا)، إلا أن عمر الخدمة لدائرة القيادة الخاصة بها قصير نسبيًا، حوالي 12,000 ساعة (3 سنوات). لقد أصبحت قوة المحرك أحد العيوب التي تحد من عمر خدمة مصابيح الشوارع LED. في الوقت نفسه، نظرًا لعدم وجود معايير موحدة لإمدادات طاقة محرك LED التي تتوافق مع جزيئات LED، فإن واجهات إخراج طاقة محرك الأقراص التي ينتجها مختلف الموردين ليست موحدة، والجودة غير متساوية، مما يسبب إزعاجًا لصيانة LED أضواء الشوارع، وتكلفة استبدال مصدر طاقة محرك الأقراص مرتفعة.

أصبحت مشكلة مصدر الطاقة عاملاً مهمًا يؤثر على ترويج مصابيح LED وتطبيقها. فقط من خلال حل مشكلة مصدر الطاقة LED يمكن فتح تطبيق مصابيح LED في إضاءة الطريق.

1. متطلبات جزيئات LED لإمدادات الطاقة

من أجل حل مشكلة مصدر طاقة LED، نحتاج إلى فهم مبدأ العمل الأساسي لجزيئات LED ومتطلبات مصدر الطاقة الخاصة بها.

مصابيح LED المستخدمة حاليًا في إضاءة الطرق لها هيكل إجمالي باعث للضوء، يتضمن جزأين: مصدر ضوء LED ومصدر طاقة. مصدر ضوء LED عبارة عن مزيج من عدد معين من جزيئات LED عالية الطاقة (أولاً في سلسلة ثم بالتوازي) في شريحة كاملة باعثة للضوء. LED واحد هو في الواقع صمام ثنائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي معين عبر الصمام الثنائي لإثارة وصلة P-N لتوصيل التيار، يمكن أن ينبعث ضوء LED. الجهد الاسمي لمصباح LED واحد هو 3.4 فولت ± 0.2 فولت (جهد العمل الفعلي حوالي 2.8 ~ 3.8 فولت). يرتبط تيار العمل بالطاقة والسطوع، ومصابيح LED ذات القوى المختلفة لها تيارات مختلفة. بشكل عام، كلما زادت الطاقة، كلما زاد التيار، كلما زاد الضوء المنبعث. تتمتع جزيئات LED عالية الطاقة 1 وات المستخدمة في إضاءة الطرق بتيار اسمي يبلغ 350 مللي أمبير.

من خلال التحليل الهيكلي لمصابيح LED الفعلية، يمكننا أن نرى بوضوح أن عددًا معينًا من جزيئات LED متصلة في سلسلة للحصول على سلسلة LED بجهد عمل يبلغ 40.8 فولت ± 2.4 فولت، ومن ثم يتم توصيل سلاسل LED هذه بالتوازي للحصول على مصباح واحد LED بتيار تشغيل 3.5A. لحساب الخسارة، تكون متطلبات طاقة المصباح 48 فولت/3.5 أمبير.

2. قوة محرك LED

إن خط إمداد الطاقة لمصباح الشارع الحالي هو تيار متردد 220 فولت، ويجب تنفيذ ثلاث خطوات لتقليل الجهد، والتصحيح، وتثبيت التيار لتوفير مصدر طاقة ثابت منخفض الجهد DC لمصابيح LED. أولاً، يتم خفض طاقة التيار المتردد 220 فولت إلى طاقة تيار متردد منخفضة الجهد 48 فولت، ومن ثم يتم تحويل طاقة التيار المتردد ذات الجهد المنخفض إلى طاقة تيار مستمر منخفضة الجهد عن طريق تصحيح الجسر، ثم يتم تحويلها إلى مصدر تيار ثابت بواسطة كفاءة عالية. منظم التبديل لتوفير تيار ثابت لجزيئات LED. حاضِر.

من أجل تقليل معدل فشل الشريحة، تختار معظم الشركات المصنعة مزيجًا من سلاسل أقل وأكثر توازيًا. متطلبات الجهد لمصابيح LED الموجودة هي في الغالب 48 فولت. قد يكون لكل مصباح LED جهد إمداد طاقة مختلف قليلاً ومتطلبات تيار مختلفة. في التطبيقات الفعلية، يجب أن يعتمد على الاختيار الشامل لقوة القيادة المناسبة للجهد والتيار