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再談“紅外壽命”問題

    當前,LED紅外照明設備的市場環(huán)境比較混亂,如何進行區(qū)別選購成為人們頭疼的事情。本文重點描述了LED照明設備的故障原因、工作原理以及電路結構,且闡述了當前LED的發(fā)展狀況,希望能給人們在選購上提供一些參考。

    有這樣一種現(xiàn)象:目前,一部分紅外廠家通過加大產品電流,使得產品顯現(xiàn)出很好的短期效果。在測試樣品時效果明顯,客戶接受度高,通過了測試。但批量采購時,安裝完成可能只有兩三個月,甚至幾天,效果就不行了。

故障原因
    自60年代LED的正式應用至今,LED一直以其長壽命,低能耗著稱。然而現(xiàn)在有的廠家紅外LED壽命卻如此之短。通過維修與比較很多廠家的產品后,發(fā)現(xiàn)客戶使用造成損壞的比較常見,主要有兩類:一為電源問題;部分電源使用變壓器滿載時輸出12V,空載或輕載時電壓可能上升到17-18V,從而造成LED損壞。因而在此建議使用開關電源。二為現(xiàn)場攝像機的DC12V使用集中供電方式,造成遠端機器效果較差;為了提高遠端攝像機效果,很多客戶可能會調高電壓,造成近處攝像機過壓損壞。因而在此建議使用開關電源,實行分散供電,就近取電。還有很多為廠家產品的設計使用不當造成的,圖1為部分損壞燈管溶膠后的分析圖。

 

    透過圖1的焊線圖可以比較容易分析出故障原因,A點和E點損壞的原因一般是LED元件在封裝時金線焊接不良所致;B點和D點則可能是由于焊接時的應力釋放,溫度等造成;而C點則可能是在封裝時碰塌及浪涌電流熔斷等原因造成;紅外燈的過電流超負荷使用通常會造成F點晶片的燒死。A點至E點可能是LED原料的問題,F(xiàn)點的故障原因較多為使用問題。而F點的損壞在LED維修分析中占很大比例,所以LED過電流使用造成的不良后果必須得到廣大廠家的重視。

電路結構及工作原理
    紅外LED的核心是一只發(fā)光PN結,材料為砷化鎵AlGaAs;通電時可以發(fā)出850/940nm光線,是一種熱光源??孔陨戆l(fā)熱輻射能量,晶片尺寸自8mil~40mil分成多檔,單顆功率可達3W,通常由光磊、鼎元等上游晶片廠家進行切割,國內或臺灣的廠家進行封裝,不同規(guī)格的晶片,所需的驅動電流及散熱等均不同,而且易受溫度等因素影響。以下可從最常見的電壓、電流、溫度、光強方面分析對比。[nextpage]

1、電壓電流
由圖2可看出:隨著電壓的升高,電流增強,至1.6V時出現(xiàn)陡直現(xiàn)象。

 

2、電流亮度
由圖3可看出:隨著電流加大,亮度會相應的提高。

 

3、溫度電流
由圖4可以看出如下趨勢:隨著溫度的升高,LED通過電流的能力越來越低。

 

綜上所述,總結出三點:
1、LED對電壓很敏感,過導通電壓后波動很小的電壓,電流即變動很大,要求電源穩(wěn)定。
2、亮度隨著電流升高而加大,這也是部分廠家熱衷于提高電流的主要原因。
3、電流持續(xù)加大,沒有很好散熱,LED效能很快降低,甚至燒毀。[nextpage]

    如果要合理的使用LED,使其發(fā)揮最佳效果,必須使用良好的電路對其驅動。對于LED使用的驅動方式,各廠家也有不規(guī)范的地方,市面上曾多次見到有如圖5的驅動方式。

    這是一種簡單的并聯(lián),每路沒有進行限流處理。由于各管壓降不同,結果造成各路電流不同,又由于容易造成某路電流過大,從而導致該路LED的損壞。正確應用應至少使用圖6方式。對于LED的驅動有電阻、有源線性、開關控制(恒流)三種方式,比較如表1。

 

    從表1可以看出:開關控制方式明顯優(yōu)于以上兩種,但由于成本及設計難度方面較高,因此,現(xiàn)在多數(shù)廠家實行的是第一和第二種方式,很容易的就能測量限流電阻的流過電流。通過調整輸入電壓,測量限流電阻上壓降也可知是否為開關調節(jié)(恒流供電)。另外一點對于生產過程的控制也尤為重要。一些焊接溫度、靜電處理等均會使LED“身體免疫抵抗力”變差。下面以一款50米紅外一體機為例來說明。

 

    圖7控制部分采用上述第三種驅動方式——開關調節(jié)驅動方式,即通常所說的恒流控制。主控制元件采用美國supertex芯片,該系列芯片目前廣泛的應用于高檔照明系統(tǒng)控制中,具有非常成熟穩(wěn)定的應用案例??梢跃_穩(wěn)定的控制各路LED的電流,采用獨有的PWM調節(jié)電路,更好地發(fā)揮 LED的效能,延長使用壽命,該控制板同時包含精密電源濾波,能夠有效消除電源方面造成的圖像干擾。[nextpage]

 

    圖8為燈板,LED采用臺灣原廠封裝,采用限流電阻調整各路電流差異,電路設計考慮對LED工作時的散熱,采用最新獨創(chuàng)的熱傳導方式,能夠把熱量快速地傳輸至防水機的外殼,從而有效地降低系統(tǒng)溫度。由于良好的散熱,系統(tǒng)工作將更為穩(wěn)定,壽命則更長。

市場狀況
    隨著LED市場供應競爭的加劇,價格一只從幾毛錢到幾元錢不等,當然質量也有太大的差別。出現(xiàn)較多的不良品流入市場,在此建議選用大生產封裝的LED。

    市場的競爭是產品質量的競爭,更是人性的競爭。俗話說:“十年樹木,百年樹人。”由于金融危機的影響,很多的企業(yè)經營困難,造成較高的失業(yè)率。隨著失業(yè)人數(shù)的增加,在一定程度上增加了社會不穩(wěn)定因素,可能也會帶來犯罪率的上升,同時社會大眾對安全、安防要求越來越高。為了應對此次危機,政府對基礎行業(yè)進行了較多的資金投入。這也為安防行業(yè)提供了發(fā)展契機。是機遇也是挑戰(zhàn),隨著公眾安防意識的提高,對紅外夜視產品的穩(wěn)定性,效果、性價比等也提出了更高的要求。以前是用于檢查、“裝飾”作用的攝像頭,現(xiàn)在重新了得到重視,要求能夠達到夜間監(jiān)控的目的,而且要求能夠清晰分辨人物,分清車牌等,對于一些寬動態(tài)、車牌識別等功能也提出了較多的需求。由于早期眾多廠家的急功近利造成很多市場的誤解。目前許多的工程商都對紅外持懷疑態(tài)度,擔心衰減及壽命,返修率等,這阻礙了紅外的快速推廣使用。紅外的應用并不是太復雜,關鍵是在利益面前能否擺正心態(tài),能否用長遠眼光看待,能否用心做事。俗話說“星星之火,可以燎原”,對于紅外的使用目前已有燎原之勢,不可阻擋。但市場對于紅外技術的成見尚待消除。想起屈原的一句話,“路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索,”也相信紅外市場能夠更加規(guī)范,從而為平安中國做出更多貢獻。

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