隨著(zhù)LED技術(shù)的快速發(fā)展，在國內的許多城市，道路照明已經(jīng)不乏LED路燈的身影。尤其是大功率LED器件的光效超過(guò)100lm/W以后，LED路燈作為道路照明的發(fā)展趨勢已經(jīng)得到普遍認同。
2009年，國內幾個(gè)城市分別組織了LED道路照明產(chǎn)品的評估測試工作，大多數LED路燈產(chǎn)品在配光曲線(xiàn)、系統光效等關(guān)鍵技術(shù)指標方面進(jìn)步顯著(zhù)，在道路照明標準的符合性、節能效果等方面已經(jīng)達到相關(guān)標準和規范的要求。

　　盡管LED路燈技術(shù)水平的發(fā)展較快，但是大多數LED路燈廠(chǎng)商在產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中忽略了在寒地應用環(huán)境下的特殊技術(shù)要求。一個(gè)普遍的錯誤認識是，LED在寒冷地區應用有利于散熱，不容易發(fā)生故障。殊不知，寒冷應用環(huán)境下，對LED路燈有著(zhù)更為嚴格的技術(shù)要求，主要有以下兩個(gè)方面：

　　(1)寒冷地區氣溫較低，且溫差大，驟變的冷熱沖擊和長(cháng)期低溫工作對于器件有著(zhù)更為嚴格的質(zhì)量要求。

　　(2)在寒冷地區應用的LED路燈必須要考慮防止冰凌凝結的預防措施。

　　鑒于上述原因，LED路燈在寒冷地區的推廣應用，需要解決以下幾個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

　　冷熱沖擊的溫度變化可能引起LED器件的失效

　　由于LED芯片封裝后，屬于固態(tài)的實(shí)心器件，存在著(zhù)芯片、硅膠(或樹(shù)脂)、金屬支架以及引線(xiàn)之間膨脹系數的失配現象，加上寒冷地區溫差較大的冷熱沖擊的影響，會(huì )使硅膠在溫度變化的過(guò)程中膨脹和收縮加劇，器件內部應力過(guò)大，這將導致LED引線(xiàn)鍵合點(diǎn)位移增大，引線(xiàn)過(guò)早疲勞和損壞。同時(shí)也會(huì )使原本鍵合狀態(tài)較差的焊點(diǎn)出現脫焊的可能，而造成焊球和芯片電極脫焊的現象，甚至使LED芯片出現分層脫落的失效現象。

　　一盞LED路燈應用的LED器件多達上百顆，通常采用以串聯(lián)為主的混聯(lián)組態(tài)方式，如果一顆LED發(fā)生故障，將會(huì )引起多顆LED連帶失效，因此應用在寒冷地區的LED路燈首先要根據特定使用環(huán)境下的燈具溫度變化特性，設置合理的超聲功率、鍵合壓力、鍵合時(shí)間及鍵合溫度等封裝工藝參數，保證每一顆LED器件在低溫運行環(huán)境下的可靠性。

　　LED驅動(dòng)裝置低溫運行的可靠性保障

　　另一項關(guān)鍵技術(shù)挑戰在于LED路燈驅動(dòng)裝置在低溫運行環(huán)境下的可靠性問(wèn)題。目前大多數LED路燈驅動(dòng)電源在寒地低溫環(huán)境下表現出不同類(lèi)型的水土不服現象，較為突出的表征是低溫無(wú)法正常啟動(dòng)和長(cháng)期低溫運行環(huán)境下的失效率較高現象。上述問(wèn)題出現的主要原因在于，驅動(dòng)電源在設計階段的器件選型沒(méi)有考慮低溫工作狀態(tài)的可靠性，部分關(guān)鍵元器件低溫環(huán)境下的特性發(fā)生變化，造成驅動(dòng)裝置無(wú)法低溫啟動(dòng)或正常運行，引發(fā)故障的具體原因主要有以下幾方面：

　　(1)開(kāi)關(guān)管在低溫條件下載流子的密度和活性都會(huì )降低，過(guò)載保護的啟動(dòng)點(diǎn)也會(huì )因此降低。

　　(2)電解電容電解液在低溫下凍結，失去電容效應(溶液中的離子此時(shí)只存在離子極化)，無(wú)帶載能力。

　　(3)部分類(lèi)型的光藕器件在低溫狀態(tài)下無(wú)法正常工作。

　　(4)輸入端防止浪涌電流的熱敏電阻，在低溫下阻值變大(是常溫的3~5倍)，也會(huì )造成低溫無(wú)法正常啟動(dòng)。

　　上述問(wèn)題的解決途徑主要是從選擇溫度特性更好的器件入手。例如，不是所有的電解電容都無(wú)法在低溫下工作，一般來(lái)講，200V以上的電解電容耐低溫特性較差，而160V以下的電解電容基本都能夠在-40℃環(huán)境正常工作，只要選用兩個(gè)低壓電解串連使用就可以解決問(wèn)題。器件選型的調整可能會(huì )略微提高驅動(dòng)裝置的成本，但是從LED路燈的整體成本來(lái)看可以忽略不計，考慮到提高可靠性和降低維護成本的因素，這種設計調整是非常必要和劃算的。戶(hù)外照明工程公司

　　LED路燈冰凌凝結危害的防護措施

　　路燈在寒冷地區推廣應用非常容易被忽視的一個(gè)問(wèn)題就是由于冰雪在燈具表面堆積，受熱融化后形成的冰凌，冰凌一旦形成，則會(huì )對車(chē)輛和行人產(chǎn)生非常大的安全隱患。尤其是LED路燈，由于燈具殼體普遍采用鋁材，表面的氧化鋁屬于親水性材料，更容易產(chǎn)生冰凌凝結。2008年，我國南方大范圍雪災，造成鋁制表面高壓導線(xiàn)大量冰凌凝結，壓塌損毀大量電力設施。這一災害惡果不僅是氣候造成的，氧化鋁表面的高壓線(xiàn)纜屬于親水性材料也是一個(gè)重要誘因。由于影響到道路交通的安全，因此防止冰凌凝結是LED路燈在寒冷地區應用必須考慮到的安全措施。戶(hù)外照明工程公司
　
　　為了解決這一關(guān)鍵技術(shù)，我們通過(guò)對覆冰體表面進(jìn)行顯微成像分析，分析了水在物體表面結冰，以及冰在物體表面可以牢固附著(zhù)的原因。實(shí)驗結果發(fā)現，僅僅采用疏水性能優(yōu)異的材料，防止冰凌凝結的效果并不理想，甚至水在某些材料表面可以?xún)龅梅浅５慕Y實(shí)。測試結果表明：冰可以附著(zhù)在任何物體表面上;物體表面上的裂縫和凹陷，是冰可以牢固地粘附在物體表面上的另一個(gè)主要原因;單純疏水性能好的材料，可以延緩結冰的過(guò)程，卻無(wú)法阻止冰的形成。

　　為了更為準確地對比不同材料間防止冰凌凝結的能力，我們從不同角度深入研究了不同物件的表面結構、表面物性與覆冰的內在關(guān)系，包括：結構外形與覆冰、結構材質(zhì)與覆冰、表面光潔度與覆冰、表面剛柔性與覆冰。研究結果表明：外形結構簡(jiǎn)單、組織結構緊密、表面防水、疏水性能優(yōu)異的構件，就不容易發(fā)生冰凌凝結。

　　以此試驗數據為基礎，我們連續2年在冬季設立了不同外觀(guān)和外殼材料的LED路燈，通過(guò)實(shí)驗發(fā)現：凡是燈具外觀(guān)圓滑、光潔、平整的;沒(méi)有冰雪或水積存承載結構的；表面材料具備優(yōu)異疏水性能的LED路燈就不會(huì )產(chǎn)生冰凌凝結。

　　我國寒冷地區大多處于高緯度地域，氣候寒冷、溫差較大，因此對LED道路照明產(chǎn)品的應用帶來(lái)了新的挑戰。另一方面，大多數寒冷地區年平均每天的照明時(shí)間長(cháng)于國內平均水平，故照明耗電也高于國內平均水平，因此晝短夜長(cháng)的地域特點(diǎn)帶來(lái)了更多的LED照明應用需求�？傊�，既有挑戰又有機遇。