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分析LED光源故障原因 元件質(zhì)量是關(guān)

而觀察LED光源路燈典型的故障曲線，可分為幾種，一種為早期發(fā)生在產(chǎn)品初期運行期間，此外可能就是隨機的元件故障導致，另隨著運行時間拉長也會逐漸產(chǎn)生耗損性故障現(xiàn)象。多數(shù)的初期故障，會是LED元件或是使用零組件在制程中的缺陷造成，或是料件與電子基板焊接不良導致，發(fā)生的原因相當多，可以是靜電或是超載的電流，或是上料時的機械應力造成元件的結(jié)構(gòu)損壞所導致，這類問題都能在產(chǎn)品上機后5～10小時運轉(zhuǎn)時發(fā)現(xiàn)并查錯改善。

至于隨著使用時間拉長產(chǎn)生的材料耗損型態(tài)故障，雖說是材料必經(jīng)的過程，但也是有跡可循，觀察LED光輸出衰減的參數(shù)可由光通量與顏色座標等參數(shù)來進行評估，LED光通量即光的輸出量，LED一般可維持50，000小時的運行壽命，但光通量表現(xiàn)會隨著使用時間漸長而衰減，而當LED光通量衰減到標示值的70%的使用時間，就是LED的L70參數(shù)。由于經(jīng)長時間使用造成的耗損與元件老化對于評估元件表現(xiàn)相當重要，當一定數(shù)量LED達到L70累計至整體數(shù)量的一半時，此段時間區(qū)間即為L70/B50，此即代表LED使用壽命的關(guān)鍵數(shù)據(jù)圖表。

使用者對LED光源壽命期待高

針對Energy Star(能源之星)對于室外LED照明燈具的壽命要求定義為35，000小時，即便LED發(fā)光元件的L70/B50的使用壽命可以達到50，000小時，但因為元件本身的光衰表現(xiàn)受影響的因素相當多，象是封閉的燈殼或是散熱不佳的運行環(huán)境，甚至是漏電短路的驅(qū)動電路等，都有可能讓LED發(fā)光元件提早進入光衰期，影響其耐用度。

以現(xiàn)有的LED燈具制造工藝，其實已有相當多能改善燈具整體壽命的作法，例如在LED的封裝方面，LED的封裝可以說是左右可靠性的關(guān)鍵，高功率芯片封裝搭配高耐熱與表面變化低的陶瓷基板進行封裝，不只可在散熱性獲得表現(xiàn)，也是在熱導性與相關(guān)參數(shù)表現(xiàn)相對穩(wěn)定的封裝技術(shù)。此外，封裝尺寸也在逐步減小，目～13W驅(qū)動的LED元件封裝尺寸已可小到3mm * 3mm甚至更小。

路燈/隧道使用環(huán)境惡劣 考驗燈殼防水、防塵與散熱設計

但現(xiàn)實的狀況與情境是，LED路燈設置環(huán)境為戶外或是隧道，燈具會深受汽車廢氣、酸雨侵蝕，腐蝕性的氣體將會造成驅(qū)動電路出現(xiàn)故障，在LED的封裝過程中，利用鍍銀材料來充作反光使用，但實際上銀材質(zhì)反而容易與酸性、腐蝕氣體產(chǎn)生化學反應而趨于變黑，如此一來即直接影響了LED光源路燈的光通量表現(xiàn)，原有的鍍銀處理應改用耐腐蝕的設計方案進行改善，減緩其材料腐蝕變黑造成的光通量輸出下滑問題。

除LED元件本身的改善外，在燈殼的設計也是整體產(chǎn)品的設計關(guān)鍵，因為產(chǎn)品的強固表現(xiàn)就看燈殼的防水、防塵與散熱效果，一般路燈會采用兩件式或是三件式組構(gòu)而成，利用少量的組構(gòu)件與扣件強化整體燈具的強固程度，在鑲嵌燈罩玻璃周邊也會利用隔水橡膠避免雨水侵入，而重要的電線、電纜連接處也會采用橡膠防水處理。燈殼基本上也需擔負自體散熱需求，一般會將LED發(fā)光模塊與金屬燈殼貼合組構(gòu)，讓發(fā)光的同時也可透過金屬導熱特性將LED產(chǎn)生的熱源散到燈殼外，部分設計還可追加主動散熱系統(tǒng)，以協(xié)助燈具進行散熱處理。

元件老化與灰塵入侵 也是LED燈具故障主因

而一般燈具老化故障，除了空氣和潮濕外，元件老化與灰塵問題也考慮在產(chǎn)品設計之中，基本上只要采行高可靠性的LED發(fā)光元件，即可解決一大半的產(chǎn)品故障問題，其次就是如何改善灰塵侵入燈殼而因為燈殼潮濕導致照明設備短路毀損。利用較佳的LED元件搭配高可靠度的照明系統(tǒng)集成，LED照明路燈設施自然可以發(fā)揮較佳的可靠性與使用壽命。

另一方面，LED光源路燈也不是越亮越好，而是要以經(jīng)濟、具效益的方式進行產(chǎn)品設計，一般來說以約8公尺寬的雙車道來說，約每20～25公尺設置一盞路燈，路燈的夜間照明需求僅需要10 lx即夠用，超過10 lx的光源設計基本上都是一種能源上的浪費，以此需求回推，在設計對應的路燈LED光源需求，便能掌握所需要的光源驅(qū)動功率、LED型式與數(shù)量，另驅(qū)動電路與保護電路、燈殼設計也可做出對應開發(fā)選擇，自然可以從需求中找出對應佳化的產(chǎn)品組態(tài)，而不是一昧開發(fā)率、高亮度、高壽命的產(chǎn)品，導致產(chǎn)品成本過高，無法切入應用市場。
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