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LED及霓虹灯控制的有关问题

一、LED市场状况及几点技术性问题


  LED市场状况及前景


  近几年,随着LED(半导体)技术的发展,LED有关产品如雨后春笋般不断地涌现出来,如:LED草坪灯、LED地埋灯、LED轮廓灯、LED射灯、LED水底灯、LED车用灯等。但目前的LED(半导体)应用主要局限于装饰亮化领域,将来的主流(方向)将是LED家具照明领域。现在国内外许多厂家投入巨资及技术力量开发应用于照明领域的LED光源及LED产品,这将是人类家具照明史上的一场革命。据专家估算,2010年如果半导体(LED)照明能够进入我国1/3的照明市场,那么每年就可以节约用电1000亿度,超过一个三峡水电站一年总的发电量,半导体(LED)照明必将成为世人瞩目的焦点。


  LED之所以应用越来越广泛(指装饰亮化方面),与其本身具有以下优点分不开的。


  (1)节能,耗电量仅为普通白炽灯、霓虹灯等光源的1/10~1/5。


  (2)寿命长,其使用时间可以达到10万小时。


  (3)环保绿色光源,无污染、无辐射。体积小,使用灵活方便。


  目前大家共认的一点是LED光源在亮度上存在一定的美中不足,我公司开发的LED七彩射灯(投光灯)也受到了这一缺陷的制约。但国内外许多厂家也在不断地开发超高照度(如:1W、3W、5W、7W)的LED光源,这一缺陷也必将会得以解决。


  就我个人认为LED的寿命并不象我们想象的那么长。所谓的“使用寿命”能达到十万小时只是理论推算值,一年约8760小时,那就意味着可以连续亮11年左右,但由于LED芯片质量档次不同以及制造工艺等因素影响,LED的寿命也不是很理想的,特别是有些厂家为了价格的竞争,采用了质量较差的芯片加工,用这种LED光源生产的产品其寿命更是不敢想象!另外LED形成产品还需要其它外围电路(元件),LED产品的寿命与其外围电路(元件)的寿命也是有关的。


  LED与霓虹灯在装饰亮化方面都起到了一定的作用,两者各有各的优缺点,是一种互补关系。有人认为将来霓虹灯会被LED取代,也不排除有这种可能性。这也要看LED的亮度以及真正的使用寿命会提高到什么程度,但LED完全取代霓虹灯这种可能性是很小的,霓虹灯必竟有其独特的一面。


  2、 用LED光源时应注意的几个问题


  (1)尽量使用“纯”直流电源供电。


  有些厂家生产的LED产品使用“阻容降压”的方式来给LED供电,采用这种方式会对LED产品的寿命带来影响。最好是使用开关电源,这样不但使LED电源“纹波系数”小,而且电压也比较稳定。


  (2)做好防静电措施


  LED在加工生产的过程中要采取一定的防静电措施,如:工作台要接地,工人要穿防静电服装,带防静电环,以及带防静电手套,有条件的可以装防静电离子风机,同时也要保证车间的湿度在65%左右,以免空气过于干燥产生静电,尤其是绿色、兰色LED相对而言更容易被静电损坏。另外,不同档次的LED抗静电能力也不一样,档次高的LED抗静电能力要强一些。


  (3)要注意温度的升高会使LED内阻减小


  LED一般额定电流是20mA,当温度升高后,其内阻会变小。若使用稳压方式供电会造成LED电流升高,当超过20mA后,会影响LED的使用寿命,严重的将使LED“烧坏”。因此最好选用恒流源供电,以保证LED的电流不受温度的影响。


  3、LED控制技术的应用


  LED光源可以做到点阵控制,这是LED本身的一个特点。随着LED行业的发展,LED控制技术也越来越显得重要。我公司以雄厚的技术实力和多年积累的丰富专业经验,开发出了LED万能控制芯片,该芯片功能强大,集成度高,体积小,外围电路简单。用此芯片可以开发出LED七彩护栏灯、LED七彩射灯等系列产品,其具体功能如下:


  (1)可以遥控设置产品使用次数。


  (2)可以实现跳变、七彩渐变效果!


  (3)配有通讯接口,可任意修改变化程序。


  (4)可以遥控(10米范围)设置产品编号及产品变化速度。


  (5)配合我公司的专用编辑软件,可以使产品实现任何变化花样及色彩。


  (6)利用此芯片开发的所有产品,可实现协调同步变化!


  我公司利用此芯片开发了LED专用控制器,它的工作电源范围宽(5~36V),可以用来控制整体变化的LED护栏灯,以及楼体点阵LED,具体效果请登陆我公司网站(www.qdswdz.com)下载演示动画,此动画是一个具体工程的演示实例。


  二、霓虹灯控制技术的发展及有关问题


  1、霓虹灯控制器的发展


  霓虹灯控制技术的发展相当迅速,电子变压器以及控制器技术的发展对霓虹灯行业的发展起到了举足轻重的作用,从机械式霓虹灯控制器发展到电子式控制器,从普通跳变式控制器发展到渐变(七彩)式微电脑控制器,两次控制技术的“变革”广州天河霓虹电子研究所功不可没。后来杭州勇电又把渐变式控制器推向新的高潮。对霓虹灯行业的发展也起到了一定的作用。


  经过各个厂家的努力,现在渐变式霓虹灯控制技术都逐渐成熟,几个专业生产霓虹灯控制器的厂家基本上都做到了实际工程和动画演示完全一样。


  2、渐变控制器的控制方式


  渐变控制器在控制方式上可分为:动态、静态两种。所谓“动态”在霓虹灯效果上表现为灯管亮度变化自动地从灭逐渐达到最亮,从最亮逐渐达到全灭,整个变化过程不可控。采用此种控制方式的缺点是:灯管亮度无法控制,混出的色彩不够丰富,甚至有些动作无法实现,因此“动态”控制方式几个专业生产控制器的厂家基本都不采用。所谓“静态”在霓虹灯效果上表现为灯管亮度可以任意控制,三种颜色的灯管(红、绿、兰)可以实现不同亮度值的搭配混色,因此色彩比较丰富,可以实现任何变化花样。现在几个专业生产厂家基本都采用此种控制方式,其存在的缺点是在控制器运行速度较低时有步进跳跃感。


  3、 渐变控制器的两个技术难题


  渐变控制器是否稳定主要决定于两个技术指标:同步性能和抗干扰性能。这也是霓虹灯控制器行业存在的两个技术难题。


  同步性能差(不同步)的主要原因是:电源同步脉冲丢失或干扰脉冲的出现,特别是渐变霓虹灯控制器,它必须在交流正弦波的各个位置触发可控硅,在正弦波的“波峰”位置触发时,会产生较强的多次谐波干扰,这样对控制器的同步造成一定影响。另外,电源电压波动时又可能造成同步脉冲丢失。因此必须采取合理的硬件、软件措施来解决这两个问题。我公司的渐变控制器在硬件上采取了差分电路,以降低多次谐波的干扰,在软件上采取了“锁相”技术,进一步排除了多次谐波干扰的可能性。当电源电压大幅度波动时,即使电源同步脉冲丢失也不会造成不同步现象。因此,我公司开发生产的渐变控制器即使不用外同步器(外同步方式)也能确保控制器的同步性。


  抗干扰性能差主要表现为:刚一送电个别控制器出现整台常亮或整台不亮现象,有的在运行中出现这种现象。造成这种现象的主要原因有以下几点:


  (1)渐变控制器控制方式决定了会产生多次谐波干扰。


  (2)变压器高压部分因安装工艺等原因会产生高压打火干扰控制器。


  (3)目前霓虹灯控制器行业基本上都采用传统的89S51单片机开发,此单片机抗干扰性能一般。


  其中(1)(2)两点原因是客观存在的,因此只能从第(3)点原因上来解决。如果只是采用简单的软件或硬件“看门狗”虽然能解决这一问题,但又带来不同步的问题。为了解决这个问题,我公司开发的渐变控制器采用了美国PIC单片机。此单片机的抗干扰性能达到3000~3500V,而传统的89S51单片机只能达到1000~1500V,两者相比相差较大。另外,这两种单片机的硬件结构也决定了PIC单片机的抗干扰性能要优于传统的89S51单片机,通过实践检验也确实如此。当然,也不能否认如果采用软件技术来提高89S51单片机的抗干扰性能也不是没有可能的。


  4.目前渐变霓虹灯有待解决的问题.


  渐变控制器的特殊控制方式,不但会产生多次谐波,还会对控制器的可控硅产生(电流)冲击,因此渐变控制器的可控硅很容易损坏。为了提高渐变控制器的带负载能力,有些专业生产控制器的厂家(包括我公司)在可控硅和负载之间加上了一定参数的电感线圈,用来保护可控硅,这样控制器的带负载能力就会成倍地增加,但是随之而来的问题是有些厂家的变压器会因为控制器回路增加了电感线圈而烧毁变压器,这样就产生了矛盾。有的人说是控制器的问题,有的人说是变压器的问题,就我个人观点认为似乎以上说法都不是很恰当,如果控制器去掉了电感线圈就不会出现这种现象,但就控制器生产厂家而言采取这样的技术措施是必然的趋势,虽然在没有出现渐变控制器之前变压器生产厂家没有遇到这样的问题,但必竟是新的“事物”产生了,我们变压器生产厂家还是要想办法解决的,就象控制器生产厂家要解决控制器的带负载能力一样,你总不能”希望”渐变控制器带负载能力差的问题始终得不到解决吧?我之所以提出以上观点是因为有一点是铁的事实:几个专业(有规模)生产变压器厂家的产品就基本不存在这样的问题。所以其它变压器生产厂家是肯定有办法解决这个问题的,如果不解决就会给客户(最终是给厂家)带来损失!


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