霓虹灯如何面对LED的挑战

http://www.hc360.com   2005年8月30日8时45分   慧聪网灯饰行业
',1)">    从上世纪九十年代开始，随着我国经济的快速增长和人民物质生活水平的不断提高，城市化建设的日臻完善，霓虹灯行业得到了空前的发展。市场对霓虹灯的质量要求越来越高，需求量也愈来愈大。一大批优秀企业和科研院所致力于高科技霓虹灯材料和技术的研发，特别是霓虹灯全彩色电脑数字控制器、节能霓虹灯电子电源、规模化生产的霓虹灯设备、稀土粉霓虹灯管等优质霓虹灯材料的成功研发，霓虹灯产品的生产逐渐的标准化，品种和规格不断多样化和系列化，适用于室内室外各种场所使用的产品层出不穷，使霓虹灯行业进入了一个空前的繁荣时期。霓虹灯无论在需求量，还是在新技术的开发成果上，都走在了世界的前列，得到了全世界同行的认可，近几年霓虹灯产品大量出口，足以见证我国霓虹灯行业的辉煌成果。 由于我国经济的高速发展，2003年下半年起，国内出现用电紧张，作为广告装饰灯、景观灯使用的霓虹灯，政府对它的使用作了相应的限制，霓虹灯市场受到了直接的影响。而LED（LightEmit-tingDiode）光源作为一种高效节能，长寿命低维护，环保型新型光源技术的逐渐成熟，在照明市场的前景全球瞩目，将给装饰照明领域带来一场新的革命，我国将它作为能源战略的一部分，列入了国家科技部“863”计划，它将成为21世纪新一代光源，部分取代白炽灯、荧光灯和高压气体放电灯等传统光源。LED光源无论从价格、用途、性能等方面都已接近霓虹灯，霓虹灯已首当其冲面临它的严峻挑战，我们必须迎接挑战。 LED光源当前还存在着价格较贵、技术尚未完全成熟等原因，要代替传统光源，还需经历一个较长的过程。但是，要代替自动化生产水平不高，综合成本还较高的霓虹灯产品已经成为现实。 我们对LED光源和霓虹灯经过了多年的研究和生产，对两种光源的特性和市场进行了如下总结： 一、霓虹灯与LED光源比较霓虹灯是一种低气压冷阴极辉光放电光源，灯管采用玻璃外壳涂荧光粉，高温封接，真空后充入惰性气体和水银烧结而成，它不同于热阴极灯，没有钨丝，抗震性较好，发光效率较高，寿命较长，理论寿命可达30,000小时，光源可以频繁亮灭，而不影响灯管寿命，颜色丰富、色彩鲜艳。该光源还停留在半自动化、半手工或纯手工生产阶段。 LED光源是固体光源不需要充气，不需要玻璃外壳，抗冲击性好，抗震性好，不易破碎，便于运输，光源单元较小，使用范围广，发光效率更高，更节能省电，寿命更长，理论寿命可达10万小时，光源可以频繁亮灭，而不影响光源寿命，颜色丰富、色彩鲜艳，是不含水银的环保型光源。该光源已规模化、自动化生产。综上所述，霓虹灯所具备的所有优势，均已被LED光源所涵盖，只要LED光源的应用技术得到进一步提高，产品成本进一步降低，可完全代替霓虹灯。二、LED电源与霓虹灯电源比较LED光源采用低压直流供电，绝缘处理比较方便。通常采用开关电源或交流220V整流、电阻限流方式供电，具有灵活性大，使用范围广，安装方便的优点。但由于采用低电压供电，电源输出电流较大，要求载流导体的截面积较大，增加了LED光源在户外使用的难度。许多业内人士认为LED产品应直流稳压或恒流供电，只有这样才能保证LED的使用寿命，其实，这是一个认识误区，只要选择合理的电路参数，使LED几个关键的参数不超过其极限值，即使采用220V交流整流、电阻限流供电，也不会影响其使用寿命。片面追求所谓的直流是不必要的，只要观察一下LED的工作过程，即可明白其中的道理，LED要产生渐亮、渐暗、混色等动态效果，就必须通过占空比控制，而通过占空比控制的电流，就已经不是所谓的恒流了。其次，LED产品在亮化、景观工程中应用，均有一个显著的特点，那就是非标设计，常常需要根据工程的实际需要，量身定做，供电方案的选择，也不例外。 霓虹灯采用高压供电，最常用的是漏磁式电感变压器和高频高压霓虹灯电子电源，由于高频高压霓虹灯电子电源在我国开发较早，技术已相当成熟，性能稳定可靠，它还具有重量轻、节能高效、价格低廉等优势，已在霓虹灯领域占据了主导地位。由于是高压低电流输出，安装绝缘要求较高，但在户外使用时，它具有防水性好，低电流载流要求不高，具有无可比拟的优势。 三、LED光源与霓虹灯的控制技术比较。 由于LED光源采用低压直流供电，它具有负载小、干扰弱的特点；霓虹灯采用高频高压供电，负载大、强干扰的特点。从理论上来讲，LED的控制技术比霓虹灯的控制技术更容易实现。但霓虹灯的控制技术已相当成熟；而LED的控制技术现在市场上是鱼龙混杂。霓虹灯通常采用已经成熟的“并行”控制技术，而LED市场“串行”“并行”两种控制技术都在采用。四、LED光源与霓虹灯的质量稳定性比较。 LED光源被广泛应用于实际照明工程中是近几年的事，由于LED光源的生产厂家良莠不齐，技术不规范、生产经验的严重缺乏等原因，导致了LED光源质量的稳定性差；而霓虹灯已有百年历史，生产技术、生产经验、行业管理都已相当健全，使霓虹灯质量已相当稳定。 五、LED光源与霓虹灯的价格比较。 LED光源综合价格还高于霓虹灯的综合价格，但红色、黄色LED在某些领域使用其综合成本已低于霓虹灯。 六、LED光源和霓虹灯户外使用性能的比较。 由于LED光源需要安装在线路板上，并且采用低压直流供电，如果线路板遇到水，线路板上的锡和铜条在直流电的作用下，形成一个电解池，线路板上的锡不断被电解，最后导致整块线路板损坏。LED灯具的防水性是LED灯具在户外使用最致命的缺点。而霓虹灯是高压低电流供电，即使灯管浸在水里，也不至于损坏霓虹灯。LED光源不能直接装在户外，需要有防水的外壳保护，而霓虹灯可以直接安装在户外，从以上几点讲，LED光源要完全代替霓虹灯在户外使用还需技术、材料、工艺的进一步完善。 七、LED光源的市场现状LED光源具有无可比拟的性能优势。特别是近几年的电力紧张和国家对节能光源的高度重视，LED光源在各个领域使用的年增长率达到30%-40%，像传统以霓虹灯为主导的景观工程、广告灯具、装饰灯具等市场不同程度地被LED光源挤占。本公司基于对LED产品的深入研究和市场开发，主要得出以下认识：LED光源在室内亮化工程中，由于它的单元小、控制方便已有代替霓虹灯的趋向，有可能成为室内装饰的主导光源。 在户外景观工程中，由于LED灯具防水性较差，且生产工艺简单，大批劣质、低档LED进入市场，已导致市场对LED产品的质量的不信任，LED光源在户外要代替霓虹灯还需要一个过程，但LED光源在户外还不能代替霓虹灯，并不是LED自身的原因，主要是以下一些技术、经验和成本等因素：LED芯片选择不当的原因。在选择LED芯片时，必须选择原装正品方片，而很多不规范的小企业为了降低成本，论斤购买边片、次品片后灌封生产，这类LED光源如果进入市场，其结果可想而知。同样的LED光源选择芯片面积的不同，可靠性也相差甚远，如：现在市场上LED光源芯片的面积有9mil-14mil，9mil的面积是81平方mil，14mil的面积是196平方mil，用同样品牌的芯片生产的LED光源，选用了不同面积的芯片其成本也会相差一倍多。而LED芯片面积选择太小，就会造成芯片内阻增大，在LED光源使用时发热增大，LED寿命大大缩短。 LED亮度的离散性的原因由于LED亮度的离散性较大，因而我们还应注意LED的亮差问题，我们选择某品牌的红、绿、蓝三色LED光源各100，000颗进行测试，同一批LED，其最高亮度与最低亮度之比近2倍！这样的LED用在单色的灯具上影响不太明显，但用在具有合成颜色的灯具上时，即会出现明显的色斑，这是由于人的视觉对亮度不敏感却对颜色非常敏锐的缘故。有的厂家已注意到这个问题，把不同亮度的LED做到不同的灯里面，但这样又造成灯具与灯具之间出现明显的色差。解决的办法只有一个，那就是对LED进行筛选，尽管这将导致成本增加。而市场上很多生产厂家，因为成本原因不能对LED进行筛选。生产工艺的原因LED产品的质量，除了选用高品质的光源，合理的电路结构外，制作工艺及生产过程也至关重要。众所周知，LED产品极易受到静电损害，生产过程应做好静电防护，许多厂家在这方面也是不遗余力，如带静电环、带静电手套，穿防静电服，使用离子风机，工作台接地等，然而，一个重要环节却因条件限制而被忽略———焊接设备，由于许多厂家仍使用廉价的浸焊工艺，因而从插件完毕到焊接之间的中转储运不可避免，而产品在此过程也是极易受到静电损害的，同时，浸焊工艺不能满足LED对焊接温度及焊接时间的要求，因而其产品质量及使用寿命无法得到保证。我们建议，有条件的应使用波峰焊接设备，这样，既容易实现全程静电防护，又能满足LED对焊接温度及时间的要求，有效地保证LED产品的质量。 控制技术选择的原因目前，LED亮化及景观工程使用的“串行”控制技术，基本可分为两类，一类以“串入并出”方式工作，数据从“起点”一直“串”至终点，此类灯具的优点是每只灯具都是通用的，安装方便，同时，可为工程配备少量的备用灯具，方便日后维护；另一类以“编码寻址”方式工作，每只灯具均设置唯一的地址，数据传送给地址与之相符的灯具，此类灯具的优点不明显，缺点却显而易见———灯具不通用，安装使用不方便，无法配备备用灯具。一旦灯具出现问题，必须要求厂家生产相同地址（编号）的灯具，造成工程修复的延误。两类“串行”控制技术，其控制数据均以“串行”方式传送，均有使用讯导线少的优点，然而，优点有时正是其缺点：灯具间的数据线是以串联方式连接的，每只灯具均有两个数据接口（一进一出）。由于各灯具共用数据及控制信号，使其接头既怕接触不良，又怕进水（接触不良造成数据传输中断，进水则造成数据信号短路），因而，在户外环境大系统应用时，可靠性较差（因其接头众多，接头接触不良及进水难以避免，且发生故障时，难以判明故障部位）。同时，由于其工作时大量数据高速传输，因而其抗干扰能力较弱，稳定性差，严重时甚至影响显示效果。如果传输距离远，中间还需加装“放大器”，由于“放大器”需安装于室内，因而安装时需在外墙上开孔，业主难以接受。 与“串行”控制技术相对的则是“并行”控制技术，其特点是：控制器与显示单元之间是以点对点的方式连接的，每个显示单元均有独立的控制线（利用集散控制技术，可使显示单元与控制器之间的距离减至最小），若出现问题，则只影响相应单元，故障处理极为简便直观。同时，由于其控制数据预先存储在控制器中，工作时，数据无需高速传输，因而其抗干扰能力极强，稳定性好。由于此类控制技术与全彩霓虹灯的控制技术完全一致，技术已经非常成熟，同时，所有灯具都是通用的，安装时无需确认编号，可方便地为工程配备备用灯具，方便日后维护，因而特别适合大型工程应用。同时，对于已有霓虹灯施工经验的用户，使用起来应更为得心应手。经过我们对LED和霓虹灯各方面的比较，我们认为现在LED光源对霓虹灯还未能构成很大的威胁，主要有价格、技术成熟程度、安装使用经验等方面的原因，霓虹灯随着这些优势的慢慢消失，LED光源代替霓虹灯的可能性是存在的。 霓虹灯行业必须积极面对，首先要改变霓虹灯制作最薄弱的环节———手工作坊式生产模式，向规模化生产转变，同时我们也必须要面对现实，积极引进和参与到LED光源的市场竞争中去，利用霓虹灯行业多年来积累的户外工程经验，让霓虹灯和LED光源共同发展，为城市美化、亮化作出自已的努力。
信息来源：照明工程师社区
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