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影響LED燈具使用壽命的因素,你知多少

LED作為新型的半導體光源,以其節能環保、發光效率高、壽命長、安全性高、紅外輻射低等一系列優點,逐步取代了各類傳統光源燈具,在城市景觀照明、道路交通照明、娛樂場所及舞臺影視照明、室內空間照明等領域發揮了越來越重要的作用。

影視照明領域專用的LED燈具也隨之產生,逐步應用在了小型新聞類演播室。但是早期的LED燈具由于無法解決大功率LED燈珠模組的散熱,使其單燈無法做到很高的功率,導致它一直存在著單位發光效率高,但是單燈總光通量低的問題。所以即使LED燈具相對于傳統熱光源燈具有很多優點,但在大演播室由于投射距離較長的原因一直無法替代傳統鹵素燈源燈具。隨著技術的不斷進步,300、400W甚至更高功LED燈具的出現,使投射距離過長導致的亮度不足已經不再是限制LED燈具應用的瓶頸,可以說在現在的演播室中,LED燈具已經可以全面取代了傳統鹵素燈源燈具了。

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LED燈具最令人印象深刻的特點就是它的長壽命,理論上可以達到5萬甚至10萬小時。如果真的能達到這樣的理論值,大大降低了使用維護的成本。但是在我們實際使用中是否能夠達到理論的使用壽命呢?針對以上問題,本文將結合央視新址E區演播室燈具實際使用情況分析LED燈具的故障點,總結影響LED燈具使用壽命的因素。

LED燈具使用問題

由于央視新臺址E區演播室所配置的LED燈具采購于不同時期,使用時間會有不同,為了更客觀的分析比較LED燈具的使用情況,我們統計了同一品牌使用時間相近的燈具使用情況,具體燈具使用情況如下:

表2 各廠家部分燈具使用情況

1 電源模塊損壞

就LED照明燈具而言,在有限的體積內,LED模塊與電源擺放位置非常接近,LED工作時散發的熱量是很高的,部份電源器件對熱非常敏感,如果燈具散熱設計的不合理,或者元器件品質不達標,使用中電源模塊的損壞會非常頻繁。電源模塊損壞最直接的表現就是燈具無法通電或者使用中突然滅燈。

從目前的使用情況看,這類現象并不是每個廠家的產品都有,只出現在廠家A的燈具上,但是需要引起足夠重視。其中100W LED聚光燈共50臺,電源模塊損壞28臺,損壞率56%;100W LED平板柔光燈共76臺,電源模塊損壞15臺,損壞率19.7%。從數據可以看出LED平板柔光燈損壞數量較少是因為2015年底該型燈具電源模塊升級為了2代電源,故障率大大降低,而聚光燈燈體結構原因,無法更換為二代電源。

圖1 廠家A燈具使用10000小時電源模塊損壞數量情況

2 燈珠模塊損壞

現在的LED燈具都采用了燈珠模塊化技術,通過集成封裝可以將多個LED點光源或LED模塊按照一定的數量及形狀進行組合,滿足不同燈具功率及種類需求。但是很多燈具由于散熱結構設計不合理或燈珠模組制作工藝上的缺陷,導致燈珠模塊經過一段時間的使用會有部分或者全部燒毀的情況出現。燈珠模塊損壞最直接的體現就是照度明顯下降、光斑出現明顯暗紋或者燈具完全不亮。

     圖2 正常的燈珠模塊              圖3 損壞的燈珠模塊

3 光衰

LED燈一直以來就有光衰的問題。它是指LED燈具經過一段時間的使用之后,其光照強度比初始光強會降低,且不能恢復,即降低的部分稱為LED的光衰。由于這個問題的不可恢復性,它成為了LED燈具的一個很嚴重的缺陷。

國家和行業標準都對燈具的光通維持率有一個明確要求,而我們實際使用情況又是怎樣的呢,我們對現有的三個廠家的LED聚光燈各抽取了50臺進行了簡單的測試。測試時我們將被測燈具和模板燈具(全新)都調成同樣的狀態(全功率輸出,聚光燈都調成最聚狀態),對比其投射相同距離時的中心照度。具體結果如下:

表3 各廠家燈具使用一定時間光衰情況

圖7 各廠家燈具使用一定時間光衰情況

從上面的簡單測試可以看出各廠家的燈具在使用了幾千小時以后都出現了不同程度的衰減。但是相對來講廠家A和C的燈具光通維持率相對較好,他們在使用了更長的時間情況下,有一半以上的燈具照度衰減都小于20%。而廠家B的燈具則衰減情況比較嚴重,在使用了最短的時間(4500小時)的情況下,有接近40%的燈具都衰減大于50%。

光衰帶來的影響是很嚴重的,它意味著采用了這些燈具的演播室在經過一定時間使用后,必須增加燈具或者替換衰減較嚴重的燈具才能達到之前的節目錄制照度,大大增加了使用和維護成本

4 色溫漂移

與光衰一樣,長時間使用后色溫漂移也是LED燈中不可回避的一個問題。我們這里說的色溫漂移不是指LED燈珠在硅膠灌封時出現的色溫漂移現象。而是指LED燈具經過一段時間的使用,隨著熱機理的作用, LED芯片光衰程度加重,散熱情況不良的LED燈色溫會出現比較明顯變化,不再維持最初的白光色溫。而且稱這種現象為色溫漂移而不是色溫衰減是因為燈具色溫的變化不僅僅是降低,也會有升高的情況出現。

色溫漂移會造成比較嚴重的影響,由于不同燈具的色溫衰減程度不同,這樣會造成燈具色溫的不一致,影響節目錄制效果。

根據我們招標的要求,燈具的色溫標準為3050K±150k(2900-3200K),所有燈具在供貨時均符合要求,基本都處于3100-3200K這個區間。在經過一定時間的使用后,我們對現有的三家廠家的LED燈具各抽了50臺進行了測試后發現,廠家A和廠家B的燈具出現了比較明顯的色溫漂移現象,而廠家C的燈具色溫維持的較好,沒有出現這樣的現象。其中,廠家A的50臺100W LED聚光燈色溫衰減至2800-2900K的有19臺,占比38%,其余31臺在正常區間;廠家B的50臺100W LED聚光燈色溫衰減至2800-2900K的有2臺,占比4%,升高至3300-3500K的有7臺,占比14%,其余41臺在正常區間。

圖8 各廠家燈具使用一定時間色溫漂移情況

5 風扇問題

對于一些靠風扇主動散熱的LED燈具來講,風扇能否正常運轉是其能否長時間穩定工作的基礎。我們經常會發現LED燈具的燈珠或者電源模塊的損壞都是由于其風扇經過一段時間使用損壞了或者散熱能力降低達不到設計的散熱標準引起的。此外很多LED燈具的風扇在使用了幾千小時以后由于灰塵等原因會造成噪音變大,也嚴重影響了節目制作,必須要進行灰塵清理,問題嚴重的還得進行風扇更換。所以LED燈具風扇的問題不僅要求生產廠家選取優質的風扇,也要求運行使用方,定期清理燈具風扇灰塵,這樣才能使LED燈具能長時間正常工作。

總結

通過上述央視新址演播室5年來LED燈具的使用經驗可以看出,不管是燈珠模塊或者電源模塊的損壞,還是光衰都會使LED燈具無法正常使用。出現這樣的情況就要求生產廠家從元器件的選擇入手選擇高品質的元器件,加強產品的散熱設計,嚴格把控生產流程,降低生產制造的缺陷,以降低各類故障的產生。而作為使用方,也應重點關注LED燈具的使用環境,定期清理燈具灰塵,使我們的燈具能夠保持最佳狀態,以提高使用壽命。

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