LED护栏灯（管）的设计与组装优化

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：图6-4 LED护栏灯应用效果图1.桥梁护栏灯的设计光珠LED光珠是护栏灯中最重要的器件，价值最高。LED护栏灯一般工作在室外，由于温差的影响，其热胀冷缩是外罩开裂的主要原因，目前，比较好的解决方法就是选用热胀冷缩系数最小的材料来制作。这就是为什么很多采用级连方式的LED护栏灯都是前面灯管损坏得多的原因。散热一般LED护栏灯外罩和底座完全是一体的，都是塑胶材料。

LED护栏灯（管）以LED作为光源，有红、黄、绿、蓝、白、紫、青等颜色，通过控制器控制，可实现渐变、跳变、色彩闪烁、随机闪烁、渐变交替、追逐、扫描等流动颜色变化。

在桥梁上使用的LED灯主要是LED护栏灯又名LED轮廓灯、LED数码管等，其外形酷似荧光灯管，又可分为O形管和D形管，如图6-3所示。

图6-3 常见的LED护栏灯

常用直径规格一般有ϕ30、ϕ50、ϕ80、ϕ100、ϕ110等；外罩一般为PC塑料制作，颜色一般有奶白和透明有纹两种，能防紫外线、抗高温。LED护栏灯采用优质超高亮LED放在PCB上，按红、绿、蓝顺序呈直线排列，以专用驱动芯片控制，构成变化无穷的色彩和图形。

LED护栏灯具有耗电小（每个不到1W）、无热量、寿命长、耐冲击、可靠性高、节能环保、光色柔和、亮度高等特点。颜色纯正、超长寿命，平均寿命达8万～10万h。由红、绿、蓝三基色混色实现7种颜色的变化，采用输出波形的脉宽调制，即调节LED灯导通的占空比，在扫描速度很快的情况下，利用人眼的视觉惰性达到渐变的效果。一根灯管通过内控芯片，能够分段变化出7种不同颜色，并产生渐变、闪变、扫描、追逐、流水等各种效果，灯管长度可任意选择（单位：m）。长度一般有500mm、800mm、1000mm、1200mm、1500mm等，一般是按工程的需要订做，其内置的LED管数量一般有99、108、144粒三种。

LED护栏灯广泛用于立交桥、河道、花园、建筑轮廓、灯柱等场合，是美化装饰城市环境的理想选择，如图6-4所示。内置控制方式，无需控制器，达到护栏灯的同步变化，安装方便快速。

图6-4 LED护栏灯应用效果图

1.桥梁护栏灯的设计

（1）光珠

LED光珠是护栏灯中最重要的器件，价值最高。LED光珠必须选用正规大厂的产品（如CREE、OSRAM、LUMILEDS、PHILIPS、广镓、晶元等）。

（2）PCB

目前市场上有两种类型的PCB，一种是使用纸质板或单面纤维板作为LED灯的载体，这种产品短期内可能看不出效果，一般情况下一年左右都会出这样那样的问题。另一种是使用双面纤维板作为PCB，选用这种产品能有效地保证护栏灯的质量，如仙童科技照明、鹤山银雨等公司的产品就是采用双面纤维板作为PCB。

（3）电源

护栏灯的供电有两种方式：220V高压和48V以下的低压，下面就这两种方式我们来横向对比一下：

① 220V直接供电是一种危险而又不经济的方式，不负责任的做法是用电容或电阻降压后供电。这种供电方式首先其安全性就存在很大的问题；其次是太耗电，并对电网有极大的损害。由于在电路上加接了大量的容性负载，使供电电路失配形成自激振荡，若处置不当就可能出大事故。

② 用36V以下的直流供电是最佳方式，值得推荐。直流电压的获得最好用开关电源，考虑到成本和电路的损耗，采用分段供电的方式即可。

通过变压器把交流220V的高压转换成交流30V的低压，这种供电方式的效率要低些，如果不加稳压器对光珠容易造成伤害，而且随着资源越来越紧缺，有色金属越来越昂贵，所以工程上不推荐采用变压器降压的供电方式。

（4）控制方式

护栏灯一般是单色常亮和七彩变化的亮灯形式。七彩变化简单的控制方法常用CD4060加晶体管或是CD4060加CD40174，频率时序用电网的50Hz。这种控制方式以前应用较多，效果欠佳。现在基本上是采用单片机加595电路用串口的控制形式，这种控制方式与电网无关，接线比较少，成本较低，而且使用灵活。

（5）防水

LED护栏灯一般是在外罩接口处用热熔胶或硅胶密封，内部LED、电路板都是裸露的，由于昼夜温差大，外罩的端头与外罩热胀冷缩不同，导致热熔胶或硅胶密封处出现缝隙，下雨后雨水渗进内部，造成电路短路而烧毁LED。要解决这个问题，一定要求对内部电路和LED进行灌胶处理。接头单用热熔胶或硅胶密封固然简单，但可靠性达不到在户外大规模应用的要求。另一个就是电气连接的接头问题。很多厂家为了便宜，往往选择塑胶接头，或者选择质量较差的金属接头，短时间的测试和使用，塑胶还没有变形，防水是没有问题，但是经过太阳的照射和昼夜温差变化，四季气候变化，塑胶就会变形，从而导致防水胶圈失效，雨水渗进接头内部，导致电器短路，特别在带电状态，电线的腐蚀比不带电状态下高好几个数量级。较差的金属接头的价格与合格品相比要差很多倍。

（6）防紫外线

LED护栏灯由于要求混光防雨，外面都会有外罩，外罩的材料选择是很多不规范公司降低成本的又一个手段，质量好的产品都会使用增加了抗紫外线的材料，如GE、拜尔等材料，而质量不好的LED护栏灯使用混合了水口料的材料，谈不上抗紫外线，太阳光比较大的地方，不到一个月，外罩就变成黄色的了，从而出光效果变差，透光率也大大减小。如果选择的是带水口料的材料，材料内应力很难去除，导致外罩容易开裂。即使选择比较好的材料，如果设计、生产工艺不合理，也会产生很多内应力，有经验的公司都会在注塑时选择恒温保护，尽量减少内应力，并采用很多物理的办法来消除内应力。LED护栏灯一般工作在室外，由于温差的影响，其热胀冷缩是外罩开裂的主要原因，目前，比较好的解决方法就是选用热胀冷缩系数最小的材料来制作。

（7）线损

有色金属涨价很多，采用劣质材料和减小线径是一些厂家节省成本的方法，大家都知道，一般好的生产厂家都会在内部使用1mm²以上的导线，而且导线材料使用的是符合国标的产品。如果导线面积不够或材料的杂质太多，电阻值就较大，前面的护栏灯和后面的护栏灯就有较大的电压差，为了让后面的LED也能正常工作，就需要增加输入电压，这样无形中就增加了功耗，很多电能不是用于驱动LED，而是浪费在导线和恒流芯片上。一般来说，如果产品前后电压差超过15%，问题就很严重了，因为现在通用的恒流芯片都是有功耗要求的，电压高，功耗就大，如果功耗太大，热量散不出去就会导致芯片烧毁。这就是为什么很多采用级连方式的LED护栏灯都是前面灯管损坏得多的原因。

（8）散热

一般LED护栏灯外罩和底座完全是一体的，都是塑胶材料。当LED排布很密时，在通电热平衡后，LED的结温很高，就将造成LED的寿命急剧减少。实力强的公司在设计护栏灯外罩时会想法把LED的热量和恒流芯片地热量有效地传导到大气中去。底座使用铝材是比较好的解决方法，铝的热导系数高，能够将内部热量导出。另外，在设计时也要尽量将PCB靠近铝底座，最好是在注塑时铝底座就一起压制在里面，这样就不存在防水问题。

2.LED护栏灯的安装

安装护栏灯时，其电气连接如图6-5所示。

图6-5 LED护栏灯电气连接图

（1）在同一平面上安装

① 在需要安装护栏灯的地方，先用钉子把轨道固定起来，如图6-6a所示。每一段护栏灯排成一线，并在左边预留3mm的空隙，以备热膨胀之用，如图6-6b所示。

图6-6 轨道固定

② 把连接针插入LED灯管，并把灯体通过一个尾套。然后，把电源连接器连接灯体上，最后打上适量的密封胶水，如图6-7a所示。把LED灯管嵌入轨道中心，如图6-7b所示。

图6-7 将连接针插入LED管

③ 将灯罩插入轨道上，如图6-8a所示；连接尾套，并封上适量的密封胶水，如图6-8b所示。

图6-8 用胶水将轨道封住

（2）L形安装

在同一平面上拐角或者在两个相邻的拐角或者在室内屋角处拐角，都需要安装L形连接器。我们以在墙壁同一平面上拐角为例，介绍L形连接器的安装方法及技巧。

① 把轨道和L形接头安装在墙上，如图6-9a所示；把灯管嵌入轨道的中心，如图6-9b所示。

图6-9 安装L形接头

② L形接头盖在轨道的拐角上，如图6-10a所示；把灯罩插入轨道的上方，与拐角接头相连，如图6-10b所示。

③ 接尾套，封上胶水，如图6-11所示。

④ L形连接器用于立体的拐角连接如图6-12a所示，用于室内拐角的连接如图6-12b所示，安装方法与L形拐角类似，此处不再赘述。

图6-10 将轨道密封

图6-11 用胶水连接尾套

图6-12 安装L形连接器

3.LED护栏灯安装应注意的问题

1）先在墙体上打孔，装膨胀螺钉，再将LED护栏灯安装到墙体上，用自攻螺钉锁住；护栏灯之间的距离根据客户的要求而定，一般是1～3cm。

2）将LED护栏灯的信号线、电源线对接起来，信号线一般是四芯或五芯的公母插头；电源线是两芯的公母插。

3）安装电源（变压器或开关电源）：根据变压器的功率以及护栏灯的功率来计算每台变压器可以带多少条护栏灯，比如108灯的LED七彩护栏灯是10W/m；144灯的LED护栏灯是12W/m；若用400W的防水变压器，则可以带108灯36m管；144灯的则带32m管。若变压器可以带36m管；变压器则放在第18和19条中间，接两条线出来，每边各带18条。

注意：

变压器一般只用到80%～90%的功率；不管变压器的功率再大，每边接的管最好不要超过25m；因为电源导线有功率损耗；越到后面的LED护栏灯亮度越低。

4）LED护栏灯控制器的安装先装分控器，直接将分控器接在LED护栏灯上；信号接信号（五芯公母插），电源接电源（两芯公母插）；然后将分控器与主控器的信号对接，如果分控与主控的距离较远时可以用超五类网线连接起来，这样信号比较好；每个分控器只能带固定数量的LED数码管，一般可以带到100m；做楼体轮廓时，每一个分控器带一路；具体的情况根据LED效果图安装。分控器与主控器之间也采用超五线网线连接；网线都是八条线的，采用公母信号插与网线对接起来，现接到分控器上；不同回路的数码管之间的信号线需要断开。

5）通电，通信号：将变压器全部接到一条220V主电源上，然后采用一个断路器和时间开关；控制LED数码管（LED护栏灯）统一通电；然后将主控器上的插头插在220V的电源上。

6）系统调试：控制器和LED数码管（LED护栏灯）通电后；可能会有部分管的程序不动，或个别管不能正常运作；将不良的LED护栏灯取下，换上后备管，直到正常运作。

① 若LED数码管不能正常走程序，确认此管是否信号线有问题，请把不能运作的管换下，若恢复正常，就确认是此管问题，若不行，可以换个分控器试试，若无法解决安装中出现的问题，请与厂家联系。

② 因为LED护栏灯为电子产品，总会有一些不良品，会出现虚焊漏焊现象；另外防水处理是个很关键的因素，建议选购产品时把握好质量；若有不良品时请退回厂家维修。

③ 单色或是内控护栏灯的安装比较简单，直接接在对应的电源上就行了；这里还要提到的就是内控编号LED护栏灯的安装：内控编号护栏灯的安装必须按管的顺序一个一个安装；如果不按顺序安装，最后会出现整体不同步现象。

④ LED护栏灯一般安装在建筑物墙体上，因此安装成本较高，且具有一定的危险性。如果有坏管了，需要吊人或架脚手架上去拆换；所以建议选购优质的产品，以减少维护成本。

LED护栏灯（管）的设计与组装优化

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