LED护栏管在道路安全中的应用

由于LED灯带能做出单点控制，制作出更加复杂的效果，也同时为了满足人们对亮化工程的更高的效果的要求，从而出现一种新型的LED产品——LED护栏管。

图10-11　LED护栏管

LED护栏管就是将LED按一定的顺序排列在PCB线路板上面，加上一定的控制电路，再加上防水防尘的罩子，罩子间以电线相连，一般用在栏杆上面，用于城市亮化工程，所以叫护栏管，如图10-11所示。它是由LED发光体、PCB线路板、电子控制线路、外壳、连接线和接头组成。

一、LED护栏管组成

1.LED发光体

LED发光体的亮度是由LED芯片裸芯亮度和灯体封装外形决定的，它的寿命是由LED芯片工作环境和品质决定的。这里要特别说明的是，现在LED护栏管所用的LED芯片标准尺寸一般为：红色、黄色12mil，蓝色、绿色14mil，但也有用8～10 mil芯片的。不同尺寸的芯片发光亮度可以一样，但其寿命就完全不一样，因为单位面积芯片的过电量越大其寿命越短，这也是同样亮度发光二极管价格不一样的原因。

2.PCB电路板

电路板作为光源的载体直接影响灯具的寿命和故障率。LED护栏管的所有电子线路都在PCB电路板上，如图10-12所示。它的材质和加工工艺将直接影响产品的品质和寿命。电路板材质分为全玻纤、半玻纤、纸板三种。LED护栏管的标准材料应为全玻纤双面板，如采用半玻纤或纸板单面板其后期焊接品质和防潮、抗老化能力以及电性都将大打折扣。

图10-12　LED PCB电路板

3.电子控制线路

电子控制线路在护管里面是比较复杂的技术，它决定LED的发光强度，LED发光寿命，护栏管的效果等关键方面。控制方案按护栏管的要求一般是单色常亮和七彩变化的亮灯形式。单色的方案我们加上一般的直流电源电路就可以。七彩变化简单的控制方法常用CD4060加三极管或是CD4060加CD40174，频率时序用电网的50Hz。也有用单片机程序的方式。根据我们制作经验，用单片机加595电路用串口形式接线最少，成本较低，而且使用灵活，成本、可靠性、电磁兼容性等问题都解决得较好。

4.外壳

外壳作为灯具产品的混光层和保护层，也影响到灯具产品的效果和寿命。现在所用的工程塑料一般是PC（聚碳酸酯），它的抗老化、防紫外线、抗冲击效果是最好的。也有用PMMA（亚克力）的，其耐候性稍差一点，且脆性较大易碎。PC材料本身是无色的，根据需要添加不同的色剂就可加工出不同颜色的PC管。一般常用PC管为透明和乳白两种，如图10-13所示。透明管亮度较乳白色高，但乳白色混色性优于透明管。

5.连接线和接头

护栏管连接头我们通常要求要达到防水等级为IP65以上的要求，不然就会对护栏管的质量产生影响。一般为二芯、三芯、四芯、六芯的比较多，各个厂家生产的接头结构也会不一样，在选择线径电源线的要求最好能够在1mm2以上。

图10-13　LED护栏管外壳

图10-14　LED护栏管连接线和接头

二、基本参数

LED护栏管的基本参数包括：

（1）电压。

LED护栏管的电压有220V、110V、36V、24V、12V几种，所以应该按照额定电压选择电源。

（2）工作温度。

因为护栏管通常用在户外比较多，所以这个参数就显得比较重要，对温度的要求也比较高，一般情况要求的户外温度在-40℃～+60℃都可以工作。

（3）LED灯珠数。

通常LED灯珠数就决定LED护栏管的价格，这个参数没有特殊的要求，如果要求比较高的地方，尽量选择LED比较多的护栏管。通常的规格有：96粒/108粒/144粒。

（4）壳体颜色。

在选择LED护栏管的时候要根据实际性来定壳体颜色，通常有乳白和透明两种，一般情况乳白看起来效果会好一点，也要看个人的喜好而定。

（5）防护等级。

这个是护栏管的重要参数，也是影响目前护栏管质量的重要指标，我们要进行严格的要求，在户外使用，要求防水等级都要在IP65以上是最佳的，还要要求有相关的耐压、耐碎裂、耐高低温、耐燃、抗冲击老化等级。

（6）控制方式。

对护栏管来说目前有两种控制方式：内控和外控两种。内控就是不用外接控制器，设计人员把控制系统设计在护栏管里面，程度效果是不能改变的。外控就是外接控制器，其效果可以通过调整主控的按键而改变效果。通常在大型工程上面，客户要求可以自己改变效果。

（7）产品尺寸。

通常分为：T型，D型和圆型。按其长度可以分为：30mm、50mm、80mm、100mm。

（8）颜色规格。(www.xing528.com)

3段、6段、8段、16段、32段全彩颜色、七彩颜色、红、黄、绿、蓝、紫、白等颜色。

以上的参数是选择LED护栏管的时候必须考虑的参数。在选择护栏管的时候常会说到3、4、8、12、16、32段这样的名词，那什么叫做段呢，又怎么区分有多少段呢？

以12段为例，护栏管是12段的就是12点，12点*RGB的像素点，简单来讲就是护栏管可以把它分12节，每一节是一个单独的单元，可以进行单独的控制。如果用护栏管来做一个屏幕，就要求段数越多越好。如果你是做技术的，要区分有多少段就很简单，做寄存器芯片的个数，就可以了，如果你不是做技术的，那怎么办呢？告诉大家一个很简单的方法，只要找一个能够实现流水效果的控制器，接上一根护栏管，调到流水单色流水模式，把速度调到最慢，看分几节才流完整个护栏管，其中的几节就是几段。是不是很简单，但前提是你得有一个有流水效果的控制器。

三、LED护栏管可靠性方案

下面对提高护栏管可靠性问题的几个大的方面进行一个详细的说明。

1.防水

LED护栏管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和合格品相比要差很多倍。

2.防紫外线

LED护栏管由于要求混光防雨，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护栏管很多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。

3.防热胀冷缩及内应力造成开裂

这是外罩的问题，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护栏管一般工作在室外，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。

4.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，前面的护栏管和后面的护栏管就有较大的电压差，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。一般来说如果设计的产品前后电压超过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。这就是为什么很多级连的LED护栏管都是前面损坏得多的原因了。

5.散热

这不仅体现的是成本问题，更多是体现一个企业的技术实力。一般LED护栏管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的结温已经很高了，就将造成LED的寿命急剧减少。实力强的LED护栏管公司肯定会有热设计人员，在设计护栏管外罩时就会想法把LED的热量和恒流芯片的热量有效的传导到大气中去。底座使用铝材是比较好的解决方法，铝的导热系数高，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不存在防水问题。

6.灌封胶的选用

合格的灌封胶应具有以下的特点：①黏接力密封性能强，能提高产品的粘接性能。②对PC管无腐蚀和改性。市场上的有些胶水，在使用后可能改变PC管的分子结构，大大削弱了PC管的硬度和抗外力性能，容易变脆、开裂，从而缩短护栏灯的寿命。③环保无毒无害。满足目前出口电子产品对产品的环保要求越来越严格的趋势。④黏度适中。防止在粘接过程中有流淌的现象，从而影响密封效果。⑤抗老化性能优良，长久使用本身不会变色或造成灯管变色。⑥耐温性能稳定。能保证产品的耐温性能，能解决长期在北方寒冷的天气和南方湿热的环境下使用时的脱落问题。⑦要有优良的导热性能，能够把光珠或电路上的热量传导出去。

四、LED护栏灯和控制器安装说明

只要能够把上述的问题好好地处理了，产品的质量就会有很大的提高，下面再对工程安装方面的几个问题也来进行一次全面性的讨论。

需准备的材料包括：LED护栏灯、护栏灯安装卡子、防水变压器、LED护栏灯主控器、LED护栏灯分控器、公母插头、超五类网线、两芯电源线、自攻螺丝、膨胀螺钉等。

安装步骤：

第一步：先将LED护栏灯安装到墙体上：在墙体上打孔，装膨胀螺钉，再装LED护栏灯，用自攻螺丝锁住；护栏灯之间的距离根据客户的要求而定；一般是1cm到3cm之间。

第二步：然后将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。

第三步：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：①变压器一般只用到80%到90%的功率；

②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；

第四步：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将远时，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，每一个分控带一路；具体的情况根据LED效果图安装（生产厂家会帮您算好要多少分控，每个分控带哪一路，一般会有安装图纸）。分控与主控之间亦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，现接到分控上；不同回路的数码管之间的信号线需要断开。

第五步：通电，通信号。

将变压器全部接到一条220V主电源上，然后采用一个空气开关和时间开关；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。

第六步：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。

注：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。

④LED护栏灯，LED护栏灯一般安装要在楼体上，安装成本比较高，具有一定的危险性；如果有坏管了，需要吊人或脚手架上去拆换；所以建议选购优质的产品的，减少的维护成本。