霓虹燈如何面對L E D的挑戰

從上世紀九十年代開始，隨著我國經濟的快速增長和人民物質生活水平的不斷提高，城市化建設的日臻完善，霓虹燈行業得到了空前的發展。市場對霓虹燈的質量要求越來越高，需求量也愈來愈大。一大批優秀企業和科研院所致力於高科技霓虹燈材料和技術的研發，特別是霓虹燈全彩色電腦數字控制器、節能霓虹燈電子電源、規模化生產的霓虹燈設備、稀土粉霓虹燈管等優質霓虹燈材料的成功研發，霓虹燈產品的生產逐漸的標准化，品種和規格不斷多樣化和系列化，適用於室內室外各種場所使用的產品層出不窮，使霓虹燈行業進入了一個空前的繁榮時期。霓虹燈無論在需求量，還是在新技術的開發成果上，都走在了世界的前列，得到了全世界同行的認可，近幾年霓虹燈產品大量出口，足以見證我國霓虹燈行業的輝煌成果。
由於我國經濟的高速發展，2003年下半年起，國內出現用電緊張，作為廣告裝飾燈、景觀燈使用的霓虹燈，政府對它的使用作了相應的限制，霓虹燈市場受到了直接的影響。而LED(LightEmit—tingDiode)光源作為一種高效節能，長壽命低維護，環保型新型光源技術的逐漸成熟，在照明市場的前景全球矚目，將給裝飾照明領域帶來一場新的革命，我國將它作為能源戰略的一部分，列入了國家科技部“863”計劃，它將成為2l世紀新一代光源，部分取代白熾燈、熒光燈和高壓氣體放電燈等傳統光源。LED光源無論從價格、用途、性能等方面都已接近霓虹燈，霓虹燈已首當其沖面臨它的嚴峻挑戰，我們必須迎接挑戰。
LED光源當前還存在著價格較貴、技術尚未完全成熟等原因，要代替傳統光源，還需經歷一個較長的過程。但是，要代替自動化生產水平不高，綜合成本還較高的霓虹燈產品已經成為現實。．
我們對LED光源和霓虹燈經過了多年的研究和生產，對兩種光源的特性和市場進行了如下總結：
一、霓虹燈與LED光源比較
霓虹燈是一種低氣壓冷陰極輝光放電光源，燈管采用玻璃外殼塗熒光粉，高溫封接，真空後充入惰性氣體和水銀燒結而成，它不同於熱陰極燈，沒有鎢絲，抗震性較好，發光效率較高，壽命較長，理論壽命可達30,000小時，光源可以頻繁亮滅，而不影響燈管壽命，顏色豐富、色彩鮮艷。該光源還停留在半自動化、半手工或純手工生產階段。
LED光源是固體光源不需要充氣，不需要玻璃外殼，抗沖擊性好，抗震性好，不易破碎，便於運輸，光源單元較小，使用范圍廣，發光效率更高，更節能省電，壽命更長，理論壽命可達lO萬小時，光源可以頻繁亮滅．而不影響光源壽命，顏色豐富、色彩鮮艷，是不含水銀的環保型光源。該光源已規模化、自動化生產。
綜上所述，霓虹燈所具備的所有優勢，均已被LED光源所涵蓋，只要LED光源的應用技術得到進一步提高，產品成本進一步降低，可完全代替霓虹燈。
二、LED電源與霓虹燈電源比較
LED光源采用低壓直流供電，絕緣處理比較方便。通常采用開關電源或交流220V整流、電阻限流方式供電，具有靈活性大，使用范圍廣，安裝方便的優點。但由於采用低電壓供電，電源輸出電流較大，要求載流導體的截面積較大，增加了LED光源在戶外使用的難度。許多業內人士認為LED產品應直流穩壓或恆流供電，只有這樣才能保證LED的使用壽命，其實，這是一個認識誤區，只要選擇合理的電路參數，使LED幾個關鍵的參數不超過其極限值，即使采用220V交流整流、電阻限流供電，也不會影響其使用壽命。片面追求所謂的直流是不必要的，只要觀察一下LED的工作過程，即可明白其中的道理，LED要產生漸亮、漸暗、混色等動態效果，就必須通過占空比控制，而通過占空比控制的電流，就已經不是所謂的恆流了。其次，LED產品在亮化、景觀工程中應用，均有一個顯著的特點，那就是非標設計，常常需要根據工程的實際需要，量身定做，供電方案的選擇，也不例外。
霓虹燈采用高壓供電，最常用的是漏磁式電感變壓器和高頻高壓霓虹燈電子電源，由於高頻高壓霓虹燈電子電源在我國開發較早，技術已相當成熟。性能穩定可靠，它還具有重量輕、節能高效、價格低廉等優勢，已在霓虹燈領域占據了主導地位。由於是高壓低電流輸出，安裝絕緣要求較高，但在戶外使用時，它具有防水性好，低電流載流要求不高，具有無可
比擬的優勢。
三、LED光源與霓虹燈的控制技術比較。
由於LED光源采用低壓直流供電，它具有負載小、干擾弱的特點；霓虹燈采用高頻高壓供電，負載大、強干擾的特點。從理論上來講，LED的控制技術比霓虹燈的控制技術更容易實現。但霓虹燈的控制技術已相當成熟；而LED的控制技術現在市場上是魚龍混雜。霓虹燈通常采用已經成熟的“並行”控制技術，而LED市場“串行”“並行”兩種控制技術都在采
用。
四、LED光源與霓虹燈的質量穩定性比較。
LED光源被廣泛應用於實際照明工程中是近幾年的事，由於LED光源的生產廠家良莠不齊，技術不規范、生產經驗的嚴重缺乏等原因，導致了LED光源質量的穩定性差；而霓虹已有百年歷史，生產技術、生產經驗、行業管理都已相當健全，使霓虹燈質量已相當穩定。
五、LED光源與霓虹燈的價格比較。
LED光源綜合價格還高於霓虹燈的綜合價格，但紅色、黃色LED在某些領域使用其綜合成本已低於霓虹燈。
六、LED光源和霓虹燈戶外使用性能的比較。
由於LED光源需要安裝在線路板上，並且采用低壓直流供電，如果線路板遇到水，線路板上的錫和銅條在直流電的作用下，形成一個電解池，線路板上的錫不斷被電解，最後導致整塊線路板損壞。LED燈具的防水性是LED燈具在戶外使用最致命的缺點。而霓虹燈是高壓低電流供電，即使燈管浸在水裡，也不至於損壞霓虹燈。LED光源不能直接裝在戶外，需要有防水的外殼保護，而霓虹燈可以直接安裝在戶外，從以上幾點講，LED光源要完全代替霓虹燈在戶外使用還需技術、材料、工藝的進一步完善。
七、LED光源的市場現狀
LED光源具有無可比擬的性能優勢。特別是近幾年的電力緊張和國家對節能光源的高度重視，LED光源在各個領域使用的年增長率達到30％一40％，像傳統以霓虹燈為主導的景觀工程、廣告燈具、裝飾燈具等市場不同程度地被LED光源擠占。
基於對LED產品的深入研究和市場開發，主要得出以下認識：LED光源在室內亮化工程中，由於它的單元小、控制方便已有代替霓虹燈的趨向，有可能成為室內裝飾的主導光源。
在戶外景觀工程中，由於LED燈具防水性較差，且生產工藝簡單，大批劣質、低檔LED進入市場，已導致市場對LED產品的質量的不信任，LED光源在戶外要代替霓虹燈還需要一個過程，但LED光源在戶外還不能代替霓虹燈，並不是LED自身的原因，主要是以下一些技術、經驗和成本等因素：LED芯片選擇不當的原因
在選擇LED芯片時，必須選擇原裝正品方片，而很多不規范的小企業為了降低成本，論斤購買邊片、次品片後灌封生產，這類LED光源如果進入市場，其結果可想而知。同樣的LED光源選擇芯片面積的不同，可靠性也相差甚遠，如：現在市場上LED光源芯片的面積有9mil一14mil，9rail的面積是8l平方mil，14mil的面積是196平方mil，用同樣品牌的芯片生產的LED光源。選用了不同面積的芯片其成本也會相差一倍多。而LED芯片面積選擇太小，就會造成芯片內阻增大，在LED光源使用時，發熱增大，LED壽命大大縮短。
LED亮度的離散性的原因由於LED亮度的離散性較大，因而我們還應注意LED的亮差問題，我們選擇某品牌的紅、綠、藍三色LED光源各l00,000顆進行測試，同一批LED，其最高亮度與最低亮度之比近2倍!這樣的LED用在單色的燈具上影響不太明顯，但用在具有合成顏色的燈具上時，即會出現明顯的色斑，這是由於人的視覺對亮度不敏感卻對顏色非常敏銳的緣故。有的廠家已注意到這個問題。把不同亮度的LED做到不同的燈裡面。但這樣又造成燈具與燈具之間出現明顯的色差。解決的辦法只有一個，那就是對LED進行篩選，盡管這將導致成本增加。而市場上很多生產廠家，因為成本原因不能對LED進行篩選。
生產工藝的原因LED產品的質量，除了選用高品質的光源，合理的電路結構外，制作工藝及生產過程也至關重要。眾所周知，LED產品極易受到靜電損害，生產過程應做好靜電防護．許多廠家在這方面也是不遺余力，如帶靜電環、帶靜電手套，穿防靜電服，使用離子風機，工作台接地等，然而，一個重要環節卻因條件限制而被忽略一焊接設備，由於許多廠家仍使用廉價的浸焊工藝，因而從插件完畢到焊接之間的中轉儲運不可避免，而產品在此過程也是極易受到靜電損害的，同時，浸焊工藝不能滿足LED對焊接溫度及焊接時問的要求，因而其產品質量及使用壽命無法得到保證。我們建議，有條件的應使用波峰焊接設備，這樣，既容易實現全程靜電防護，又能滿足LED對焊接溫度及時間的要求，有效地保證LED產品的質量。
控制技術選擇的原因
目前，LED亮化及景觀工程使用的“串行”控制技術，基本可分為兩類，一類以“串入並出”方式工作，數據從“起點”一直“串”至終點，此類燈具的優點是每只燈具都是通用的，安裝方便，同時，可為工程配備少量的備用燈具，方便日後維護；另一類以“編碼尋址”方式工作，每只燈具均設置唯一的地址，數據傳送給地址與之相符的燈具，此類燈具的優點不明顯，缺點卻顯而易見——燈具不通用，安裝使用不方便，無法配備備用燈具。一旦燈具出現問題，必須要求廠家生產相同地址(編號)的燈具，造成工程修復的延誤。兩類“串行”控制技術，其控制數據均以“串行”方式傳送，均有使用訊導線少的優點，然而，優點有時正是其缺點：燈具間的數據線是以串聯方式連接的，每只燈具均有兩個數據接口(一進一出)。由於備燈具共用數據及控制信號，使其接頭既怕接觸不良，又怕進水(接觸不良造成數據傳
輸中斷，進水則造成數據信號短路)，因而，在戶外環境大系統應用時，可靠性較差(因其接頭眾多，接頭接觸不良及進水難以避免，且發生故障時，難以判明故障部位)。同時，由於其工作時大量數據高速傳輸，因而其抗干擾能力較弱，穩定性差，嚴重時甚至影響顯示效果。如