如何进一步提高LED交通信号灯安全及可靠性
如何进一步提高LED交通信号灯安全及可靠性
目前，LED交通信号灯正在我国迅猛发展并基本取代传统白炽灯信号灯。我市在1992年开始使用自己研发的LED 交通信号灯时，就已经采用了简单光控节能措施。据我了解，在我国目前所使用的各类LED交通信号灯中采用光控节能信号灯比较少，即便采取光控电路，工作原理也基本一样，即环境照度强时，信号灯就正常亮，反之则暗，以达到节能目的。特别是夜间，不仅节能，还可以降低刺眼、模糊的弊端。但是，这种光控原理存在一个弊端，即雾天或沙尘天气视线不好时，信号灯也会降低亮度，这样就适得其反。因此，沙尘或雾天多的地区不宜使用。目前所使用的LED信号灯还存在一种弊端，即时间长了以后（远未到质保期），其亮度衰减比较大（衰减多少视LED质量），而且坏点增加明显。这种现象在我市比较明显，严重影响了信号灯的功效。为此我处花费较大精力更换维护这些坏点严重的信号灯。通过分析各厂家生产的LED信号灯，发现LED管子的电路组成大都是并、串混联电路。由于LED的非线性及生产工艺不能确保LED管子的压降一致性，多只LED 管子并联后，容易发生压降低的管子率先损坏。如果损坏的管子开路，此时其余管子就得分担损坏管子的工作电流，并且重复上述过程，从而各个击破，加快了信号灯的早衰损坏；如果损坏的管子短路，则所有并联的LED管子都熄灭，也会加快信号灯的过早损坏。这种情况使得LED信号灯比预期的效果及可靠性差了许多。目前，LED信号灯大多是采用注塑成型外壳，时间长了容易老化，拆移信号灯或较强震动，灯壳容易破损。另外，注塑外壳是绝缘的，四周装饰边是金属材料。信号灯固定后，金属材料的装饰边是与杆件绝缘的。这样就有一个问题，当雷雨季节到时（武汉地区），城郊边缘地区的信号灯因周边几无高层建筑等有避雷装置的建筑，信号灯暴露在较空旷的地面，容易遭受雷击。我处这些年已经发现多起因雷击损坏信号灯元器件事故。下面谈一下我个人对改进这这些问题应采用的方法，供参考。
1、如何解决白天视线不好时的亮度保持问题：如采用光控电路时要同时增加时钟电路，在夜间让光控电路启用。这样就可以扬长避短了。夜间LED管子工作电流可以降低至正常电流的1/3。如果设计一只正常工作的LED管子安置在电路板背面（或封装避光），采样其亮度的变化，可以使整灯的亮度基本保持恒定，直到报废为止。
2、无论何种类型的LED 灯，最好采用LED管子单只串联恒流开关电源电路，而不要采取局部并联电路以及变压器降压电路。因为，单只LED管子串联时，电流都恒定一样。即使哪只单管个体发生损坏，且无论是开路还是短路，都不会影响其它LED管子的正常工作。下面就来解释一下其中工作原理：短路就不需多说了，因是恒流电源，坏管子就当导线吧。当一只或几只LED管子开路时，在开关电源高压下，它们都会被强行击穿导通，而不会影响其它LED管子正常工作。这是我多年前做实验并证实是非常行之有效的。由于人行灯所用LED数量少，可以设计一个支路。当LED数目较多时，可以采取2支路或3支路大并联方式，这样不仅确保每个支路电压的独立性（以利坏管击穿导通），还可以提高整灯可靠性（相当于并联灯丝）。当某个支路损坏时，其它支路还可以维持工作而不至于整个灯都熄灭而影响道路交通安全。电路示意图如下：
3、如何避免LED信号灯电路遭受雷击损坏：由于交通信号灯是要求安全性、可靠性比较高的产品，其外壳最好采用防锈金属材料，不仅耐用且可以避免雷击损坏电路元件（由导线引入雷击除外）。如果采用注塑外壳，四周金属装饰边应与金属固件连接，将雷电电流旁路，由灯杆基础接地装置导入大地。一般来说，灯杆应设置避雷装置，但实际上好多灯杆都没有考虑到避雷装置，特别是长臂杆，灯的数量较多，有避雷装置也难免遭雷击。
因水平不高，见识有限，不当之处请专家、老师指正。
武汉市交通管理局设施处
2010-11-26
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