หลังจาก 10 ปีของการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ไฟ LED ได้เข้าสู่ขั้นตอนการส่งเสริมอย่างรวดเร็ว และการประยุกต์ใช้การตลาดค่อยๆ ขยายจากภาคใต้เริ่มต้นไปยังภาคกลางและภาคตะวันตก อย่างไรก็ตามในการใช้งานจริง เราพบว่าผลิตภัณฑ์ไฟส่องสว่างภายนอกอาคารที่ใช้ในภาคใต้ได้รับการทดสอบอย่างดีในภาคเหนือโดยเฉพาะภาคตะวันออกเฉียงเหนือ บทความนี้วิเคราะห์ปัจจัยสำคัญบางประการที่ส่งผลต่อแสง LED ในสภาพแวดล้อมที่หนาวเย็น ค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้อง และในที่สุดก็นำเสนอข้อดีของแหล่งกำเนิดแสง LED ออกมา
ประการแรก ข้อดีของไฟ LED ในสภาพแวดล้อมที่เย็น
เมื่อเทียบกับหลอดไส้ดั้งเดิม หลอดฟลูออเรสเซนต์ และหลอดปล่อยก๊าซที่มีความเข้มสูง ประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์ LED จะดีกว่ามากที่อุณหภูมิต่ำ และอาจกล่าวได้ว่าประสิทธิภาพทางแสงนั้นยอดเยี่ยมกว่าที่อุณหภูมิปกติ สิ่งนี้สัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับลักษณะอุณหภูมิของอุปกรณ์ LED เมื่ออุณหภูมิทางแยกลดลง ฟลักซ์การส่องสว่างของหลอดไฟจะเพิ่มขึ้นค่อนข้างมาก ตามกฎการกระจายความร้อนของหลอดไฟ อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อสัมพันธ์กับอุณหภูมิแวดล้อมอย่างใกล้ชิด ยิ่งอุณหภูมิแวดล้อมต่ำเท่าใด อุณหภูมิของทางแยกก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น นอกจากนี้ การลดอุณหภูมิทางแยกยังช่วยลดกระบวนการสลายแสงของแหล่งกำเนิดแสง LED และทำให้อายุการใช้งานของหลอดไฟช้าลง ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่
ความยากและมาตรการแก้ไขของหลอดไฟ LED ในสภาพแวดล้อมที่เย็น
แม้ว่า LED เองจะมีข้อดีมากกว่าในสภาพอากาศหนาวเย็น แต่ก็ไม่อาจมองข้ามได้นอกจากแหล่งกำเนิดแสง หลอดไฟ LED ยังสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับกำลังขับ วัสดุของตัวโคมไฟ และสภาพอากาศที่มีหมอกหนา รังสีอัลตราไวโอเลตที่รุนแรง และสภาพอากาศที่ครอบคลุมอื่นๆ ในสภาพแวดล้อมที่หนาวเย็น ปัจจัยต่างๆ ได้นำความท้าทายและปัญหาใหม่ๆ มาประยุกต์ใช้แหล่งกำเนิดแสงใหม่นี้ โดยการชี้แจงข้อจำกัดเหล่านี้และค้นหาวิธีแก้ไขที่เกี่ยวข้องเท่านั้น เราสามารถให้ข้อดีของแหล่งกำเนิดแสง LED อย่างเต็มที่และส่องแสงในสภาพแวดล้อมที่หนาวเย็นได้
1. ปัญหาการเริ่มต้นที่อุณหภูมิต่ำในการขับเคลื่อนแหล่งจ่ายไฟ
ทุกคนที่พัฒนาระบบจ่ายไฟจะทราบดีว่าการสตาร์ทแหล่งจ่ายไฟที่อุณหภูมิต่ำเป็นปัญหา เหตุผลหลักคือโซลูชันด้านกำลังไฟฟ้าที่มีอยู่แล้วส่วนใหญ่ไม่สามารถแยกออกจากการใช้ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์อย่างกว้างขวาง อย่างไรก็ตาม ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำต่ำกว่า -25 องศา C กิจกรรมอิเล็กโทรไลต์ของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าจะลดลงอย่างมาก และความจุของตัวเก็บประจุจะลดลงอย่างมาก ซึ่งทำให้วงจรทำงานผิดปกติ เพื่อแก้ปัญหานี้ ขณะนี้มีวิธีแก้ปัญหาสองวิธี: วิธีแรกคือการใช้ตัวเก็บประจุคุณภาพสูงที่มีช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้างขึ้น ซึ่งแน่นอนว่าจะทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้น อย่างที่สองคือการออกแบบวงจรโดยใช้ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งรวมถึงตัวเก็บประจุแบบเซรามิกเคลือบ และแม้แต่รูปแบบการขับเคลื่อนอื่นๆ เช่น ไดรฟ์เชิงเส้น
นอกจากนี้ ภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ ประสิทธิภาพการต้านทานแรงดันไฟของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปจะลดลง ซึ่งจะส่งผลเสียต่อความน่าเชื่อถือโดยรวมของวงจร ซึ่งต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษ
2. ความน่าเชื่อถือของวัสดุพลาสติกภายใต้แรงกระแทกที่อุณหภูมิสูงและต่ำ
จากการทดลองที่ดำเนินการโดยนักวิจัยที่สถาบันวิจัยบางแห่งทั้งในและต่างประเทศ วัสดุพลาสติกและยางทั่วไปจำนวนมากมีความเหนียวไม่ดีและมีความเปราะบางเพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิต่ำต่ำกว่า -15 องศาเซลเซียส สำหรับผลิตภัณฑ์ LED กลางแจ้ง วัสดุโปร่งใส เลนส์ออปติคัล ซีลและชิ้นส่วนโครงสร้างบางส่วนอาจใช้วัสดุที่เป็นพลาสติก ดังนั้นคุณสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิต่ำของวัสดุเหล่านี้ต้องได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบ โดยเฉพาะส่วนประกอบที่รับน้ำหนัก เพื่อหลีกเลี่ยงหลอดไฟในสภาวะแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำจะแตกหลังจากถูกกระแทก ลมแรงและการชนกันของอุบัติเหตุ
นอกจากนี้ โคมไฟ LED มักใช้ชิ้นส่วนพลาสติกและโลหะร่วมกัน เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของวัสดุพลาสติกและวัสดุโลหะมีความแตกต่างกันมากภายใต้อุณหภูมิที่แตกต่างกันมาก ตัวอย่างเช่น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของโลหะอลูมิเนียมและวัสดุพลาสติกที่ใช้กันทั่วไปในหลอดไฟต่างกันประมาณ 5 เท่า ซึ่งอาจทำให้วัสดุพลาสติกแตกหรือช่องว่าง ระหว่างคนทั้งสอง หากเพิ่มขึ้น โครงสร้างซีลกันน้ำจะถูกยกเลิกในที่สุด ซึ่งจะทำให้เกิดปัญหากับผลิตภัณฑ์
ในภูมิภาคเทือกเขาแอลป์ ตั้งแต่เดือนตุลาคมถึงเมษายนของปีถัดไป อาจเป็นช่วงฤดูหิมะและน้ำแข็ง อุณหภูมิของหลอดไฟ LED อาจต่ำกว่า -20 องศาในช่วงเย็นก่อนเปิดหลอดไฟในตอนเย็น และหลังจากเปิดไฟในเวลากลางคืน อุณหภูมิของตัวหลอดไฟอาจเพิ่มขึ้นเป็น 30 องศา - 40 องศาเนื่องจากความร้อนของหลอดไฟ สัมผัสกับวงจรช็อตที่อุณหภูมิสูงและต่ำ ในสภาพแวดล้อมนี้ หากการออกแบบโครงสร้างของโคมไฟและปัญหาการจับคู่วัสดุต่างกันไม่ได้รับการจัดการอย่างดี ก็จะทำให้เกิดปัญหาการแตกร้าวของวัสดุและความล้มเหลวในการกันน้ำที่กล่าวถึงข้างต้นได้ง่าย
