浅析LED广告和LED模组起火的原因

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1、浅析 LED 广告 和 LED 模组 起火 的 原因 一直以来，LED 产品都给人以节能，安全的认知，但 LED 产品带来的各种火灾事故 却层出不穷!触目惊心！ 本文讲述LED 模组这一广告业界最常用的产品为什么会起火， 为 什么说 它火灾的可能性 比中六合彩的几率要高！ 一层层褪去它们安全的外衣 。电压低 就一定安全吗？ 手机电池电压才3.7V ， 可这几年， 三星、 小米、 苹果.，都 发生过起火，甚至爆炸!LED 模组电压虽然只有 12V，但起火或许是早晚的事! 本号前文曾分析过 手机起火的原因是 “热失控” ， 请参阅 从手 机起火爆炸分析低压 的LED 模组为什么会起火 。 得出的结

2、论是安全来自于 电路结构设计。 传统 LED 模组只有 12V 电压，之所以会起火发生火灾，就是因为模组故障出现了“热失控” ，而且模组电路 中没有 任何可以避免发生“热失控”的电路。故障模组温度 会越来越高， 如果是在楼盘 灯光字上， 最终就会点燃喷绘布，喷绘布点燃塑胶网，阻燃网也会烧起来！ 因为有燃烧 物在持续供给阻燃网燃烧 热力。如果是在发光标识上，燃烧的 LED 模组会点燃外面的亚 克力(PMMA 是易燃物)，最终酿成火灾。 为什么传统模组会出现“热失控” ？这就要从它们的结构电路来分析，下图是传统 几种滴胶LED 模组： LED 模组的结构其实很简单， 都是 由两到六颗 LED 灯珠

3、(超高亮发光二极管)和分压限 流电阻 焊接在电路板上(电路板： 绝缘板状材料表面附着一层极薄的导电铜箔， 亦称覆铜 板)， 再将 该 电路板卡到一个塑料底壳里， 两端分别焊上正负串接 电线， 接下来 组装方式 有三种：灌胶将塑料底壳，电路板固定到一起并保护防水，这 就是灌胶模组；有的加上 一片透明塑料盖子盖住电路板再灌胶防水，叫 透镜模组；现在也有把塑料底壳和透明塑 料盖子一起注塑 密封成型的，叫注塑模组。 下图：滴胶加透镜LED 模组 下图：注塑无透镜模组 下图：注塑透镜模组 无论是灌胶模组，加透镜模组，注塑模组，它们的 电路结构都是一样 的。 如下图：三灯LED 模组电路结构 图 从 原理

4、图可以看出， 来自电源的直流电通过电线进入电路板焊锡点后(图中标有+ 、- 的圆点)， 一部分流过LED 灯珠和电阻构成的串联电路 与正负极形成一个回路 ， 点亮三颗 LED 灯珠 ，该部分的电流一般仅有 20mA60mA；一部分电流流过电路板上的覆铜层(图中 上下最粗的线) 到另一端的焊锡点进入下一个模组的串接电线并给下面的众多模组供电， 该部分的电流按串接模组数量的多少来算， 一般有 1A5A。 当你接上一串 LED 模组后， 每 一个模组都是通过模组间的串接电线和每个模组电路板上的导电覆铜层来得到供电 的。 用过LED 模组的人都知道， 像图上这种三 灯模组， 最多只能串接 20 个，

5、否则多接的模组 就会越来越 变暗， 原因是 压降或者称为线损压降。 为什么会有明显的 变暗， 线损压降呢？ 原因有三：1、LED 灯珠是对电压敏感的 元件， 电压稍微下降， 亮度就明显变暗(驱动电流 变小) ； 2、 12V 电压本身就不高， 一点线损就会造成较大的电压降低， 比如变成10V， 9V； 3、 最关键的， 电路板上的覆铜层是非常薄的， 通常只有 0.01mm， 如此薄的铜层， 再加上 宽度又很小， 其导电截面积是极小的 ，所以电路板上这一段 覆铜层电路相比串接电线， 电阻就大很多！ 有兴趣的同学可以计算一下：即使 把整个电路板都做成覆铜层，它的电 阻也是远远大于串接电线的。 传统

6、LED 模组为什么会起火？通过上面的模组电路结构分析，我们假设在一长串模 组中， 有一个模组发生了短路故障(故障原因非常多 ， 比如串接电线碰头， 灯珠被静电击 穿短路，户外雷电 瞬间大电流击穿模组电路 ，端部焊锡点腐蚀连通、 劣质模组的焊锡搭 接等等 等)。 当某个模组短路后， 其后段的串接模组 上的串接电线和每个模组电路板覆铜 层上的电流就会升高很多。这时候由于覆铜层本身电阻较大，使整个回路中电流并没有 大到让电源(一般用恒压的开关电源)启动过载保护，电源 仍然持续供电，覆铜层这时就 变的像电炉丝一样 了，持续发热升温， 要到它熔化后才会断开故障回路！ 铜的熔点很高 (1083 )，如果等

7、到这个温度，可想而知， 它周围的一切 都已经烧起来了。 可见，这些 LED 模组在发生任何可能情况下的短路或过载故障时，模组本身没有任何应对措施。 LED 模组为什么会起火？ 通过上述分析可知， 现在的这些 LED 模组， 由于其电路结构 的局限性， 发生起火的可能性其实蛮大的， 再加上一个楼盘灯光字或是大型内发光标识，动辄就是上万个LED 模组，发生起火火灾的概率肯定比中六合彩高得多。 业内发生起火 事故相当普遍。 下图：一个中等大小的内发光字就需要大量的 LED 模组所以用这种 结构的 模组，无论是灌胶模组、透镜模组、注塑模组， 再配上比较劣质 的电源，那么发生火灾， 只能说： “你等着

8、” 电压低就一定安全吗？其实安全与否和电压高低没有关系 ，而关键在于电路结构 。 我们日常家用的电压是 220V，但我们的日常电路中有很多保护措施，比如防止短路起火 的保险丝，防止过载起火的自动空气开关，防止触电的漏电保护开关等等。它们都会在 电路出现故障时， 瞬间断开电路保护我们的人身财产安全。 那么!电压低反而不安全！ 你 信吗？ 其实看到这里，内行已经看出来了，在低压广告工程电路中，上面所说的那些保护措施 反而都没有！我们会说:唉呀，低压安全啦，也没有这些保护 低压电气的产品呀。 电压低就一定安全吗？ 我们知道，发热是由电流 引起的。电流I=U/R ，即一个回路 中的电流是该回路两端的电

9、压除以回路总电阻。 我们以上图那个内发光字为例，在正常工作时， 整个字的功率是 150w，电压12V，则I=W/U ，电流为12.5A，其总电阻 R=U/I， 是0.96 。通过上文对 LED 模组的电路结构分析可知，这个总电阻是整个回路的电阻， 它等于所有的LED 灯珠 的并联阻值加上模组上覆铜导电层的 串联阻值。这么多模组！出 现一个模组短路故障几率太大了。 短路!电工学理论上即认为整个回路的电阻无限接近于 0， 此时电流会趋向无穷大 ，如果是普通照明电路，保险丝会熔断、开关会跳闸，切断 整个电路，让回路中包括电线在内的所有电器不会因电流急剧升高而发热起火。 但是！ 低压电路木有保护措施啊

10、！ 其实也是有的， 就 在给这个字供电的开关电源里(呵呵， 有些 人称之为变压器， 拜托！ 不是变压器啦， 要是 变压器就更完蛋了)。 开关电源一般都会附 带有短路、过载保护电路(如果是极其便宜的开关电源，只能呵呵了)。好吧 ，别扯犊子 了！短路啦！短路啦！开关电源到底保不保护嘛！ 又是呵呵，还真不一定会断电保护。开关电源为什么不保护！这个 150w 的字，你一定会用 300w 的电源，留点余量啊， 做广告的，谁都怕维修。好吧，工程人苦逼啊，那么问题来了： 总电阻是整个回路的电 阻，它等于所有的LED 灯珠的并联阻值加上模组上覆铜导电层的串联阻值。这时即使发 生短路， 由于覆铜层有电阻， 整个

11、回路的总电阻或许也就是从 0.96 下降为 0.5 ， 拜托 本来低压电路阻值就极小啦！这个阻值不用精密万用表都量不出来。那么这时候整个回 路的电流有多大呢？电流 I=U/R， 等于12V/0.5= 24A， 电源此时的负载功率是多大呢？ 功率W=I*U ，等于12V*24A= 288w，而你用了300W 的电源啊！这个时候开关电源除了觉 得有点奇怪吃力以外，它 会努力工作完成任务！给它一个赞！告诉你，它不会保护！字 还亮着！除了故障的 模组。 那么多出来的电流去干嘛 了？它正辛苦的加热模组上的覆铜 层、串接电线，人家可没闲着。 它就一直这么加热啊加热啊， 慢慢的，温水煮青蛙 对不起！青蛙！温

12、水煮青蛙就是“热失控” ，最后 ，青蛙死了，模组着火了！ 如何解决这些问题呢？咳， 咳， 严肃点！ 消防来了， 叫消除隐患源！ 换电源？是的， 咱们换上功率匹配的电源，采购 高价高品质的电源，当出现短路的时候，让电源来保护 就可以啦！你太聪明了！换电源都被你想到了！收工睡觉 。 铃铃铃电源不留出足够的余量，可靠性是无法保证的。 通过上面的分析，我们知道，当某个模组出现短路时，整个回路仍然有一定的线损 阻抗，所以电流并没有增大到让电源启动保护。那么，如果整个回路的线路阻抗很低， 一旦有短路点，电流就急剧升高到电源启动保护，切断供电不就可以了吗！但是！目前 的所有LED 模组由于都是要通过电路板覆铜层输电，而覆铜层电阻又无法减少，所以整 个回路的线路阻抗无法降低！12V 电压过低， 短路电流增加值又小， 短路过载后电源不会保护！ 如何解决这个问题 呢？ 目前 出现了一种新型软 LED 模组，主线直通，完全不依赖模组电路板送电， 并且有 24V、36V 、48V 三种高电压！ 线损低， 电压高。 短路、 过载， 电流急剧升高！ 电流增值大， 电源迅速响应，切断供电！ 软LED 模组或LED 软模组 ，特别设计的电路结构，配以可靠 的电源。 短路、过载即刻 保护电路，安全无虞，不会着火。 现在谨以此文希望能帮助到广告公司、景观 照明、 广告亮化公司。