电解电容容值暴跌:普通铝电解电容的电解液在 - 20℃以下会逐渐凝固,容值可能下降 50% 以上,导致滤波效果失效、输出电压纹波超标,无法为 LED 芯片提供稳定电流,引发启动延迟。
半导体器件导通受阻:驱动电源中的 MOS 管、整流桥等半导体元件,低温会使载流子迁移率降低,导通电压阈值升高,相当于电路 “内阻” 增大,需更长时间建立额定工作电压。
保护电路误触发:部分电源的过流、过压保护模块未针对低温校准,低温下元件参数漂移易导致保护机制误启动,强制切断供电。
芯片启动电压升高:蓝光 LED 芯片的正向导通电压随温度降低而上升(每降低 10℃约升高 0.02V),-25℃时导通电压可能超出驱动电源的初始输出范围,导致芯片无法瞬间点亮。
封装胶层物理失效:普通环氧树脂封装胶在低温下会脆化收缩,与芯片、支架的结合处出现微裂纹,不仅影响散热,还可能导致金线焊点接触不良,加剧启动不稳定。
散热结构反向 “吸热”:传统铝制散热器在 - 25℃环境下温度远低于室温,启动初期 LED 产生的微弱热量会被散热器快速吸收,导致芯片难以达到适宜工作温度(通常需 25-60℃)。
密封件低温失效:普通橡胶密封圈在极寒下会失去弹性,密封性能下降,湿气进入灯具内部后遇冷凝结为冰,直接侵蚀电路板焊点,造成电路接触不良。
核心元件升级:
采用固态电容或宽温电解电容:选择工作温度范围覆盖 - 40℃~105℃的固态电容(如钽电容),或添加耐寒电解液的宽温电解电容,确保 - 25℃时容值保持率≥90%。
选用低温型半导体器件:采购明确标注 “工业级低温规格” 的 MOS 管(如导通温度下限≤-40℃),并通过电路设计降低导通电压阈值要求。
电路拓扑优化:
增加预加热电路模块:借鉴汽车低温启动加热器的 “预热启动” 逻辑,在电源输入端串联 PTC 热敏电阻,启动初期利用电阻发热为电容、半导体元件预热,10-15 秒内将局部温度提升至 - 10℃以上后自动断开。
校准保护电路参数:针对 - 25℃环境重新调试保护模块阈值,将过流保护触发电流提高 10%,避免低温误触发。
芯片选型与工艺调整:
选用低温启动型 LED 芯片:优先采购正向电压温度系数≤-0.015V/℃的芯片,降低低温下的导通电压需求;同时采用倒装芯片工艺,减少金线焊点接触不良风险。
优化封装材料:改用硅橡胶或改性环氧树脂封装(耐温范围 - 50℃~150℃),并在封装胶中添加导热填料,提升低温下的热传导效率。
灯珠阵列设计:
采用 “分组启动” 模式:将 LED 灯珠分为 2-3 组,驱动电源先为一组供电(低功率启动),待芯片温度上升后再启动全部灯珠,避免瞬间大电流冲击。
散热与保温协同设计:
增加被动式保温层:在散热器与灯具外壳之间填充气凝胶保温材料(导热系数≤0.02W/(m・K)),减少启动初期的热量流失;同时保留散热器的散热鳍片,确保正常工作后的散热能力。
采用 “导热 - 保温” 复合结构:借鉴极氪电池的复合热盾保温技术,外壳使用铝合金(导热),内部贴合高分子保温材料,实现 “启动时保热、工作时散热”。
密封与防腐升级:
更换耐寒密封件:采用氟橡胶密封圈(耐温 - 30℃~200℃),并在密封面涂抹低温润滑脂,防止结冰导致的密封失效。
内部填充干燥氮气:灯具组装时注入干燥氮气,降低内部湿度(≤30% RH),避免冷凝水形成。
添加环境温度传感器:实时监测灯具温度,当检测到环境温度≤-15℃时,自动激活预加热电路,提前为核心元件升温。
延时启动程序设定:通过驱动电源的 MCU 编程,设置 “软启动” 模式 —— 启动初期输出电压从额定值的 60% 逐步提升至 100%,耗时 3-5 秒,避免低温下的电压冲击。
低温启动测试:在 - 25℃恒温箱中静置 12 小时后,连续启动 100 次,要求启动响应时间≤2 秒,无一次启动失败。
低温运行测试:在 - 25℃环境下连续工作 72 小时,灯具光通量维持率≥95%,驱动电源输出纹波≤5%。
冷热循环测试:在 - 25℃与 45℃之间循环切换(每 8 小时一次),累计 50 个循环后,密封性能、电路稳定性无异常。


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