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LED户外灯具必须满足的几点要求

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人气:-发表时间:2017-12-28 16:45【

LED户外灯具的基本要求

户外照明灯具主要用于如公园、马路、广场等公共地方,因此不仅要求要满足室外照明的效果,还要起到装饰的作用。

户外照明是几乎都是暴露在室外的,很多时候大家在活动的时候都会与户外灯具有接触,因此,户外照明灯具的安全性问题就变得十分重要了。

对于户外道路照明来说,我们还要考虑一些因素,因为整个道路照明也是一个大整体,我们需要对这个整体的眩光、亮度等确定一个标准,实现好的照明效果。

一般来说,为了灯具能够拥有良好的的散热性能,最好是把 LED 灯具的外壳和散热器设计成一个整体,而材料一般选用铝或铝合金为宜。

LED户外灯具的防水要求

户外照明灯具需要长期经受冰雪烈日、风雨雷电的考验,且造价较高,而因在外墙上使用较难拆修,须满足长期稳定工作的要求。而 LED 是娇贵的半导体元件,若受潮,就会出现芯片吸湿现象,损坏 LED、PcB 和其他元件,因此,LED适宜工作在干燥和较低温度。保证 LED 在户外恶劣条件下长期稳定地工作,灯具防水结构设计极为关键。

目前,灯具防水技术主要分为两个方向:结构防水和材料防水。

所谓结构防水,就是在产品的各结构部件组合后,已经具备防水功能。而材料防水,则是产品设计时,留出灌封胶水密闭电气元件的位置,装配时用胶水材料实现防水。两种防水设计分别适用于不同的产品路线,各有优点与要求。

结构防水

基于结构防水设计的灯具,需紧密配合硅胶密封圈防水,外壳结构比较精密和复杂,通常适用于尺寸较大的灯具,譬如条形泛光灯、方形和圆形投光灯等中、大功率灯具。结构防水主要有下述几个设计要点。

(1). 设计硅胶防水圈,选择硬度合适的材料,设计合适的压强,其截面形状也非常关键。电缆引入线是渗水的通道,需选择防水电线,而使用强力的电缆防水固定头(PG头),可阻止水汽从电缆线芯缝隙中渗透,但前提是电线绝缘层在PG头长期的强力挤压下不老化不开裂。

(2). 常温下,玻璃的线胀系数约7.2×10~m/(m·K),铝合金约23.2×1 0一m/(m·K),两者差异较大。灯具外尺寸较大时须认真考虑。假设灯具长度为1000 mm,白天外壳温度为60℃,下雨或夜晚气温降至10℃,温度下降50℃,玻璃和铝型材会分别收缩0.36 mm和1.16 mm,相对位移为0.8 mm,密封元件在重复性的位移过程中反复拉扯,影响气密性。

(3). 很多中、大功率的户外 LED 灯具可安装防水透气阀(呼吸器)利用呼吸器中分子筛的防水透气功能,平衡灯具内外气压,消除负压,防止吸人水汽,保证灯具内部干燥。这种经济有效的防水器件,能提高原结构设计的防水能力。但呼吸器不适合地埋灯、水底灯等经常泡水里的灯具。

材料防水

材料防水设计的灯具,利用填充灌封胶来绝缘防水,利用密封胶粘结封闭结构件之间的接缝,使电气零部件完全气密,达到户外灯具防水的作用。一般有以下两种做法。

灌封胶水:

随着防水材料技术的发展,各种类型和品牌的灯具专用灌封胶不断出现,例如,改性环氧树脂、改性聚氨酯树脂、改性有机硅胶等。化学配方不同,灌封胶的各项物理化学性能指标表现各异。

弹性:胶体柔软,弹性模量较小,则适应性更好。其中改性有机硅胶弹性模量最小。

分子结构稳定性:在 uV、空气和高低温长期作用下,材料化学结构稳定,不老化不开裂。其中以改性有机硅胶最稳定。

附着力:附着力强则不易剥离,其中改性环氧树脂的附着力最强,但化学结构稳定性较差,容易老化开裂。

憎水性:表示胶体抗渗水的能力。其中改性有机硅胶憎水性较好。

绝缘性:绝缘关系到产品安全指标,以上几种材质的专用灌装胶都不错材质的专用灌封胶都不错。

从以上各理化性能综合来看,以改性有机硅材料表现最佳。

密封粘胶:

密封胶通常是管状包装,适合打胶施工,一般用于电线端头、外壳结构件间接缝的粘结和密封。常用单组分配方,常温下与空气水汽产生反应,自然凝固。

特别注意:部分灯具生产厂使用建筑用的中性幕墙胶,而非专业电子密封胶,容易分解出有害物质,损害灯具。

某些类型的灌封胶和密封胶在凝固过程中,会分解出少量化学液体或气体,如灯珠旁的胶体分解物对灯珠荧光粉的损害,导致色温漂移,或侵害LED 芯片,或分解出与透明 PC 塑料发生化学反应、破坏 PC 结构的物质,等等。这是胶体应用中潜在的危害,设计时必须向胶体制造商充分了解其化学和物理性能,并测试验证。

密封胶在灯具外壳结构的粘结密封中,受热胀冷缩影响最大,特别是大型灯具,不同材料的线 胀系数差异较大,热胀冷缩不断拉扯,极易出现裂缝。因此,材料防水设计的防水能力主要靠电路板灌封。

材料防水的生产工艺流程较长,1个灌胶凝固周期需要24 h,有些产品设计较复杂,甚至需要2~3个灌胶周期,导致出货周期较长,大量占用生产场地,而且生产环境较脏。胶体凝固后产品返修很麻烦。

总结

无论结构防水还是材料防水,对于户外灯具长期工作稳定、低故障率的需求,单一的防水设计很难达到极高的可靠性,渗水的潜在隐患仍然存在。因此,户外 LED 灯具的设计,应该灵活运用防水技术,把结构防水与材料防水技术的优点结合起来,扬长避短,以保证 LED 电路长期稳定工作。

后记:
对于户外照明,我们考虑的要比室内照明多得多,因为外部环境对LED灯具的影响实在是太大了,所以我们一定要考虑全面,这样才能避免户外 LED 灯具频繁地损坏。

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