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                中山市微亮照明灯饰有限公司

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                LED户外灯具结构防水和材料防水的技术分析

                发表时间:2018-11-25 16:55:20

                关注:705

                led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?#22681;?#36149;的半导体元件,若受潮,就会出?#20013;?#29255;吸湿现象,损坏LEDPcB和其他元件,因此,LED适宜工作在干燥和?#31995;?#28201;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?#36739;潁?#32467;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。

                 

                影响灯具防水性能的因素

                1紫外线

                紫外线对暴露在灯具外的电线绝缘层、外壳防护涂层、塑料件、灌封胶、密封胶圈胶条、粘合剂?#21152;?#30772;坏作用。

                电线绝缘层老化龟裂后,水汽会通过电线芯的缝隙渗透到灯具内部。灯具外壳涂层老化后,外壳边?#20302;?#23618;龟裂或剥离,会出现缝隙。塑料外壳老化后,会变形开裂。电子灌封胶体老化会产生开裂。密封胶圈胶条老化变形,会出现缝隙。结构件之间的粘合胶老化,降低粘合力后也会出现缝隙。这些都是紫外线对灯具防水能力的损害。

                2高低温

                户外每天气温变化很大.夏日白天灯具表面温度可升至5060℃,晚上降至1020 qC,冬日冰雪天温度?#23665;抵亮?#19979;,全年温差变化更大。户外灯具在夏天的高温环境下,材料加速老化变形。当温度降?#20142;?#19979;时,塑料零部件变脆,在冰雪的压迫下或开裂。

                3、热胀冷缩

                灯具外壳热胀冷缩:气温的变化导致灯具的热胀冷缩,不同材质(如玻璃和铝型材)的线胀系数不同,两种材质在结合处会出现位移。热胀冷缩过程不?#29616;?#22797;,相对位移也不?#29616;?#22797;,对灯具气密性破坏很大。

                内部空气热胀冷缩:广场地面上经常能观察到地埋灯玻璃上的水滴凝露,而水滴是如何渗入充满灌封胶的灯具内呢?这就是热胀冷缩时呼吸作用的结果。

                例如,当温度从60℃降到10℃时,灯具内部气压变化量约为:1(273 60)K/(273 10)K=0.18 atm=1.86 m水柱

                温度升高,在巨大的负压作用下,潮湿空气通过灯体材料上的微小缝隙,渗透到灯体内部后,遇到温度?#31995;?#30340;灯具外壳,冷凝成水珠并聚集。温度降低后,在正压的作用下,空气从灯体内排出,但水?#31283;?#38468;着在灯内。每天重复温度变化的呼吸过程,灯具内部积水越来越多。

                热胀冷缩的物理变化,使户外LED灯具防水气密性的设计成为复杂的系统工程。下面就两种灯具防水体系的技术特点进行分析,以便了解其优缺点。

                4、关于结构防水

                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。

                结构防水灯具仅做纯机械结构组装,使用工具简单,装配工序和流程少,总装周期短,生产线上返修方便快捷。灯具通过电性能及防水测试,即可包装发货,适用于供货周期短的工程项目。

                但结构防水设计的灯具机加工要求较高,各部件尺寸须精密配合。只有合适的材料和构造,才能保证其防水性能,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?#20204;?#21147;的电缆防水固定头(PG),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7.2×10m/(m·K),铝合金约23.2×1 0m/(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1 000 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 mm1.16 mm,相对位移为O.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,?#33014;?#28783;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?#31995;?#22475;灯、水底灯等经常泡水里的灯具。

                灯具结构防水的长期稳定性,与其设计、所选灯材料的性能、加工精确度、装配技术等密切相关。若薄弱?#26041;?#20986;现变形并渗水,对LED及电子器件将造成不可逆的损害,且这种情况在出厂检验过程中很难预测,具有突发性。因此,提高结构防水型灯具的可靠性,需要继续改良防水技术。

                led户外灯具厂家

                5、关于材料防水

                材料防水设计的led户外照明灯具,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。

                6、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,灌封胶的弹性、分子结构稳定性、附着力、抗uV、耐热性、耐低温、憎水性、绝缘性能等物理化学性能指标表现各异。

                弹性?#33322;?#20307;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?#35013;?#31163;,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?#36873;?/span>

                7、密封粘胶

                密封?#21644;?#24120;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?#20174;Γ?#33258;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?#29992;?#23553;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?#20174;Α?#30772;坏PC结构的物质,等等。这?#22681;?#20307;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23个灌胶周期,导致出货周期较长,大?#31354;加?#29983;产场地,而且生产环境较脏。胶体凝固后产品返修很麻?#22330;?/span>

                材料防水灯具的结构设计无需太精密,只要设计预留出胶体灌封区域,液体不外漏即可,其防水性能很直观。因此,材料防水工艺较适合小型户外灯具,室内防潮灯具。通常在低端和廉价的公模产?#20998;?#22823;量应用。如软灯带、小型条形灯、地埋灯等小型灯具。

                结语

                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?#25910;下?#30340;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,高端户外LED灯具的设计,建议灵活运用防水技术,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。如材料防水设计,可加入呼吸器消除负压。而结构防水设计,?#37096;?#32771;虑增加灌封,双重防水保护,提高户外灯具长期使用的稳定性,降低受潮?#25910;下省?/span>


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