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    LED戶外燈具,7大防水基本常識!

    戶外照明燈具需要長期經受冰雪烈日、風雨雷電的考驗,且造價較高,而因在外墻上使用較難拆修,須滿足長期穩定工作的要求。而LED是嬌貴的半導體元件,若受潮,就會出現芯片吸濕現象,損壞LED、PcB和其他元件,因此,LED適宜工作在干燥和較低溫度。保證LED在戶外惡劣條件下長期穩定地工作,燈具防水結構設計極為關鍵。



    目前,燈具防水技術主要分為兩個方向:結構防水和材料防水。所謂結構防水,就是在產品的各結構部件組合后,已經具備防水功能。而材料防水,則是產品設計時,留出灌封膠水密閉電氣元件的位置,裝配時用膠水材料實現防水。兩種防水設計分別適用于不同的產品路線,各有優點


    影響燈具防水性能的因素


    1、 紫外線

    紫外線對暴露在燈具外的電線絕緣層、外殼防護涂層、塑料件、灌封膠、密封膠圈膠條、粘合劑都有破壞作用。

    電線絕緣層老化龜裂后,水汽會通過電線芯的縫隙滲透到燈具內部。燈具外殼涂層老化后,外殼邊緣涂層龜裂或剝離,會出現縫隙。塑料外殼老化后,會變形開裂。電子灌封膠體老化會產生開裂。密封膠圈膠條老化變形,會出現縫隙。結構件之間的粘合膠老化,降低粘合力后也會出現縫隙。這些都是紫外線對燈具防水能力的損害。

    2、 高低溫

    戶外每天氣溫變化很大.夏日白天燈具表面溫度可升至50~60℃,晚上降至10~20 qC,冬日冰雪天溫度可降至零下,全年溫差變化更大。戶外燈具在夏天的高溫環境下,材料加速老化變形。當溫度降至零下時,塑料零部件變脆,在冰雪的壓迫下或開裂。

    3、熱脹冷縮

    燈具外殼熱脹冷縮:氣溫的變化導致燈具的熱脹冷縮,不同材質(如玻璃和鋁型材)的線脹系數不同,兩種材質在結合處會出現位移。熱脹冷縮過程不斷重復,相對位移也不斷重復,對燈具氣密性破壞很大。

    內部空氣熱脹冷縮:廣場地面上經常能觀察到地埋燈玻璃上的水滴凝露,而水滴是如何滲入充滿灌封膠的燈具內呢?這就是熱脹冷縮時呼吸作用的結果。

    例如,當溫度從60℃降到10℃時,燈具內部氣壓變化量約為:1一(273+60)K/(273+10)K=一0.18 atm=一1.86 m水柱

    溫度升高,在巨大的負壓作用下,潮濕空氣 通過燈體材料上的微小縫隙,滲透到燈體內部后,遇到溫度較低的燈具外殼,冷凝成水珠并聚集。溫度降低后,在正壓的作用下,空氣從燈體內排出,但水滴仍附著在燈內。每天重復溫度變化的呼吸過程,燈具內部積水越來越多。

    熱脹冷縮的物理變化,使戶外LED燈具防水氣密性的設計成為復雜的系統工程。下面就兩種燈具防水體系的技術特點進行分析,以便了解其優缺點。


    4、關于結構防水

    基于結構防水設計的燈具,需緊密配合硅膠密封圈防水,外殼結構比較精密和復雜,通常適用于尺寸較大的燈具,譬如條形泛光燈、方形和圓形投光燈等中、大功率燈具。

    結構防水燈具僅做純機械結構組裝,使用工具簡單,裝配工序和流程少,總裝周期短,生產線上返修方便快捷。燈具通過電性能及防水測試,即可包裝發貨,適用于供貨周期短的工程項目。

    但結構防水設計的燈具機加工要求較高,各部件尺寸須精密配合。只有合適的材料和構造,才能保證其防水性能,下述幾個設計要點。

    (1)設計硅膠防水圈,選擇硬度合適的材料,設計合適的壓強,其截面形狀也非常關鍵。電纜引入線是滲水的通道,需選擇防水電線,而使用強力的電纜防水固定頭(PG頭),可阻止水汽從電纜線芯縫隙中滲透,但前提是電線絕緣層在PG頭長期的強力擠壓下不老化不開裂。

    (2)常溫下,玻璃的線脹系數約7.2×10~m/(m·K),鋁合金約23.2×1 0一m/(m·K),兩者差異較大。燈具外尺寸較大時須認真考慮。假設燈具長度為1 000 mm,白天外殼溫度為60℃,下雨或夜晚氣溫降至10℃,溫度下降50℃,玻璃和鋁型材會分別收縮0.36 mm和1.16 mm,相對位移為O.8 mm,密封元件在重復性的位移過程中反復拉扯,影響氣密性。

    (3)很多中、大功率的戶外LED燈具可安裝防水透氣閥(呼吸器)利用呼吸器中分子篩的防水透氣功能,平衡燈具內外氣壓,消除負壓,防止吸人水汽,保證燈具內部干燥。這種經濟有效的防水器件,能提高原結構設計的防水能力。但呼吸器不適合地埋燈、水底燈等經常泡水里的燈具。

    燈具結構防水的長期穩定性,與其設計、所選燈材料的性能、加工精確度、裝配技術等密切相關。若薄弱環節出現變形并滲水,對LED及電子器件將造成不可逆的損害,且這種情況在出廠檢驗過程中很難預測,具有突發性。因此,提高結構防水型燈具的可靠性,需要繼續改良防水技術。

    5、關于材料防水

    材料防水設計的燈具,利用填充灌封膠來絕緣防水,利用密封膠粘結封閉結構件之間的接縫,使電氣零部件完全氣密,達到戶外燈具防水的作用。

    6、灌封膠水

    隨著防水材料技術的發展,各種類型和品牌的燈具專用灌封膠不斷出現,例如,改性環氧樹脂、改性聚氨酯樹脂、改性有機硅膠等;瘜W配方不同,灌封膠的彈性、分子結構穩定性、附著力、抗uV、耐熱性、耐低溫、憎水性、絕緣性能等物理化學性能指標表現各異。

    彈性:膠體柔軟,彈性模量較小,則適應性更好。其中改性有機硅膠彈性模量最小。

    分子結構穩定性:在uV、空氣和高低溫長期作用下,材料化學結構穩定,不老化不開裂。其中以改性有機硅膠最穩定。

    附著力:附著力強則不易剝離,其中改性環氧樹脂的附著力最強,但化學結構穩定性較差,容易老化開裂。

    憎水性:表示膠體抗滲水的能力。其中改性有機硅膠憎水性較好。

    絕緣性:絕緣關系到產品安全指標,以上幾種材質的專用灌裝膠都不錯材質的專用灌封膠都不錯。

    從以上各理化性能綜合來看,以改性有機硅材料表現最佳。

    7、密封粘膠

    密封膠通常是管狀包裝,適合打膠施工,一般用于電線端頭、外殼結構件間接縫的粘結和密封。常用單組分配方,常溫下與空氣水汽產生反應,自然凝固。

    特別注意:部分燈具生產廠使用建筑用的中性幕墻膠,而非專業電子密封膠,容易分解出有害物質,損害燈具。

    某些類型的灌封膠和密封膠在凝固過程中,會分解出少量化學液體或氣體,如燈珠旁的膠體分解物對燈珠熒光粉的損害,導致色溫漂移,或侵害LED芯片,或分解出與透明PC塑料發生化學反應、破壞PC結構的物質,等等。這是膠體應用中潛在的危害,設計時必須向膠體制造商充分了解其化學和物理性能,并測試驗證。

    密封膠在燈具外殼結構的粘結密封中,受熱脹冷縮影響最大,特別是大型燈具,不同材料的線 脹系數差異較大,熱脹冷縮不斷拉扯,極易出現裂縫。因此,材料防水設計的防水能力主要靠電路板灌封。

    材料防水的生產工藝流程較長,1個灌膠凝固周期需要24 h,有些產品設計較復雜,甚至需要2~3個灌膠周期,導致出貨周期較長,大量占用生產場地,而且生產環境較臟。膠體凝固后產品返修很麻煩。

    材料防水燈具的結構設計無需太精密,只要設計預留出膠體灌封區域,液體不外漏即可,其防水性能很直觀。因此,材料防水工藝較適合小型戶外燈具,室內防潮燈具。通常在低端和廉價的公模產品中大量應用。如軟燈帶、小型條形燈、地埋燈等小型燈具。


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