戶外照明燈具需要長(zhǎng)期經(jīng)受冰雪烈日、風(fēng)雨雷電的考驗(yàn)，且造價(jià)較高，而因在外墻上使用較難拆修，須滿足長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的要求。而LED是嬌貴的半導(dǎo)體元件，若受潮，就會(huì)出現(xiàn)芯片吸濕現(xiàn)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(zhǎng)期穩(wěn)定地工作，燈具防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)極為關(guān)鍵。

目前，燈具防水技術(shù)主要分為兩個(gè)方向：結(jié)構(gòu)防水和材料防水。所謂結(jié)構(gòu)防水，就是在產(chǎn)品的各結(jié)構(gòu)部件組合后，已經(jīng)具備防水功能。而材料防水，則是產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，留出灌封膠水密閉電氣元件的位置，裝配時(shí)用膠水材料實(shí)現(xiàn)防水。兩種防水設(shè)計(jì)分別適用于不同的產(chǎn)品路線，各有優(yōu)點(diǎn)。

影響燈具防水性能的因素
 

1、 紫外線 

紫外線對(duì)暴露在燈具外的電線絕緣層、外殼防護(hù)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(huì)通過(guò)電線芯的縫隙滲透到燈具內(nèi)部。燈具外殼涂層老化后，外殼邊緣涂層龜裂或剝離，會(huì)出現(xiàn)縫隙。塑料外殼老化后，會(huì)變形開(kāi)裂。 電子灌封膠體老化會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂。密封膠圈膠條老化變形，會(huì)出現(xiàn)縫隙。結(jié)構(gòu)件之間的粘合膠老化，降低粘合力后也會(huì)出現(xiàn)縫隙。這些都是紫外線對(duì)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(huán)境下，材料加速老化變形。當(dāng)溫度降至零下時(shí)，塑料零部件變脆，在冰雪的壓迫下或開(kāi)裂。

3、熱脹冷縮

燈具外殼熱脹冷縮：氣溫的變化導(dǎo)致燈具的熱脹冷縮，不同材質(zhì)(如玻璃和鋁型材)的線脹系數(shù)不同，兩種材質(zhì)在結(jié)合處會(huì)出現(xiàn)位移。熱脹冷縮過(guò)程不斷重復(fù)，相對(duì)位移也不斷重復(fù)，對(duì)燈具氣密性破壞很大。

內(nèi)部空氣熱脹冷縮：廣場(chǎng)地面上經(jīng)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(nèi)呢？這就是熱脹冷縮時(shí)呼吸作用的結(jié)果。

例如，當(dāng)溫度從60℃降到10℃時(shí)，燈具內(nèi)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(fù)壓作用下，潮濕空氣 通過(guò)燈體材料上的微小縫隙，滲透到燈體內(nèi)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(nèi)排出，但水滴仍附著在燈內(nèi)。每天重復(fù)溫度變化的呼吸過(guò)程，燈具內(nèi)部積水越來(lái)越多。

熱脹冷縮的物理變化，使戶外LED燈具防水氣密性的設(shè)計(jì)成為復(fù)雜的系統(tǒng)工程。下面就兩種燈具防水體系的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析，以便了解其優(yōu)缺點(diǎn)

4、關(guān)于結(jié)構(gòu)防水

基于結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)的燈具，需緊密配合硅膠密封圈防水，外殼結(jié)構(gòu)比較精密和復(fù)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(jié)構(gòu)防水燈具僅做純機(jī)械結(jié)構(gòu)組裝，使用工具簡(jiǎn)單，裝配工序和流程少，總裝周期短，生產(chǎn)線上返修方便快捷。燈具通過(guò)電性能及防水測(cè)試，即可包裝發(fā)貨，適用于供貨周期短的工程項(xiàng)目。

但結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)的燈具機(jī)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(gòu)造，才能保證其防水性能，下述幾個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

(1)設(shè)計(jì)硅膠防水圈，選擇硬度合適的材料，設(shè)計(jì)合適的壓強(qiáng)，其截面形狀也非常關(guān)鍵。電纜引入線是滲水的通道，需選擇防水電線，而使用強(qiáng)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(zhǎng)期的強(qiáng)力擠壓下不老化不開(kāi)裂。

(2)常溫下，玻璃的線脹系數(shù)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(shí)須認(rèn)真考慮。假設(shè)燈具長(zhǎng)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(huì)分別收縮0.36 mm和1.16 mm，相對(duì)位移為O.8 mm，密封元件在重復(fù)性的位移過(guò)程中反復(fù)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(nèi)外氣壓，消除負(fù)壓，防止吸人水汽，保證燈具內(nèi)部干燥。這種經(jīng)濟(jì)有效的防水器件，能提高原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的防水能力。但呼吸器不適合地埋燈、水底燈等經(jīng)常泡水里的燈具。

燈具結(jié)構(gòu)防水的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，與其設(shè)計(jì)、所選燈材料的性能、加工精確度、裝配技術(shù)等密切相關(guān)。若薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)變形并滲水，對(duì)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(yàn)過(guò)程中很難預(yù)測(cè)，具有突發(fā)性。因此，提高結(jié)構(gòu)防水型燈具的可靠性，需要繼續(xù)改良防水技術(shù)。

5、關(guān)于材料防水

材料防水設(shè)計(jì)的燈具，利用填充灌封膠來(lái)絕緣防水，利用密封膠粘結(jié)封閉結(jié)構(gòu)件之間的接縫，使電氣零部件完全氣密，達(dá)到戶外燈具防水的作用。

6、灌封膠水

隨著防水材料技術(shù)的發(fā)展，各種類型和品牌的燈具專用灌封膠不斷出現(xiàn)，例如，改性環(huán)氧樹(shù)脂、改性聚氨酯樹(shù)脂、改性有機(jī)硅膠等?；瘜W(xué)配方不同，灌封膠的彈性、分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(xué)性能指標(biāo)表現(xiàn)各異。

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

分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：在uV、空氣和高低溫長(zhǎng)期作用下，材料化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不老化不開(kāi)裂。其中以改性有機(jī)硅膠最穩(wěn)定。

附著力：附著力強(qiáng)則不易剝離，其中改性環(huán)氧樹(shù)脂的附著力最強(qiáng)，但化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，容易老化開(kāi)裂。

憎水性：表示膠體抗?jié)B水的能力。其中改性有機(jī)硅膠憎水性較好。

絕緣性：絕緣關(guān)系到產(chǎn)品安全指標(biāo)，以上幾種材質(zhì)的專用灌裝膠都不錯(cuò)材質(zhì)的專用灌封膠都不錯(cuò)。

從以上各理化性能綜合來(lái)看，以改性有機(jī)硅材料表現(xiàn)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(jié)構(gòu)件間接縫的粘結(jié)和密封。常用單組分配方，常溫下與空氣水汽產(chǎn)生反應(yīng)，自然凝固。

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

某些類型的灌封膠和密封膠在凝固過(guò)程中，會(huì)分解出少量化學(xué)液體或氣體，如燈珠旁的膠體分解物對(duì)燈珠熒光粉的損害，導(dǎo)致色溫漂移，或侵害LED芯片，或分解出與透明PC塑料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、破壞PC結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，等等。這是膠體應(yīng)用中潛在的危害，設(shè)計(jì)時(shí)必須向膠體制造商充分了解其化學(xué)和物理性能，并測(cè)試驗(yàn)證。

密封膠在燈具外殼結(jié)構(gòu)的粘結(jié)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(shù)差異較大，熱脹冷縮不斷拉扯，極易出現(xiàn)裂縫。因此，材料防水設(shè)計(jì)的防水能力主要靠電路板灌封。

材料防水的生產(chǎn)工藝流程較長(zhǎng)，1個(gè)灌膠凝固周期需要24 h，有些產(chǎn)品設(shè)計(jì)較復(fù)雜，甚至需要2～3個(gè)灌膠周期，導(dǎo)致出貨周期較長(zhǎng)，大量占用生產(chǎn)場(chǎng)地，而且生產(chǎn)環(huán)境較臟。膠體凝固后產(chǎn)品返修很麻煩。

材料防水燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無(wú)需太精密，只要設(shè)計(jì)預(yù)留出膠體灌封區(qū)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(nèi)防潮燈具。通常在低端和廉價(jià)的公模產(chǎn)品中大量應(yīng)用。如軟燈帶、小型條形燈、地埋燈等小型燈具。

結(jié)語(yǔ)

無(wú)論結(jié)構(gòu)防水還是材料防水，對(duì)于戶外燈具長(zhǎng)期工作穩(wěn)定、低故障率的需求，單一的防水設(shè)計(jì)很難達(dá)到極高的可靠性，滲水的潛在隱患仍然存在。
因此，高端 戶外LED燈具的設(shè)計(jì)，建議靈活運(yùn)用防水技術(shù)，把結(jié)構(gòu)防水與材料防水技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，以保證LED電路長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。如材料防水設(shè)計(jì)，可加 入呼吸器消除負(fù)壓。而結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)，也可考慮增加灌封，雙重防水保護(hù)，提高戶外燈具長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性，降低受潮故障率。
銘優(yōu)集團(tuán)作為國(guó)內(nèi)品牌戶外燈具廠家，在線條燈、洗墻燈、投光燈上都有核心的防水工藝。