如何解决LED户外照明内外压差设计

发布日期:2014-09-16

很多商用和住宅照明都已经升级到LED光源,因为固态照明(SSL)灯具能够持续输送超过100,000小时的光线,而且它也是当今最环保、可靠的照明解决方案——特别是在户外照明中。然而,户外应用多变和严酷的环境,潜在的漏水会导致灯具故障和失效。尽管产品开发人员可以密封灯具,将灯具与环境隔离,但是灯具内部和外部空气间被忽略的压差可能会引发很多问题。让我们来探讨下这个压力问题,考虑用机械设计方法消除这个问题,从而确保灯具的使用寿命。   LED灯具的好处不胜枚举。除了前面提到的寿命长以外,固态照明产品还完全满足有害物质限制(RoHS)规定,比传统照明技术节约高达85%的能耗。   尽管LED自己能持续使用20年以上,但是这个寿命周期只有在与之配套的电子元件、电源和驱动电源以及整个灯具像LED一样可靠耐用时才能为整个照明系统提供增值。灯具的所有部件都必须能够承受所在环境的严酷条件,不管是加勒比的热带气候还是阿拉斯加的酷寒。   严酷环境的挑战根据RTI International的一项研究,LED灯具故障的主要原因是驱动电源问题,例如电容器和互联故障、电压、水汽或其他化学品侵入。   传统的驱动电源都有一个五年质保期,但是实验显示这些驱动电源的故障率很高。可靠性问题通常由受环境条件影响而损坏的密封圈、接头和连接点所致。   大多数工程师通常采用下列三种方法增强灯具外壳的耐用性,保护驱动电源和电子元件:采用更耐用的密封圈或垫片以改善密封;增加壳体厚度以减少密封圈周围的外壳移动;以及/或在密封圈或垫片周围安装更多的螺钉以保持更持久的密封效果。   然而,即便有了这些措施,密封圈泄漏,造成水的侵入,并最终在透镜和反射镜上形成冷凝。   这种情况经常发生,这是因为将整个灯具密封就会使灯具无法处理压力波动,不管是正压还是负压(或真空)。当这种压力波动发生时,会对密封圈和其它连接点形成较大应力,从而影响密封效果。随着时间的推移,密封处频繁的膨胀和收缩会使密封圈的薄弱点失效,从而失去密封作用,使水、灰尘和污染物进入灯具,导致潜在的腐蚀、短路或电子元器件故障。   温度变化,不管是外部、内部还是内外部一起变化,是产生压差最常见的原因之一。外部温度变化可能会非常剧烈(例如在炎热的夏天突降暴雨)、也可能会随着季节交替而更平稳地变化。每天白天到夜晚的温度最多能下降10到20°C,而冬夏之间的季节温差可以达到40°C以上。   当温度升高时,灯具内的空气膨胀,对密封圈、接头和连接点产生正压。当温度下降时,内部空气收缩并形成真空,再次对密封处造成压力。   30°C的温度变化会造成约10%的空气流入或流出灯具。   对于不同大小的灯具来说,外部温度的迅速下降能造成灯具内部0.5psi(35mbar)或更高的真空。出现真空时,水、灰尘和污染物会进入壳体。在比较好的情况下,只是会加速腐蚀;但是在严重的情况下,会发生灾害性故障http://www.ledud.com

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