LED户外灯具防水散热等设计技术实践
LED 户外灯具防水散热设计探讨
一、以LED 护栏管的经典缺陷为例
传统LED 护栏管的经典结构，这种结构除了天生的防水缺陷外，还有以下难以克服的缺点：
1、外观难看：连接电线外露，接头无法隐藏，影响美观，灯亮时接头发光暗区明显，整体有断续感，在高标准的装饰性场所显得不伦不类。
2、可靠性差：
I. 外露电线受日晒容易老化，低温开裂导致漏电、短路等故障，经常出现接头漏水烧毁或者信号传输不良,影响整体寿命;
II.电线进灯具的过孔经常是内部负气压吸水通道；
III. 灯体工艺缝隙防水密封手工涂胶，一致性差，质量难以控制。
IV. 连接线长，接头电阻高，连接压降大，难以串联更多；
3、成本高：
I.材料成本高：接头线注塑工艺复杂，耗费电线；
II.人工成本高：接头线、堵头与管体组装工序多，密封工艺复杂，周期长，人工费用大。 革命性“无线着LED 护栏管”
思砚光电科技无线ＬＥＤ护栏管创造性地采用动态防水理论，主动防水，更克服了传统产品的经典顽疾，将可靠性提升一个档次。
1．外观简洁：管与管之间连接处无外露电线，无发光暗区，装饰效果好，特别适用于高标准高要求的装饰性夜景亮化工程。
2．可靠性高：
I. 连接电线在灯具内部，避免外露电线容易老化带来的漏电、短路等故障；
II.没有电线穿孔处的潜在漏水点，将传统产品的故障隐患点消除90%以上；
III. 灯体工艺缝隙防水特制环纹硅橡胶圈密封，工艺简单，一致性好，质量稳定可控。 IV. 连接线短，连接电阻小，可以安全串联更多。
3．成本低：
I. 材料成本低：生产工艺简单，接头用线短；
II. 灯体组装简单插接完成，周期短，生产、安装过程节省工序一半以上。
二、户外LED 灯具是防水如何解决
LED 灯具行业一直纠结于水雾、水珠的问题，那有什么好的方法解决了？
现在市面上，有许多的方法，例如：在密封胶上做文章，灯柱封装的时候采用多个、分散封装的方法等等等等。但这些方法，都有明显的缺陷。
例如像密封胶的方法，再好的密封胶，也无法百分百的可靠性，而且，使用的密封胶越好，成本也会相应的上去。至于分散封装的方法，也会造成成本上升，光线照射角度难以控制的问题。
其实，高效、简单的方法，还是使用呼吸器。
呼吸器——顾名思义，就是让灯具自己会呼吸。
中国的蒲微公司、东莞的PUW 公司、美国的GORE、等几家企业，在上世纪的时候，经过研究，通过对PTFE（聚四氟乙烯）进行膨化处理，得到一种叫做ePTFE 薄膜（膨体聚四氟乙烯薄膜）的新材料。ePTFE在显微镜下观测，可以看到，是不规则，凌乱的纤维状结构，纤维之间形成大小不一的小孔。PTFE本身具有较高的表面能，所以广泛应用于防水广东华日照明有限公司主要生产户外灯具、楼体亮化设计
领域所以，经过膨化后的ePTFE 具有较强的疏水性，水碰落在ePTFE 上的时候，会形成体积较大水滴，而不会通过ePTFE 薄膜。而空气则可以通过ePTFE 的微孔自由的穿梭于薄膜的两边。
呼吸器，正是利用ePTFE 这一特殊的性能，达到防水透气的效果，从而解决水雾的问题。使LED 灯具的内外连通，当LED 灯工作的时候，随着温度的升高，灯腔内部的气压也不断升高，与外界环境形成一个气压差之后，空气就透过ePTFE 膜排出，而水又不能进到灯具的内部。
三、户外 LED 灯具设计需注意以下问题
LED 户外照明灯具由于工作环境比较复杂,受温度、 紫外线、 湿度、 下雨天雨水、 沙尘、化学气体等自然条件的影响,时间一长,就会到致 LED 光衰严重的问题。所以 终上考虑,户外照明设计师在设计的时候应考虑这些外部环境因素的对 LED 户外照 明灯具的影响。
四、户外 LED 灯 具在散热材料选择方面应该注意的事项
外壳和散热器设计为一体,用来解决 LED 的发热问题,这种方式较好,一般选用铝 或铝合金,铜材或铜合金,以及导热良好的其它合金。散热有空气对流散热、强风冷却 散热和热管散热,(喷气致冷散热也是类似热管散热的一种,但结构更复杂一些。)
选择什么样的散热方式,对灯具的成本有直接影响,应综合考虑,与设计产品配套
选出最佳方案。
灯罩的设计选材也是至关重要,目前使用的有透明有机玻璃,PC 材料等,传统的灯
罩是透明玻璃制品,究竟选什么样材料的灯罩跟设计的产品档次定位有关,一般来说, 室外灯具的灯罩最好是传统的玻璃制品,它是制造长寿命,高档灯具的最佳选择。 采用 透明塑料、有机玻璃等材料做的灯罩,做室内灯具的灯罩较好,用于室外则寿命有限, 因为室外阳光、紫外线、沙尘、化学气体、昼夜温差变化等因素使灯罩老化寿命减 短,其次是污染了不易清结干净,使灯罩透明度降低影响光线输出。
五、户外 LED 芯片的封装技术
目前国内生产的 LED 灯具(主要是路灯 )大都是采用 1W 的 LED 多个串、 并联进 行组装,这种方法热阻较先进封装技术的产品高,不容易造出高品质的灯具。 或者是采 用 30W、 50W 甚至更大的模组进行组装,以达到所需要的功率,这些 LED 的封装材料 有用环氧树脂封装,有用硅胶封装的。二者的区别是：环氧树脂封装耐温较差,时间久 了易老化。硅胶封装则耐温较好,使用时应注意选择。
采用多芯片与散热器整体封装比较好,或采用铝基板多芯片封装再通过相变材料
或散热硅脂与散热器相联接,做出的产品热阻比用 LED 器件组装的产品的热阻要少 一至二道热阻,更利于散热。采用 LED 模组的灯具,模组基板一般为铜基板,它与外散 热器的联接要使用好的相变材料,或好的散热硅脂,保证铜基板上的热量能及时传到 外散热器上去,如处理不好则易使热量堆积造成模组芯片温度升得太高,影响led 芯片 正常工作。笔者认为：多芯片封装适合制造普通照明灯具,模组封装适合空间有限的 场合制造紧凑型 led 灯具(如汽车主照明的头灯等)。
六、在户外 LED 灯具散热器设计方面的研究
散热器是 led 灯具很关键的一个部件,它的形状、体积、散热表面积都要设计得洽 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn
广东华日照明有限公司主要生产户外灯具、楼体亮化设计
到好处,散热器太小,led 灯工作温度太高,影响发光效率和寿命,散热器太大,则消耗材 料多增加产品成本和重量,使产品竟争力下降。设计合适的 led 灯散热器至关重要。 散热器的设计有以下几个部分：
1.明确 LED 灯需要散热的功率。
2.设计散热器用的一些参数：金属的比热,金属的导热系数,芯片热阻、散热器热 阻、周围环境空气热阻等。
3.确定采用散的类型,(自然对流散热、强风冷却、热管散热,以及其它的散热散热 方式。)从造价比较：自然对流散热造价最低,强风冷却中等,热管散热造价较高,喷气 致冷造价最高。
4.确定 LED 灯具许可的最高工作温度(环境温度加灯具许可温升),
5.计算散热器的体积、散热面积。并确定散热器的形状。
6.将散热器与 LED 灯组合成完整灯具,并通电工作八小时以上,在室温 39℃--40℃ 的环境下检查灯具的温度,看是否满足散热要求,以检验计算是否正确,如不满足使用 条件,则要重新计算和调整参数。
7.散热器与灯罩的密封要做到防水、 防尘,灯罩与散热器之间要垫抗老化的橡皮垫 或硅橡胶垫,用不锈钢螺 栓紧固,做到密封防水、防尘 通过以上四点注意事项,再参 照我国颁布的最新室外照明灯具技术规范,以及城市道路照明设计标准,这是户外照 明设计师在必备的最基本知识。
广东华日照明有限公司主要生产户外灯具、楼体亮化设计