摘要：在当今日益紧张的能源环境中，新型冷光源LED正在涌现，具有高效率，节能，环保，寿命长等优势。使用高功率LED作为光源的照明系统不仅可以显着节省能源，还可以缩短响应时间。因此，高功率LED被认为是可代替白炽灯和荧光灯的第四代光源。将对各种户外LED灯具的结构防水和材料防水技术进行技术分析，分别总结各自的优缺点。单一的防水设计难以满足长期使用户外LED灯具的可靠性要求。因此，高端户外LED灯的设计必须结合两种防水技术。
引言
LED是一种发光二极管，作为一种新型光源，它以高效、节能、低碳、安全、抗震动、易调光、亮度高、低热量、无污染、寿命长、易维护等诸多优点而为世人所知。目前广泛应用于户外亮化、室内照明、LED显示屏、交通信号灯、汽车用灯、液晶屏背光光源等诸多领域。就户外亮化领域而言，防雨、防水技术成为影响户外LED灯具质量的最重要因素。
1影响户外LED灯具防水性能的因素
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。
显而易见，一般来说，灯具的防水主要用于户外灯具。在不同的环境或使用场合下，有水下灯，地埋灯和路灯。根据不同的防护等级，所使用的防水材料也不同。IP65以下室外照明灯具最常用的防水元件有：防水橡胶圈，防水橡胶条，防水接头等，以及一些常用的小型防水元件。PG7防水接头中的部件（如航空航天接头和围裙）需要灵活性，伸长率良好，伸长率高以及耐油污性能良好，如NBR，发泡硅胶。通常将这两部分组合在一起形成灯体灯。如路灯，射灯等灯具上盖与灯体之间的间隙防水。这种材料的优点是易于成型，模具结构简单，成本相对较低。一般来说，一套模具可以在7-10天内完成。如果防护等级达到IP66甚至IP68，长期在水下使用的灯需要完全密封主电路，并且通常使用电子灌封。这种类型的材料具有优异的抗老化性能，防潮和抗震，电气良好的绝缘性能，如环强化树脂，具有非常强的抗冲击能力。缺点是它在固化过程中会产生很大的热量，这可能会损坏电子设备，并且不便于产品修理。另一种成本较高的有机硅可以修复。普通的水下灯，地埋灯和电源模块都是经过祈祷和密封的，但是它们所使用的灌封胶占整个灯具的成本比。更大的结构需要进行优化以降低浇注料的成本。
为了确保LED在恶劣的户外条件下长期稳定的运行，灯的防水结构设计非常关键。目前，照明防水技术主要分为两个方向：防水结构和防水材料。所谓结构防水就是在产品的各种结构部件组合后，具有防水功能。材料是防水的，是产品设计中灌封胶密封电器元件的位置，而胶料用于组装。防水。两种防水设计适用于不同的产品路线，各有其优点。
2结构防水
随着照明业的不断发展，照明灯具的性能特点也在日渐多元化；LED三防灯不但从防水、防尘、防腐等方面提出了更高要求，而且在安装便利、结构美观和光角度能调整等方面也须逐渐能满足使用要求。根据三防灯的实际工作环境，对灯具的防护结构采用可靠性更强的一体化内腔式塑料壳体结构，并进行特殊的表面喷涂和密封处理，可在高温潮湿和各种腐蚀性恶劣环境下使用，可靠满足防水防尘防腐等防护要求。较好的罩壳一体化形成内腔式的设计，包括罩壳、内支架、边盖、防水橡胶套、安装支架、LED灯条。
罩壳即为一个管状壳体，内支架的外形与罩壳的内腔形状相配且插置在罩壳的内腔，LED灯条沿内支架的长度方向固定安装在内支架上，边盖封堵在罩壳的端口上，在边盖与罩壳的端口之间设有防水橡胶套，安装支架下部与边盖连接。这样，由于罩壳为一个管状构件，在其两个敞开端口上分别封堵边盖和防水橡胶套，使其内腔成为一个完全封闭的空间，防水性能好。而且，在罩壳两端的边盖上皆安装安装支架，可方便的调整灯具的照射角度，安装、使用皆十分方便。
现有的三防灯，一般包括灯底与灯罩连接而成的灯体，灯体内设置有发光体，发光体一般为荧光灯，发光体与灯底之间还需要设置反光板，以起到反射光线的作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆随着发光源的日益发展，LED成为最被看好的新兴产品，与白炽灯及荧光灯相比，LED具有体积小，可以多颗多种组合，发热量低，基本上没有热幅射，耗电量小，可以低电压、低电流起动，使用寿命长，工作时间可以达到3万小时以上，反应速度快，可在高频操作，并且环保，耐震、耐冲击不易破。由于三防灯一般用于腐蚀性比较强、尘土比较多、有雨淋的工业照明需求场所，例如：电厂、钢铁、石化、船舶、场馆等，工作环境大都较为恶劣，对其三防的要求较高，但目前己有的LED三防灯的防护性能大都不够理想。随着电子产品应用范围的不断拓展，三防技术覆盖的内涵也发生了很大的变化，对于LED三防灯更需提出在结构上绝对防水可靠、外形美观、安装使用方便的设计。
3材料防水
材料设计的防水灯采用灌封灌封材料进行绝缘和防水，并采用密封胶粘合封闭结构部件之间的接缝，使电器元件完全密封，达到室外灯具防水的效果。
随着防水材料技术的发展，各种类型和品牌的灯具专用密封材料不断出现，如改性环氧树脂，改性聚氨酯树脂，改性有机硅等。采用不同的化学配方，灌封胶的物理和化学性能如弹性，分子结构稳定性，附着力，耐热性，耐低温性，疏水性和绝缘性能都有很大差异。弹性：胶体柔软，弹性模量小，适应性更好。其中，改性硅酮具有最小的弹性模量。分子结构稳定性：空气和高低温的长期作用下，该材料具有稳定的化学结构，不会老化而不开裂。其中，改性有机硅胶最为稳定。附着力强：附着力不易剥离，其中改性环氧树脂附着力最强，但化学结构稳定性差，易老化开裂。阻燃剂：表示胶体抵抗渗水的能力。其中，改性有机硅具有良好的疏水性。绝缘：绝缘与产品安全指数有关。
上述材料的专用填充胶适用于特殊灌封材料。从以上综合物理化学性能来看，改性硅胶材料的性能最好。密封胶。密封胶通常为管状包装，适用于塑料结构，一般用于线端和外壳结构件的粘接和密封。常用的单组分配方在室温下与空气中的水分发生反应并自然固化。特别注意：有些灯具制造商使用中性幕墙粘合剂进行施工，而不是专业的电子密封胶，这些密封胶容易分解有害物质并损坏灯具。某些类型的灌封胶会在凝固过程中分解出少量的化学液体或气体，如灯珠旁的胶体分解材料对灯珠荧光粉的破坏，导致色温漂移或侵害LED芯片，或分解与透明PC塑料发生化学反应并破坏PC结构的物质。
这是胶体制造商必须充分了解其化学和物理特性并进行验证测试的胶体应用中的潜在危险。密封胶在灯壳结构中的粘合密封，受热膨胀和收缩影响最大，特别是大型灯具，材质不同，线膨胀系数差，热胀冷缩不断拉，容易出现裂纹。因此，材料防水设计的防水能力主要取决于电路板灌封。
防水材料生产工艺较长，胶水固化周期要求24h，部分产品设计较为复杂，甚至需要2〜3次胶水充填周期，造成出货周期较长，生产场地大量，生产环境脏污。凝胶凝固后修复产品很麻烦。材料的防水材料的结构设计不需要太精确，只要设计保留了胶体封装区域，液体不会泄漏到外部，并且其防水性能非常直观。因此，防水材料技术更适合小型户外灯具和室内防潮灯具。它通常用于大量低端且价格低廉的男性模具产品。如柔光灯，小条灯，地埋灯等小灯。
4结束语
随着LED技术的进一步成熟，LED应用发展到更多领域，灯饰设计必将成为LED应用设计领域的主流之一，采用什么样的防水结构直接关系到整个产品的成本及质量，决定产品的市场价值与产品竞争力，让优良的灯饰防水设计推动整个LED行业的健康发展，让LED绚丽的光芒照得更远!
参考文献：
[1]刘行仁，韩建伟，吴虹.固态照明光源白光发光二极管发展.中国长三角照明科技论坛：2005：201-210.
[2]刘雁潮，付桂翠，高成等.照明用大功率LED散热研究[J].电子器件： 2008.6（31）：1716-1719.
[3]胡东飞.功率型LED封装技术及热设计田].杭州：杭州电子科技大学.2011.
[7]刘一兵，黄新民，刘国华.基于功率型LED散热技术的研究[J].照明工程学报：2008.19（1）：69-73.
个人简介：陈肇飞（1985.10-）男（汉族），广东省汕头人，硕士研究生学历，从事LED照明灯具设计开发工作。现工作单位：佛山市国星光电股份有限公司，单位邮编：528000
论文作者:陈肇飞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/23
标签：灯具论文; 罩壳论文; 结构论文; 材料论文; 户外论文; 性能论文; 胶体论文; 《基层建设》2018年第15期论文;