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【深度探讨】寒地LED照明应用面临的困境及对策

2015-03-26 14:14
安娜PARKER
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  另外,LED灯具常采用塑胶件和金属的配合结构(如图6)。由于塑料材质和金属材料在大温差环境下的膨胀系数差异较大(如表1所示),例如灯具常用的金属铝和常用塑料材料的膨胀系数大概相差5倍以上,这可能会导致塑料材料破裂,或者两者的间隙增大,最终致使防水密封结构失效,进而产品出现问题。

  图6 LED灯具中金属和塑胶材料组合

  表1 不同材料的线膨胀系数(1/℃)

  材料温度范围

  20~100(℃)

  20~200(℃)

  20~300(℃)

  黄铜17.8×10-618.8×10-620.9×10-6

  碳钢(10.6~12.2)×10-6(11.3~13)×10-6(12.1~13.5)×10-6

  铸铁(8.7~11.1)×10-6(8.5~11.6)×10-6(10.1~12.2)×10-6

  铝23.03×10-6

  有机玻璃130×10-6

  尼龙1010105×10-6

  在诸如东北这些高寒地区,从每年的10月份到次年的4月份,都可能处于冰雪季节。LED灯具在下午临近傍晚开灯前,温度可能低于-20℃以下,然后晚上通电工作后,由于灯具发热,又可能使得灯体温度上升到30℃~40℃以上,基本上每天灯具都要经历一次高低温的循环冲击。在这种环境下,如果处理不好灯具的结构设计以及不同材料的匹配问题,很容易导致我们上述所说的材料开裂和防水失效问题。

  针对这种情况,国家半导体照明工程研发及产业联盟从2010年开始,连续推出两版的《寒地LED道路照明产品技术规范》LB/T005,其中的关于高低温冲击的实验方法,考虑了这种特殊环境下的工作方式,笔者认为非常值得借鉴和采纳。试验样品应经历图7所示的2个温度变化循环试验,每个循环历时5h。即:

  试验循环:5次;

  每个循环时间:5h;

  温度曲线:按图1规定;

  温度升降变化速率:0.5℃∕min~4.0℃∕min;

  循环开始温度:20℃;

  低温:-40℃,保持时间1h;

  高温:40℃,保持时间1h;

  通电方式:在图1“A”点处开始通电至“B”点处。

  图7 寒地照明LED产品的高低温冲击实验曲线

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