燈具的氣密分析

1、燈具進水的原因,普通燈泡：電能熱能光能 而且80%以上的電能都是轉(zhuǎn)換成了熱能，那么我們的燈具就需要散熱 目前，公知的發(fā)熱型燈具散熱一般都是開透氣口、安裝風扇等方式，雖然這樣散熱問題是解決了，但運轉(zhuǎn)一段時間后，設備內(nèi)部就會積滿很多灰塵，降低了設備運轉(zhuǎn)性能和影響設備使用壽命等，并且此方式不適用于戶外設備； 如果在潮濕環(huán)境中使用，水氣就會進入到設備內(nèi)部造成線路短路或故障。 所以說，直接進行通風的方式并不是一個完美的散熱方案,如何徹底確解這個難題？ 要從燈具的漏水原因談起，目前市場上戶外大功率投光燈、LED照明燈具絕大多數(shù)為IP65，既六級防塵（微塵顆粒）多級防水（防暴雨），也有部分為IP68/IP6

2、7防護等級產(chǎn)品，其中防水性能上差異較大。 那是否氣密性好的燈就不漏水呢？實地考察測試發(fā)現(xiàn)：中、高端具有IP等級要求的燈具在安裝中有一道工序殼體總成安裝后全部浸水試驗，但實際在使用后一般仍有千分之五以上的漏水率，而奇怪的是漏水燈具拆下來后，在不工作狀態(tài)下浸水6小時居然滴水不漏。,燈具進水的原因,通過分析、研究和查閱相關資料了解到：所有戶外大功率燈具在工作過程中有呼吸作用（承受高壓密封的防爆燈除外）。,燈具的呼吸,根據(jù)熱力學原理，空氣溫度每升高1，其體積膨脹率為1/273， 比如：一個普通的210W大功率泛光燈的凈容積為6.6升上，在20的環(huán)境下，開燈前后燈腔內(nèi)溫差約80，即6.680/273=1

3、.9升，說明工作時的燈具殼體要產(chǎn)生1.28個大氣壓，,顯然除防爆燈外任何戶外燈的燈殼，燈罩都難以承受。 這就是戶外燈具在開戶后達到最高溫前約30分鐘的排氣過程，此時即使下雨，雨水也難以滲進燈內(nèi)，30分鐘后氣密性好的燈內(nèi)仍持有一定的壓力，燈內(nèi)壓力的大小取決于彈性扣件壓力的大小，當然氣密性差的燈具氣壓早已內(nèi)外平衡了，這個過程為相對平衡過程（時間最長），在這個過程中隨著雨時大時小，時下時停，燈腔內(nèi)溫度和壓力也呈小幅度起伏，此時除氣密性比較差的燈具外漏水概率非常小。,燈具的呼吸,但最重要是至今被人們忽略的第三個階段，即吸氣過程，特別是當燈熄滅雨未停時，這個過程中燈具在雨水的沖刷下降溫，燈腔內(nèi)溫度急驟下

4、降，產(chǎn)生的負壓迫使防水膠條或密封膠水在氣壓作用下從弱處/薄處變形，強行吸氣，而氣密性差的燈具會從各個漏氣地方直接吸氣，這個過程是吸氣過程，受吸入口位置、縫隙大小、雨量大小諸多因素影響，尤其對于氣密性較好的燈具漏水基本集中在這個吸氣過程。氣密性好的燈具在燈熄滅雨未停時吸入雨水的概率為5-8%，并隨使用年限增加和防水膠老化加快而增大。 這種情況最大體現(xiàn)在我們的前霧燈 前大燈上。,燈具的呼吸,怎么辦？ 為了散熱，加裝風扇或開透氣孔，導致直接進水。 密封做得很好的時候，燈具如果不具備非常堅固的外殼，還是逃脫不了最終進水的命運。 但是強行提高燈殼的物理強度，成本又太高。而且存在一個爆裂的安全隱患。 那么

5、有沒有辦法，讓水無法進入，而讓空氣能夠隨意進出呢？,燈具的呼吸,水蒸氣分子直徑為0.0004微米，雨水中直徑最小的輕霧直徑為20微米，毛毛雨的直徑則高達400微米，如果能夠制造出孔隙直徑在水蒸氣和雨水之間的薄膜，則能實現(xiàn)既防水又透氣。 美國戈爾公司利用聚四氟乙烯(PTFE)成為第一家生產(chǎn)出該膜的公司。,燈具的呼吸 -防水透氣膜,現(xiàn)在我們公司使用的一款 GE-VT133透氣膜，透氣孔徑為 0.45um，在0.15Mpa的壓力下保持防水性，在0.007Mpa的壓力下 ：每平方厘米每小時可以透過60-120L的空氣。,透氣膜的出現(xiàn)，可以解決燈具對液態(tài)水的有效防護和確保燈具內(nèi)外的空氣流通性。 但是，防

6、水透氣膜也還是有一個缺陷 ，就是無法防范水蒸氣的進入，當然也就無法防范空氣中的細微水分，那么在所有的防范都做好了的情況下，如果在一個空氣潮濕且比較低溫的環(huán)境下，關閉一個點熱了的燈具就極易誘發(fā)起霧的情況。,燈具的呼吸 -防水透氣膜,當空氣容納的水汽達到最大限度時，就達到了飽和。 而氣溫愈高，空氣中所能容納的水汽也愈多。 1立方米的空氣，氣溫在4時，最多能容納的水汽量是6.36克；而氣溫是20時，1立方米的空氣中最多可以含水汽量是17.30克。如果空氣中所含的水汽多于一定溫度條件下的飽和水汽量，多余的水汽就會凝結出來，當足夠多的水分子與空氣中微小的灰塵顆粒結合在一起，同時水分子本身也會相互粘結，就

7、變成小水滴或冰晶?？諝庵械乃^飽和量，凝結成水滴，這主要是氣溫降低造成的。,起霧/霧珠的形成條件,富含足夠水分的熱空氣 溫度急劇降低的條件,車燈霧珠的影響條件,溫度分布 內(nèi)部氣體流動 車燈內(nèi)部的濕度 透鏡罩的表面性質(zhì),車燈霧珠-溫度分布,此處的溫度分布是指車燈透鏡罩和反射鏡的溫度分布，如果透鏡罩或反射鏡的某部位溫度過低，則容易在該部位形成霧珠。 通過試驗證明了，在出現(xiàn)霧珠的部位，溫度明顯低于其他部位，而且一般這種部位也同時為空氣流動的死角。（同時這也導致了霧珠消散的難度）,車燈霧珠-內(nèi)部氣體流動,氣體流場的分布是否合理分以下2點： 車燈內(nèi)部的濕氣是否可以通過風去濕或熱去濕的作用排出。 車燈

8、內(nèi)存在氣流死區(qū)，氣流不流通必然導致了溫度的不均衡，所以此區(qū)域一般溫度較低，而且此區(qū)域一旦產(chǎn)生霧珠，就很難消散。,車燈霧珠-內(nèi)部濕度,內(nèi)部濕度因素 車燈工作環(huán)境的變化。主要指空氣中溫度/濕度的較明顯變化。 車燈的密封性差，導致車燈的進水。,車燈霧珠-透鏡罩表面性質(zhì),車燈透鏡罩在水汽凝結過程中為水汽提供凝結核心，透鏡表面越光潔，形成的霧珠越小，形成霧狀外觀的可能性越小。 在車燈霧氣問題中，車燈透鏡的材料是一種水所不能浸潤的材料，因此在其表面發(fā)生的凝結是珠狀凝結。反之，如果透鏡罩表面材料可以被水浸潤，則在其表面發(fā)生的水汽凝結為膜狀凝結，不會形成霧珠，從而不會影響汽車車燈的照明和外觀。,車燈霧珠-形成流程,車燈內(nèi)部的水由光照（太陽光/本身的光），加熱引起蒸發(fā)，通過擴散和自然對流，富含水汽的空氣進入車燈溫度較低的區(qū)域，并在該區(qū)域的壁面 （透鏡罩或反射鏡）形成小霧珠。 在車燈內(nèi)拐角等處常常存在死區(qū) 或 氣流遲滯區(qū)域，水汽在此區(qū)域形成的霧珠，長時間不能消除。 車燈內(nèi)的鏡面輻射和空氣的對流影響到車燈內(nèi)的溫度分布，而這些問題只能在燈具的設計初期進行反射鏡和透鏡罩的光能吸收性進行測試分析并進行改善。,車燈霧珠-改善方向,通氣孔的位置選擇,試驗條件是：在一個58ML的矩形單腔前照燈中，注入高濕度的空氣，通過不同的開