如何處理壓差仍是一個隱藏的設(shè)計難點，防潮和透氣設(shè)計可以增強LED燈具的可靠性、延長其使用壽命。

 

很多商用和住宅照明都已經(jīng)升級到LED光源，因為固態(tài)照明(SSL)燈具能夠持續(xù)輸送超過100，000小時的光線，而且它也是當今最環(huán)保、可靠的照明解決方案——特別是在戶外照明中。然而，戶外應(yīng)用多變和嚴酷的環(huán)境，潛在的漏水會導致燈具故障和失效。盡管產(chǎn)品開發(fā)人員可以密封燈具，將燈具與環(huán)境隔離，但是燈具內(nèi)部和外部空氣間被忽略的壓差可能會引發(fā)很多問題。讓我們來探討下這個壓力問題，考慮用機械設(shè)計方法消除這個問題，從而確保燈具的使用壽命。

 

LED燈具的好處不勝枚舉。除了前面提到的壽命長以外，固態(tài)照明產(chǎn)品還完全滿足有害物質(zhì)限制(RoHS)規(guī)定，比傳統(tǒng)照明技術(shù)節(jié)約高達85%的能耗。

 

盡管LED自己能持續(xù)使用20年以上，但是這個壽命周期只有在與之配套的電子元件、電源和驅(qū)動電源以及整個燈具像LED一樣可靠耐用時才能為整個照明系統(tǒng)提供增值。燈具的所有部件都必須能夠承受所在環(huán)境的嚴酷條件，不管是加勒比的熱帶氣候還是阿拉斯加的酷寒。

 

嚴酷環(huán)境的挑戰(zhàn)根據(jù)RTI International的一項研究，LED燈具故障的主要原因是驅(qū)動電源問題，例如電容器和互聯(lián)故障、電壓、水汽或其他化學品侵入。

 

傳統(tǒng)的驅(qū)動電源都有一個五年質(zhì)保期，但是實驗顯示這些驅(qū)動電源的故障率很高。可靠性問題通常由受環(huán)境條件影響而損壞的密封圈、接頭和連接點所致。

 

大多數(shù)工程師通常采用下列三種方法增強燈具外殼的耐用性，保護驅(qū)動電源和電子元件：采用更耐用的密封圈或墊片以改善密封；增加殼體厚度以減少密封圈周圍的外殼移動；以及/或在密封圈或墊片周圍安裝更多的螺釘以保持更持久的密封效果。

 

然而，即便有了這些措施，密封圈泄漏，造成水的侵入，并最終在透鏡和反射鏡上形成冷凝。

 

這種情況經(jīng)常發(fā)生，這是因為將整個燈具密封就會使燈具無法處理壓力波動，不管是正壓還是負壓(或真空)。當這種壓力波動發(fā)生時，會對密封圈和其它連接點形成較大應(yīng)力，從而影響密封效果。隨著時間的推移，密封處頻繁的膨脹和收縮會使密封圈的薄弱點失效，從而失去密封作用，使水、灰塵和污染物進入燈具，導致潛在的腐蝕、短路或電子元器件故障。

 

溫度變化，不管是外部、內(nèi)部還是內(nèi)外部一起變化，是產(chǎn)生壓差最常見的原因之一。外部溫度變化可能會非常劇烈(例如在炎熱的夏天突降暴雨)、也可能會隨著季節(jié)交替而更平穩(wěn)地變化。每天白天到夜晚的溫度最多能下降10到20°C，而冬夏之間的季節(jié)溫差可以達到40°C以上。

 

當溫度升高時，燈具內(nèi)的空氣膨脹，對密封圈、接頭和連接點產(chǎn)生正壓。當溫度下降時，內(nèi)部空氣收縮并形成真空，再次對密封處造成壓力。

 

30°C的溫度變化會造成約10%的空氣流入或流出燈具。

 

對于不同大小的燈具來說，外部溫度的迅速下降能造成燈具內(nèi)部0.5psi(35mbar)或更高的真空。出現(xiàn)真空時，水、灰塵和污染物會進入殼體。在比較好的情況下，只是會加速腐蝕；但是在嚴重的情況下，會發(fā)生災(zāi)害性故障。腐蝕會損害燈具內(nèi)所含的LED、電線電纜、和其它電子元器件，并最終縮短燈具的壽命。