燈具的氣密分析

1、 普通燈泡：電能普通燈泡：電能熱能熱能光能光能 而且而且80%80%以上的電能都以上的電能都是轉(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、安目前，公知的發(fā)熱型燈具散熱一般都是開透氣口、安裝風(fēng)扇等方式，雖然這樣散熱問題是解決了，但運(yùn)轉(zhuǎn)一段裝風(fēng)扇等方式，雖然這樣散熱問題是解決了，但運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間后，設(shè)備內(nèi)部就會積滿很多灰塵，降低了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)性時間后，設(shè)備內(nèi)部就會積滿很多灰塵，降低了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)性能和影響設(shè)備使用壽命等，并且此方式不適用于戶外設(shè)備；能和影響設(shè)備使用壽命等，并且此方式不適用于戶外設(shè)備； 如果在潮濕環(huán)境中使用，水氣就

2、會進(jìn)入到設(shè)備內(nèi)部如果在潮濕環(huán)境中使用，水氣就會進(jìn)入到設(shè)備內(nèi)部造成線路短路或故障。造成線路短路或故障。 所以說，直接進(jìn)行通風(fēng)的方式并不是一個完美的散所以說，直接進(jìn)行通風(fēng)的方式并不是一個完美的散熱方案熱方案 如何徹底確解這個難題？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要從燈具的漏水原因談起，目前市場上戶外大功率投光燈、率投光燈、LEDLED照明燈具絕大多數(shù)為照明燈具絕大多數(shù)為IP65IP65，既六級防塵，既六級防塵（微塵顆粒）多級防水（防暴雨），也有部分為（微塵顆粒）多級防水（防暴雨），也有部分為IP68/IP67IP68/IP67防護(hù)等級產(chǎn)品，其中防水性能上差異較大。

3、防護(hù)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)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、高端具有現(xiàn)：中、高端具有IPIP等級要求的燈具在安裝中有一道等級要求的燈具在安裝中有一道工序工序殼體總成安裝后全部浸水試驗，但實際在使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)下浸水水燈具拆下來后，在不工作狀態(tài)下浸水6 6小時居然滴水小時居然滴水不漏。不漏。 通過分析、研究和查閱相關(guān)資料了解到：所有戶外大通過分析、研究和查閱相關(guān)資料了解到：所有戶

4、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）。燈除外）。 根據(jù)熱力學(xué)原理，空氣溫度每升高根據(jù)熱力學(xué)原理，空氣溫度每升高11，其體積膨脹率，其體積膨脹率為為1/2731/273， 比如：一個普通的比如：一個普通的210W210W大功率泛光燈的凈容積為大功率泛光燈的凈容積為6.66.6升上，在升上，在2020的環(huán)境下，開燈前后燈腔內(nèi)溫差約的環(huán)境下，開燈前后燈腔內(nèi)溫差約8080，即即6.66.680/273=1.980/273=1.9升，說明工作時的燈具殼體要產(chǎn)生升，說明工作時的燈具殼體要產(chǎn)生1.281.28個大氣壓，個大氣壓， 顯

5、然除防爆燈外任何戶外燈的燈殼，燈罩都難以承受。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(dá)到最高溫前約這就是戶外燈具在開戶后達(dá)到最高溫前約3030分鐘的排氣分鐘的排氣過程，此時即使下雨，雨水也難以滲進(jìn)燈內(nèi)，過程，此時即使下雨，雨水也難以滲進(jìn)燈內(nèi)，3030分鐘后氣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(dāng)然氣密性差的燈具氣壓早已內(nèi)外彈性扣件壓力的大小，當(dāng)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），在這個平衡了，這個過程為相對平衡過程（時間最長），在這個

6、過程中隨著雨時大時小，時下時停，燈腔內(nèi)溫度和壓力也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。常小。 但最重要是至今被人們忽略的第三個階段，即吸氣過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(dāng)燈熄滅雨未停時，這個過程中燈具在雨水的程，特別是當(dāng)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)溫度急驟下降，產(chǎn)生的負(fù)壓迫使防水沖刷下降溫，燈腔內(nèi)溫度急驟下降，產(chǎn)生的負(fù)壓迫使防水膠條或密封膠水在氣壓作用下從弱處膠條或密封膠水在氣壓作用下從弱處/ /薄處變形，強(qiáng)行吸氣，薄處

7、變形，強(qiáng)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概率為5-8%5-8%，并隨使用年限增加和防水膠老化加快而增大。，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)在我們的前霧燈這種情況最大體現(xiàn)在我們的前霧燈 前大燈上

8、。前大燈上。 怎么辦？怎么辦？為了散熱，加裝風(fēng)扇或開透氣孔，導(dǎo)致直接進(jìn)水。為了散熱，加裝風(fēng)扇或開透氣孔，導(dǎo)致直接進(jìn)水。密封做得很好的時候，燈具如果不具備非常堅固的外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(jìn)水的命運(yùn)。殼，還是逃脫不了最終進(jìn)水的命運(yùn)。但是強(qiáng)行提高燈殼的物理強(qiáng)度，成本又太高。而且存但是強(qiáng)行提高燈殼的物理強(qiáng)度，成本又太高。而且存在一個爆裂的安全隱患。在一個爆裂的安全隱患。 那么有沒有辦法，讓水無法進(jìn)入，而讓空氣能夠那么有沒有辦法，讓水無法進(jìn)入，而讓空氣能夠隨意進(jìn)出呢？隨意進(jìn)出呢？ 水蒸氣分子直徑為水蒸氣分子直徑為0.00040.0004微米，雨水中直徑最小的

9、輕微米，雨水中直徑最小的輕霧直徑為霧直徑為2020微米，毛毛雨的直徑則高達(dá)微米，毛毛雨的直徑則高達(dá)400400微米，如果能夠微米，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。防水又透氣。 美國戈爾公司利用聚四氟乙烯美國戈爾公司利用聚四氟乙烯(PTFE)(PTFE)成為第一家成為第一家生產(chǎn)出該膜的公司。生產(chǎn)出該膜的公司。 現(xiàn)在我們公司使用的一款現(xiàn)在我們公司使用的一款 GE-VT133GE-VT133透氣膜，透氣孔徑為透氣膜，透氣孔徑為 0.45um0.45um，在，在0.15Mpa0.15Mpa的壓力下保持防水性，在的壓

10、力下保持防水性，在0.007Mpa0.007Mpa的壓力下的壓力下 ：每平方厘米每小時可以：每平方厘米每小時可以透過透過60-120L60-120L的空氣。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(hù)和透氣膜的出現(xiàn)，可以解決燈具對液態(tài)水的有效防護(hù)和確保燈具內(nèi)外的空氣流通性。確保燈具內(nèi)外的空氣流通性。 但是，防水透氣膜也還是有一個缺陷但是，防水透氣膜也還是有一個缺陷 ，就是無法防范，就是無法防范水蒸氣的進(jìn)入，當(dāng)然也就無法防范空氣中的細(xì)微水分，那水蒸氣的進(jìn)入，當(dāng)然也就無法防范空氣中的細(xì)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么在所有的防范都做好了的情況下，如果在一個空

11、氣潮濕且比較低溫的環(huán)境下，關(guān)閉一個點熱了的燈具就極易誘發(fā)且比較低溫的環(huán)境下，關(guān)閉一個點熱了的燈具就極易誘發(fā)起霧的情況。起霧的情況。 當(dāng)空氣容納的水汽達(dá)到最大限度時，就達(dá)到了當(dāng)空氣容納的水汽達(dá)到最大限度時，就達(dá)到了飽和飽和。 而氣溫愈高，而氣溫愈高，空氣空氣中所能容納的水汽也愈多。中所能容納的水汽也愈多。 1 1立方米的空氣，氣溫在立方米的空氣，氣溫在44時，最多能容納的水汽量是時，最多能容納的水汽量是6.366.36克；克；而氣溫是而氣溫是2020時，時，1 1立方米的空氣中最多可以含水汽量是立方米的空氣中最多可以含水汽量是17.3017.30克?？?。如果空氣中所含的水汽多于一定溫度條件下的飽

12、和水汽量，多余的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(jié)出來，當(dāng)足夠多的水分子與空氣中微小的灰塵顆粒結(jié)水汽就會凝結(jié)出來，當(dāng)足夠多的水分子與空氣中微小的灰塵顆粒結(jié)合在一起，同時水合在一起，同時水分子分子本身也會相互粘結(jié)，就變成小水滴或冰晶。本身也會相互粘結(jié)，就變成小水滴或冰晶?？諝庵械乃^飽和量，凝結(jié)成水滴，這主要是空氣中的水汽超過飽和量，凝結(jié)成水滴，這主要是氣溫氣溫降低造成的。降低造成的。富含足夠水分的熱空氣富含足夠水分的熱空氣溫度急劇降低的條件溫度急劇降低的條件溫度分布內(nèi)部氣體流動車燈內(nèi)部的濕度透鏡罩的表面性質(zhì) 此處的溫度分布是指車燈透鏡罩和反射鏡的溫度分布

13、，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(dǎo)致了霧珠消散的難度）氣體流場的分布是否合理分以下氣體流場的分布是否合理分以下2點：點：1.車燈內(nèi)部的濕氣是否可以通過風(fēng)去濕或熱去濕的作用排出。2.車燈內(nèi)存在氣流死區(qū)，氣流不流通必然導(dǎo)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。 內(nèi)部濕度因素1.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。2.車燈的密封性差，導(dǎo)致車燈的進(jìn)水。 車燈透鏡罩在水汽凝結(jié)過程中為水汽提供凝結(jié)核心，透鏡表面越

14、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(jié)是珠狀凝結(jié)。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(jié)為膜狀凝結(jié)，不會形成霧珠，從而不會影響汽車車燈的照明和外觀。 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(kuò)散和自然對流，富含水汽的空氣進(jìn)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(shè)計初期進(jìn)行反射鏡和透鏡罩的光能吸收性進(jìn)行測試分析并進(jìn)行改善。開口方式（通氣孔）開口方式（通氣孔）去除去除50%50%濕度時間濕度時間下方開口下方開口275min275min上方開口上方開口244min244min上