燈具的氣密分析

燈具的氣密分析第1頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如何徹底確解這個(gè)難題？要從燈具的漏水原因談起，目前市場(chǎng)上戶外大功率投光燈、LED照明燈具絕大多數(shù)為IP65，既六級(jí)防塵（微塵顆粒）多級(jí)防水（防暴雨），也有部分為IP68/IP67防護(hù)等級(jí)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(shí)地考察測(cè)試發(fā)現(xiàn)：中、高端具有IP等級(jí)要求的燈具在安裝中有一道工序——?dú)んw總成安裝后全部浸水試驗(yàn)，但實(shí)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(lái)后，在不工作狀態(tài)下浸水6小時(shí)居然滴水不漏。燈具進(jìn)水的原因第2頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通過分析、研究和查閱相關(guān)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(xué)原理，空氣溫度每升高1℃，其體積膨脹率為1/273，比如：一個(gè)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6.6×80/273=1.9升，說明工作時(shí)的燈具殼體要產(chǎn)生1.28個(gè)大氣壓，

第3頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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30分鐘的排氣過程，此時(shí)即使下雨，雨水也難以滲進(jìn)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(dāng)然氣密性差的燈具氣壓早已內(nèi)外平衡了，這個(gè)過程為相對(duì)平衡過程（時(shí)間最長(zhǎng)），在這個(gè)過程中隨著雨時(shí)大時(shí)小，時(shí)下時(shí)停，燈腔內(nèi)溫度和壓力也呈小幅度起伏，此時(shí)除氣密性比較差的燈具外漏水概率非常小。燈具的呼吸第4頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月但最重要是至今被人們忽略的第三個(gè)階段，即吸氣過程，特別是當(dāng)燈熄滅雨未停時(shí)，這個(gè)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，而氣密性差的燈具會(huì)從各個(gè)漏氣地方直接吸氣，這個(gè)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(duì)于氣密性較好的燈具漏水基本集中在這個(gè)吸氣過程。氣密性好的燈具在燈熄滅雨未停時(shí)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。燈具的呼吸第5頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月怎么辦？為了散熱，加裝風(fēng)扇或開透氣孔，導(dǎo)致直接進(jìn)水。密封做得很好的時(shí)候，燈具如果不具備非常堅(jiān)固的外殼，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。而且存在一個(gè)爆裂的安全隱患。那么有沒有辦法，讓水無(wú)法進(jìn)入，而讓空氣能夠隨意進(jìn)出呢？燈具的呼吸第6頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水蒸氣分子直徑為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(dá)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(shí)現(xiàn)既防水又透氣。美國(guó)戈?duì)柟纠镁鬯姆蚁?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(shí)可以透過60-120L的空氣。第7頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月透氣膜的出現(xiàn)，可以解決燈具對(duì)液態(tài)水的有效防護(hù)和確保燈具內(nèi)外的空氣流通性。但是，防水透氣膜也還是有一個(gè)缺陷，就是無(wú)法防范水蒸氣的進(jìn)入，當(dāng)然也就無(wú)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(gè)空氣潮濕且比較低溫的環(huán)境下，關(guān)閉一個(gè)點(diǎn)熱了的燈具就極易誘發(fā)起霧的情況。燈具的呼吸---防水透氣膜第8頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

當(dāng)空氣容納的水汽達(dá)到最大限度時(shí)，就達(dá)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(shí)，最多能容納的水汽量是6.36克；而氣溫是20℃時(shí)，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(huì)凝結(jié)出來(lái)，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(shí)水分子本身也會(huì)相互粘結(jié)，就變成小水滴或冰晶。空氣中的水汽超過飽和量，凝結(jié)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第9頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月車燈霧珠的影響條件溫度分布內(nèi)部氣體流動(dòng)車燈內(nèi)部的濕度透鏡罩的表面性質(zhì)第10頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月車燈霧珠---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(yàn)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(shí)為空氣流動(dòng)的死角。（同時(shí)這也導(dǎo)致了霧珠消散的難度）第11頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月車燈霧珠---內(nèi)部氣體流動(dòng)氣體流場(chǎng)的分布是否合理分以下2點(diǎn)：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。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。第12頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月車燈霧珠---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(dǎo)致車燈的進(jìn)水。第13頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月車燈霧珠---透鏡罩表面性質(zhì)

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(rùn)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(rùn)，則在其表面發(fā)生的水汽凝結(jié)為膜狀凝結(jié)，不會(huì)形成霧珠，從而不會(huì)影響汽車車燈的照明和外觀。第14頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月車燈霧珠---形成流程車燈內(nèi)部的水由光照（太陽(yáng)光/本身的光），加熱引起蒸發(fā)，通過擴(kuò)散和自然對(duì)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(zhǎng)時(shí)間不能消除。車燈內(nèi)的鏡面輻射和空氣的對(duì)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(jì)初期進(jìn)行反射鏡和透鏡罩的光能吸收性進(jìn)行測(cè)試分析并進(jìn)行改善。第15頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月車燈霧珠---改善方向開口方式（通氣孔）去除50%濕度時(shí)間下方開口275min上方開口244min上下同時(shí)開口90min通氣孔的位置選擇試驗(yàn)條件是：在一個(gè)58ML的矩形單腔前照燈中，注入高濕度的空氣，通過不同的開口方式進(jìn)行試驗(yàn)。第16頁(yè)，課件共17頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月