謝福兵（歐司朗企業(yè)管理有限公司深圳分公司，廣東　深圳　518053）

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塑料模組LED路燈可行性分析

謝福兵
（歐司朗企業(yè)管理有限公司深圳分公司，廣東深圳518053）

摘要：本文介紹了一款新型的塑料模組LED路燈，并對(duì)塑料模組LED路燈的結(jié)構(gòu)、工藝進(jìn)行了分析，并通過(guò)散熱模擬驗(yàn)證了塑料模組LED路燈的技術(shù)可行性。

關(guān)鍵詞：LED照明；LED路燈；LED散熱；導(dǎo)熱管

1. 技術(shù)領(lǐng)域

LED照明。

2. 技術(shù)背景

目前，模組式LED路燈被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用，因?yàn)槟＝M式LED路燈具具備易拆卸、易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，同一模組的不同組合可迅速開(kāi)發(fā)出各種款式、各種功率的路燈，縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，大大降低了工廠(chǎng)的開(kāi)發(fā)成本?，F(xiàn)有模組式LED路燈的模組廣泛使用鋁質(zhì)模組，采用鋁型材或壓鑄鋁作為導(dǎo)熱件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、導(dǎo)熱好的優(yōu)點(diǎn)，但是因?yàn)殇X質(zhì)散熱器材料成本高，加工費(fèi)用高，鋁的比重大，導(dǎo)致鋁質(zhì)模組路燈有成本高，自重較大的缺點(diǎn)。本文的塑料模組式LED路燈采用塑料和導(dǎo)熱管組合代替鋁質(zhì)散熱器，在塑料中嵌入銅質(zhì)導(dǎo)熱管，可有效解決塑料導(dǎo)熱性差的確定，導(dǎo)熱效果更優(yōu)于現(xiàn)有鋁質(zhì)模組，產(chǎn)品成本低于鋁質(zhì)模組，自重亦低于鋁質(zhì)模組。

圖1

3. 現(xiàn)有鋁質(zhì)模組LED路燈

現(xiàn)有鋁質(zhì)模組采用壓鑄鋁或鋁型材作為導(dǎo)熱件，成本高，自重較大，圖1和圖2為我公司一款鋁質(zhì)模組LED路燈的簡(jiǎn)圖。

圖2

4. 塑料模組LED路燈

4.1塑料模組LED路燈的優(yōu)點(diǎn)及需要解決幾個(gè)問(wèn)題

4.1.1LED散熱

鋁材導(dǎo)熱性好，所以模組式LED路燈廣泛使用鋁質(zhì)模組，塑料的導(dǎo)熱系數(shù)約僅為鋁材的1/500，如何使塑料模組的導(dǎo)熱性能達(dá)到甚至超過(guò)鋁質(zhì)模組的導(dǎo)熱性能是本設(shè)計(jì)是否可行的關(guān)鍵，本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)熱管散熱，在塑料中嵌入銅質(zhì)導(dǎo)熱管，可有效解決塑料導(dǎo)熱性差的缺點(diǎn)。表1為3種材料的導(dǎo)熱系數(shù)比較。（導(dǎo)熱管的導(dǎo)熱系數(shù)為折算值）

4.1.2防水性能

路燈的防水等級(jí)一般為IP 65或IP66，鋁質(zhì)模組一般采用橡膠圈機(jī)械密封防水，本設(shè)計(jì)用低壓模塑工藝，將LED，PCBA，透鏡嵌入塑料中，永久防水。

4.1.3安全性能

路燈安全性需符合GB7000-5-2005《道路與街路照明燈具安全要求》及GB7000-1-2007《燈具的一般要求與試驗(yàn)》。

該兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)要求，為保證安裝在高空的路燈的不變形，不墜落，抗強(qiáng)風(fēng)，燈具需通過(guò)一下測(cè)試：

燈具需承受150km/h的風(fēng)速而沒(méi)有過(guò)度變形；

將等于4倍燈具重量的恒定均勻載荷施加于燈具上，歷時(shí)1小時(shí)，燈具應(yīng)無(wú)明顯變形；

鋁質(zhì)模組路燈由于自重大，要通過(guò)上需測(cè)試，則燈具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求高，設(shè)計(jì)難度大，成本增加，而塑料模組LED路燈由于自重更小，可較易通過(guò)上需測(cè)試，節(jié)約成本。

圖3

圖4

圖5

圖6

4.2塑料模組結(jié)構(gòu)及工藝

本塑料模組由透鏡（件6），PCB，導(dǎo)熱管（件5）及包覆塑料殼（件7）組成，塑料模組必須具有防水功能。

包覆塑料殼（件7）將透鏡及PCBA包覆，可達(dá)到IP66防水等級(jí)。

由于注塑工藝壓力大，溫度高，會(huì)導(dǎo)致LED損壞，包覆塑料殼（件7）的加工需采用低壓模塑工藝，將透鏡和PCBA嵌入模具內(nèi)一次包覆模塑成型。

表1

表2

具體工藝如下：

注塑加工透鏡（件6）→回流焊將導(dǎo)熱管（件5）焊于PCB背面（鋁基板PCB）→回流焊將LED焊于PCB正面→將透鏡（件6）和PCBA嵌入模具內(nèi)一次性包覆模塑成型。（包覆塑料殼（件7）在此工序成型）。

4.3塑料模組LED路燈結(jié)構(gòu)及熱傳導(dǎo)

4.3.1燈具結(jié)構(gòu)及裝配

8個(gè)LED模組（件1）穿入不銹鋼固定管（件3）固定→固定管（件3）前端及后段各由一件五金件連接固定→將導(dǎo)熱管（件5）固定于鋁散熱器殼（件4）→固定前蓋及后蓋。

4.3.2熱傳導(dǎo)

熱傳導(dǎo)路線(xiàn)：LED→PCB→導(dǎo)熱管（件4）→鋁散熱器殼（件4）→大氣

該結(jié)構(gòu)中，包覆塑料殼（件7）不在熱傳導(dǎo)路線(xiàn)中，可有效避免包覆塑料殼（件7）溫升過(guò)高。

4.4散熱模擬

表2為在環(huán)境溫度55°條件下的熱模擬結(jié)果，LED溫度及包覆塑料殼溫度均遠(yuǎn)低于允許值，散熱可行。

結(jié)語(yǔ)

塑料模組式LED路燈自重輕、成本低、導(dǎo)熱可靠，技術(shù)可行，可替代鋁質(zhì)模組LED路燈。

參考文獻(xiàn)

［1］GB7000-1-2007，燈具的一般要求與試驗(yàn)［S］.

［2］GB7000-5-2005，道路與街路照明燈具安全要求［S］.

［3］GB/T16275-2008，城市軌道交通照明［S］.

中圖分類(lèi)號(hào)：TM46

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A