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塑料模组LED路灯可行性分析

2016-07-25谢福兵欧司朗企业管理有限公司深圳分公司广东深圳518053

中国新技术新产品 2016年12期

谢福兵(欧司朗企业管理有限公司深圳分公司,广东 深圳 518053)



塑料模组LED路灯可行性分析

谢福兵
(欧司朗企业管理有限公司深圳分公司,广东深圳518053)

摘要:本文介绍了一款新型的塑料模组LED路灯,并对塑料模组LED路灯的结构、工艺进行了分析,并通过散热模拟验证了塑料模组LED路灯的技术可行性。

关键词:LED照明;LED路灯;LED散热;导热管

1. 技术领域

LED照明。

2. 技术背景

目前,模组式LED路灯被越来越广泛地应用,因为模组式LED路灯具具备易拆卸、易维护的优点,同一模组的不同组合可迅速开发出各种款式、各种功率的路灯,缩短新产品开发周期,大大降低了工厂的开发成本。现有模组式LED路灯的模组广泛使用铝质模组,采用铝型材或压铸铝作为导热件,具有结构简单、导热好的优点,但是因为铝质散热器材料成本高,加工费用高,铝的比重大,导致铝质模组路灯有成本高,自重较大的缺点。本文的塑料模组式LED路灯采用塑料和导热管组合代替铝质散热器,在塑料中嵌入铜质导热管,可有效解决塑料导热性差的确定,导热效果更优于现有铝质模组,产品成本低于铝质模组,自重亦低于铝质模组。

图1

3. 现有铝质模组LED路灯

现有铝质模组采用压铸铝或铝型材作为导热件,成本高,自重较大,图1和图2为我公司一款铝质模组LED路灯的简图。

图2

4. 塑料模组LED路灯

4.1塑料模组LED路灯的优点及需要解决几个问题

4.1.1LED散热

铝材导热性好,所以模组式LED路灯广泛使用铝质模组,塑料的导热系数约仅为铝材的1/500,如何使塑料模组的导热性能达到甚至超过铝质模组的导热性能是本设计是否可行的关键,本设计采用导热管散热,在塑料中嵌入铜质导热管,可有效解决塑料导热性差的缺点。表1为3种材料的导热系数比较。(导热管的导热系数为折算值)

4.1.2防水性能

路灯的防水等级一般为IP 65或IP66,铝质模组一般采用橡胶圈机械密封防水,本设计用低压模塑工艺,将LED,PCBA,透镜嵌入塑料中,永久防水。

4.1.3安全性能

路灯安全性需符合GB7000-5-2005《道路与街路照明灯具安全要求》及GB7000-1-2007《灯具的一般要求与试验》。

该两个标准要求,为保证安装在高空的路灯的不变形,不坠落,抗强风,灯具需通过一下测试:

灯具需承受150km/h的风速而没有过度变形;

将等于4倍灯具重量的恒定均匀载荷施加于灯具上,历时1小时,灯具应无明显变形;

铝质模组路灯由于自重大,要通过上需测试,则灯具结构强度要求高,设计难度大,成本增加,而塑料模组LED路灯由于自重更小,可较易通过上需测试,节约成本。

图3

图4

图5

图6

4.2塑料模组结构及工艺

本塑料模组由透镜(件6),PCB,导热管(件5)及包覆塑料壳(件7)组成,塑料模组必须具有防水功能。

包覆塑料壳(件7)将透镜及PCBA包覆,可达到IP66防水等级。

由于注塑工艺压力大,温度高,会导致LED损坏,包覆塑料壳(件7)的加工需采用低压模塑工艺,将透镜和PCBA嵌入模具内一次包覆模塑成型。

表1

表2

具体工艺如下:

注塑加工透镜(件6)→回流焊将导热管(件5)焊于PCB背面(铝基板PCB)→回流焊将LED焊于PCB正面→将透镜(件6)和PCBA嵌入模具内一次性包覆模塑成型。(包覆塑料壳(件7)在此工序成型)。

4.3塑料模组LED路灯结构及热传导

4.3.1灯具结构及装配

8个LED模组(件1)穿入不锈钢固定管(件3)固定→固定管(件3)前端及后段各由一件五金件连接固定→将导热管(件5)固定于铝散热器壳(件4)→固定前盖及后盖。

4.3.2热传导

热传导路线:LED→PCB→导热管(件4)→铝散热器壳(件4)→大气

该结构中,包覆塑料壳(件7)不在热传导路线中,可有效避免包覆塑料壳(件7)温升过高。

4.4散热模拟

表2为在环境温度55°条件下的热模拟结果,LED温度及包覆塑料壳温度均远低于允许值,散热可行。

结语

塑料模组式LED路灯自重轻、成本低、导热可靠,技术可行,可替代铝质模组LED路灯。

参考文献

[1]GB7000-1-2007,灯具的一般要求与试验[S].

[2]GB7000-5-2005,道路与街路照明灯具安全要求[S].

[3]GB/T16275-2008,城市轨道交通照明[S].

中图分类号:TM46

文献标识码:A