塑料模組LED路燈可行性分析

謝福兵（歐司朗企業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，并對塑料模組LED路燈的結構、工藝進行了分析，并通過散熱模擬驗證了塑料模組LED路燈的技術可行性。

關鍵詞：LED照明；LED路燈；LED散熱；導熱管

1. 技術領域

LED照明。

2. 技術背景

目前，模組式LED路燈被越來越廣泛地應用，因為模組式LED路燈具具備易拆卸、易維護的優點，同一模組的不同組合可迅速開發出各種款式、各種功率的路燈，縮短新產品開發周期，大大降低了工廠的開發成本。現有模組式LED路燈的模組廣泛使用鋁質模組，采用鋁型材或壓鑄鋁作為導熱件，具有結構簡單、導熱好的優點，但是因為鋁質散熱器材料成本高，加工費用高，鋁的比重大，導致鋁質模組路燈有成本高，自重較大的缺點。本文的塑料模組式LED路燈采用塑料和導熱管組合代替鋁質散熱器，在塑料中嵌入銅質導熱管，可有效解決塑料導熱性差的確定，導熱效果更優于現有鋁質模組，產品成本低于鋁質模組，自重亦低于鋁質模組。

圖1

3. 現有鋁質模組LED路燈

現有鋁質模組采用壓鑄鋁或鋁型材作為導熱件，成本高，自重較大，圖1和圖2為我公司一款鋁質模組LED路燈的簡圖。

圖2

4. 塑料模組LED路燈

4.1塑料模組LED路燈的優點及需要解決幾個問題

4.1.1LED散熱

鋁材導熱性好，所以模組式LED路燈廣泛使用鋁質模組，塑料的導熱系數約僅為鋁材的1/500，如何使塑料模組的導熱性能達到甚至超過鋁質模組的導熱性能是本設計是否可行的關鍵，本設計采用導熱管散熱，在塑料中嵌入銅質導熱管，可有效解決塑料導熱性差的缺點。表1為3種材料的導熱系數比較。（導熱管的導熱系數為折算值）

4.1.2防水性能

路燈的防水等級一般為IP 65或IP66，鋁質模組一般采用橡膠圈機械密封防水，本設計用低壓模塑工藝，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》。

該兩個標準要求，為保證安裝在高空的路燈的不變形，不墜落，抗強風，燈具需通過一下測試：

燈具需承受150km/h的風速而沒有過度變形；

將等于4倍燈具重量的恒定均勻載荷施加于燈具上，歷時1小時，燈具應無明顯變形；

鋁質模組路燈由于自重大，要通過上需測試，則燈具結構強度要求高，設計難度大，成本增加，而塑料模組LED路燈由于自重更小，可較易通過上需測試，節約成本。

圖3

圖4

圖5

圖6

4.2塑料模組結構及工藝

本塑料模組由透鏡（件6），PCB，導熱管（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，可達到IP66防水等級。

由于注塑工藝壓力大，溫度高，會導致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路燈結構及熱傳導

4.3.1燈具結構及裝配

8個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

熱傳導路線：LED→PCB→導熱管（件4）→鋁散熱器殼（件4）→大氣

該結構中，包覆塑料殼（件7）不在熱傳導路線中，可有效避免包覆塑料殼（件7）溫升過高。

4.4散熱模擬

表2為在環境溫度55°條件下的熱模擬結果，LED溫度及包覆塑料殼溫度均遠低于允許值，散熱可行。

結語

塑料模組式LED路燈自重輕、成本低、導熱可靠，技術可行，可替代鋁質模組LED路燈。

參考文獻

［1］GB7000-1-2007，燈具的一般要求與試驗［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］.

中圖分類號：TM46

文獻標識碼：A