戶(hù)外用燈具IPX5防水試驗測試結果分析

　　陳宗嘉(福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院,?福建?福州?350002)

　　摘?要：GB 7000.1-2015《燈具 第1部分：一般要求與試驗》和GB/T 4208-2017《外殼防護等級（IP代碼）》

　　中要求燈具在IPX5試驗之后，電氣連接件、載流部件或者可能危害使用者或環(huán)境的絕緣體上沒(méi)有水跡。本文主要對IPX5戶(hù)外燈具的防水結構特點(diǎn)進(jìn)行總結，并介紹各種結構的優(yōu)缺點(diǎn)，供廣大設計師參考。

　　關(guān)鍵詞：防水；戶(hù)外用燈具；結構

　　0 引言

　　近年來(lái)，隨著(zhù)城市照明工程的興起，越來(lái)越多的燈具產(chǎn)品被布置在復雜的環(huán)境中，經(jīng)受風(fēng)吹日曬，隨之而來(lái)的就是戶(hù)外燈具漏電事件時(shí)有發(fā)生。大多數的戶(hù)外燈具漏電事件是由于其防水結構做得不到位發(fā)生進(jìn)水或霧化，使帶電部件與外界接觸造成人身傷害。因此防水性能是衡量一個(gè)燈具是否安全的重要指標。大部分的戶(hù)外燈具是以GB 7000.1—2015和GB/T 4208—2017中的IPX5防噴水燈具的防水要求設計的，因此，本文中將探討防水等級為IPX5的LED路燈、高壓鈉燈和洗墻燈的防水結構，供廣大設計人員進(jìn)行參考。

　　1 標準條款和試驗要求

　　按照GB 7000.1—2015和GB /T4 208—2017中對IPX5防噴水燈具的要求燈具在做試驗前，要將整套燈具在額定電壓下點(diǎn)亮直至達到穩定的工作溫度，在關(guān)閉燈具電源開(kāi)關(guān)的情況下，立即經(jīng)受用帶噴嘴的軟管從各方向噴水15 min，噴嘴離樣品距離應保持3 m，調節噴嘴處的水壓，使水流速達到12.5× (1±5%) L/min（約30kN/㎡）。按照標準中的試驗方法，將燈具點(diǎn)亮到穩定的工作溫度，會(huì )讓燈具從常溫到燈具的最高發(fā)熱溫度，燈具腔體內氣壓會(huì )上升，使燈具腔體的空氣沖出防水結構。同時(shí)，燈具受熱會(huì )膨脹，也可能會(huì )破壞防水結構。

　　之后立刻做防噴水試驗，水的沖擊會(huì )使燈具迅速冷卻，讓燈具腔體內的氣壓迅速下降，燈具腔體會(huì )從外部吸入空氣。突然性的冷卻會(huì )讓燈具受冷收縮，也可能造成燈具防水結構的損壞。標準中的流速規定會(huì )產(chǎn)生約30 kN/㎡的力沖擊燈具的防水結構，這是考核燈具是否會(huì )因為平時(shí)使用過(guò)程中受到外力沖擊而損壞。如果戶(hù)外燈具的防水結構做得不到位，會(huì )造成防水結構無(wú)法承受熱脹冷縮出現縫隙，也有可能會(huì )因為水流的沖擊造成滲水甚至造成燈具結構上的損壞，從而造成人身傷害。

　　2 測試案例和結果分析

　　2.1 案例一：洗墻燈

　　洗墻燈上常見(jiàn)的防水措施有4個(gè)點(diǎn)。第1個(gè)點(diǎn)是外殼的金屬卡扣結構，其是用于組成洗墻燈的基本外觀(guān)，同時(shí)也是洗墻燈防水的第一道防線(xiàn)，如圖1（a）；第2個(gè)點(diǎn)在洗墻燈表面玻璃與金屬外殼固定處有封膠，這里的封膠可以防止水通過(guò)玻璃直接進(jìn)入燈具腔。這是洗墻燈防水的第2道防線(xiàn)，如圖1（b）；第3個(gè)點(diǎn)在洗墻燈兩側的蓋板上有橡膠墊，防止水進(jìn)入燈具腔。這是洗墻燈防水的第3道防線(xiàn)，如圖2；第4個(gè)點(diǎn)在洗墻燈內部電路板上下表面有封膠，保護電路板上的銅線(xiàn)不與水接觸。這是洗墻燈防水的第4道防線(xiàn)，如圖1（c）。由第1、2和3點(diǎn)構成的一個(gè)無(wú)排水孔的燈具結構，其中的封膠使其符合GB/T7000.1-2015第9.2（c）中1）的要求。第四點(diǎn)的結構使其符合GB/T7000.1-2015第9.2（c）的要求，使水不觸及帶電部件。

　　洗墻燈常見(jiàn)的進(jìn)水原因分析：

　　1）在生產(chǎn)燈具的時(shí)候可能是夏天，氣溫很高，空氣中濕度比較大，這些空氣被燈具生產(chǎn)時(shí)封裝入光源腔中。在進(jìn)行防水試驗時(shí)，25 ℃±10 ℃的水從噴水口噴出會(huì )讓整個(gè)燈具降溫，而燈具腔內的空氣是富含水汽的空氣與突然降溫的冰冷的燈具玻璃燈罩上相遇會(huì )出現霧化現象，這樣的現象會(huì )讓試驗人員誤以為進(jìn)水，這種現象在其他燈具中也會(huì )產(chǎn)生。

　　2）洗墻燈的外殼是由兩個(gè)金屬卡扣結構組成。因為材料切割的問(wèn)題，兩個(gè)金屬無(wú)法做到長(cháng)度一致，一個(gè)金屬部分會(huì )突出頂在配有橡膠墊圈的蓋板上，使橡膠墊圈出現間隙，水會(huì )在壓力的作用下進(jìn)入燈具內部。兩個(gè)金屬卡扣結構還有可能因為生產(chǎn)工藝的問(wèn)題，使兩個(gè)金屬無(wú)法緊密結合在一起從而形成縫隙。洗墻燈的蓋板無(wú)法和燈具緊密貼合在一起，水就會(huì )在壓力的作用下，從洗墻燈的蓋板進(jìn)入，順著(zhù)金屬卡扣結構的縫隙流入到燈具內部造成燈具進(jìn)水。

　　2.2 案例二：高壓鈉燈燈具

　　高壓鈉燈通常懸掛于隧道內或者是安裝在路燈桿上。文中討論的是懸掛于隧道內的高壓鈉燈，如圖3。隧道高壓鈉燈因為其懸吊于隧道頂上，所以隧道高壓鈉燈的背面是一個(gè)全封閉的外殼。隧道高壓鈉燈一般是用密封圈防水。密封圈是用防水膠水黏在隧道高壓鈉燈金屬外殼邊框內的一圈金屬上,軟硬度適中，其截面形狀是正方形的，在受力之后可以緊緊地貼合兩個(gè)面。當隧道高壓鈉燈的發(fā)光面玻璃蓋蓋上后，隧道高壓鈉燈蓋上有個(gè)壓緊裝置會(huì )施加一個(gè)很大的力將玻璃蓋與金屬外殼上凸起的密封圈緊緊地夾在一起形成整個(gè)燈具的防水結構，如圖4（燈具邊框上白色的一圈即為密封圈）。這樣的結構使其符合標準9.2（c）條款要求。

　　隧道高壓鈉燈常見(jiàn)的進(jìn)水原因分析：

　　1）由于隧道高壓鈉燈的密封圈是由一條橡膠條首尾相圈圈成的。在生產(chǎn)過(guò)程中，橡膠條在隧道高壓鈉燈邊框內的金屬圈上粘合時(shí)，橡膠條的首尾沒(méi)有使用防水膠水粘合上，造成密封圈有一個(gè)縫隙，如圖5。因為發(fā)光面玻璃蓋和燈具金屬外殼的縫隙很大，在做IPX5試驗的時(shí)候，帶有壓力的水流可以直接沖擊密封圈。材料為橡膠材質(zhì)的密封圈會(huì )在水流的沖擊下短暫地擴大縫隙，同時(shí)聚集在密封圈周?chē)乃畷?huì )在壓力的沖擊下順著(zhù)金屬外殼的凹槽流進(jìn)密封圈的縫隙中，造成隧道高壓鈉燈進(jìn)水。若要防止水進(jìn)入燈具內部，通過(guò)對密封圈的首尾用膠水結合，同時(shí)可以將金屬外殼設計的玻璃蓋圍起來(lái)，這樣既減小了水直接沖擊到密封圈上的力，也防止進(jìn)水情況的發(fā)生，如圖6。

　　2）密封圈因為高壓鈉燈設計的問(wèn)題，密封圈在金屬外殼的凹陷處沒(méi)有密封圈的粘著(zhù)點(diǎn)，導致密封圈僅僅只是在壓緊裝置的作用下壓在金屬外殼上。在試驗中，水在壓力的作用下沖擊密封圈，因為密封圈的彈性，在壓力的作用下密封圈會(huì )出現縫隙，水會(huì )從縫隙沖進(jìn)燈具內，造成燈具進(jìn)水，如圖7（a）。

　　2.3案例三：LED路燈

　　LED路燈有2種常見(jiàn)類(lèi)型，一種是由LED發(fā)光模塊組成，如圖8，另一種是LED燈珠板放置在密封的光源腔內的路燈，如圖9。第1種LED發(fā)光模塊的防水是通過(guò)發(fā)光模塊與透鏡之間的密封圈和接線(xiàn)孔處的金屬防水接頭實(shí)現，如圖10。第2種LED路燈的防水措施是用燈具的外殼和玻璃之間有一層密封圈（如圖11，灰色密封圈）和固定玻璃板的螺絲下的橡膠墊圈，如圖12。本文討論第2種LED路燈的防水措施。

　　LED路燈常見(jiàn)的進(jìn)水分析：

　　1）第2種路燈發(fā)光面旁邊有排水孔，排水孔的上面就是光源腔。其光源腔內的燈珠電路板為了接上控制器輸出的電源，在靠近控制器的位置上開(kāi)了正方形的孔洞，伸出引線(xiàn)連接控制器，并且焊接在燈珠面板上的正負極沒(méi)有做任何防護直接裸露在外，如圖13。在GB/T7000.1的IPX5試驗要求中規定噴水是從各個(gè)方向噴水，向燈的發(fā)光面噴水，水會(huì )從燈具的排水孔進(jìn)入到燈具腔內，再從燈具腔噴入或者是流入到光源腔內有出現從控制器到光源腔內，與無(wú)任何防護的燈珠板正負極接觸，造成控制器短路。若要防止水進(jìn)入光源腔內部，可以在引線(xiàn)入口處安裝防水接頭，讓引線(xiàn)從防水接頭處穿過(guò)即可解決問(wèn)題。

　　3 結論

　　本文通過(guò)分析標準中IPX5試驗規定和要求并從產(chǎn)品結構和試驗操作上分析了檢測過(guò)程中遇到的3種戶(hù)外燈具的典型產(chǎn)品，同時(shí)對3種戶(hù)外燈具中在試驗中出現的問(wèn)題給出改進(jìn)意見(jiàn)，期望可以為戶(hù)外燈具企業(yè)在設計相關(guān)燈具時(shí)提供借鑒。

　　參考文獻

　　[1] GB/T 7000.1，燈具 第1部分：一般要求與試驗[S].

　　[2] GB/T 4208-2017，外殼防護等級（IP代碼）[S].

　　[3] 陳國秋，付東明，樓潤瑜.論燈具IP等級測試的要求與實(shí)施[J].中國照明電器,2011(11):30-35.

　　本文來(lái)源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第12期第60頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。