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叶小小琪 等级： / 门别币：20 |
| 发表：2016-12-15 0:09:53 查看：897 回复：2 次 | |
朱耀：LED模组的类型结构和使用方法与技巧(二) |
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LED模组的类型结构和使用方法与技巧(二)—各种LED模组的封装结构和应用环境
摘要：LED模组也称为LED模块，是一种将若干个LED灯珠通过电路连接并封装在一个结构体上的微型光源，其封装形式和尺寸规格多种多样。本文将详细分析目前市售的各种LED模组包括LED硬灯条的规格和封装结构供大家在选择判断其用途用法时作为参考。
LED模组(模块)广泛应用于广告标识、装饰装修、灯饰亮化等场合。由于其尺寸小，安装方便，在各种窄小复杂的空间易于安装和控光，是广泛使用的一类微型LED灯具。作为灯具就必然涉及其防护等级，即大家常说的IP××多少(××分别代表两个数字)，这是对电气产品防尘防侵入和防潮防水的一种数字化定性指标。下表IP××首尾数字含义，首数字代表防尘，尾数字代表防水(表格内容整理自有关百度百科)：
LED模组封装的意义就是要给模组内电路板和导线提供固结结构，也是使模组达到一定的防护等级，从而使整个模组构成便于安装使用和抗外界环境侵扰的稳定固结体。
LED模组包括LED灯条的封装方式种类较多，随使用环境的不同可以选择不同的封装结构，达到物尽其用，节约采购成本的目的。它们的防护等级有IP00、IP65甚至IP68。这里需要说明的是LED灯具有其特殊性，不仅要考虑其防护等级，也要考虑其耐候性，包括温度、大气环境对它们的影响。下面分别配图说明不同的封装结构对应的防护等级以及考虑耐候性后建议的应用环境。文中所述产品的电路结构和其它相关知识建议延伸阅读百度文库中《各种LED模组的电路结构和性能参数》一文，以便更好的理解。(文中部分图片来自百度图片)
IP00级(完全无防护)的LED模组和灯条：这是一些应用在良好环境中一类产品，下图：IP00级的LED模组：(12V3灯模组)
这是一款极其简化的LED模组，基本可以称之为裸板，其将电路板嵌入在一个塑料槽中，塑料槽在这里不起防护作用，只是给电路板一个支撑便于将模组安装到其它表面上。可以看到电路板上的LED灯珠、电阻、两端电源焊接点全部裸露在外。其中的LED灯珠作为一种封装元器件，其本身可以达到IP65的防护等级，但电路板上所有的焊锡点都是裸露的，只能归为IP00。
下图：IP00级的LED灯条和卷帘灯条：
左图上部三种灯条也是将铝基板电路板(铝基板：以铝板作为基材的电路板，基材不作导电用)嵌入铝合金槽或塑料槽中，这里的铝合金槽和塑料槽仅作为支撑物，无防护作用。左图下方的灯条和右图的卷帘灯条全部是一条裸板。这些灯条可以看到电路板上的LED灯珠、电阻、两端电源焊接点全部裸露在外。上面这些产品全都是无防护的裸板。它们的采购成本相应是较低的，但其使用环境也要求非常严苛。分析如下：
裸露的焊锡随着时间的推移会逐渐氧化变白，最后粉末化失效，这在北方某些大气污染严重的城市中进程会加快，因为空气中二氧化硫的含量较高，某些地方臭氧含量也较高，这是大气环境对产品中所有裸露焊点的腐蚀破坏；某些时候由于空气湿度的变化，会造成凝露，也就是所谓回潮或回南天，此时电路板上会凝结微小的水滴，这些水滴会导通各个具有电位差的焊点，LED灯具都是直流电驱动的，而直流电能电解水产生氧气和氢气，这里的氧气会以氧离子的形式在焊锡上析出，氧离子具有远高于氧气分子的氧化性，它会迅速腐蚀掉焊锡，这是潮气对产品中所有裸露焊点的腐蚀破坏。
通过上述分析结合工程案例，这些无防护的裸板LED模组和LED灯条如果在户外使用，一场雨就会损坏，即使是在户外灯箱中使用，由于灯箱不可能做到完全严丝合缝与外界隔离，经过春夏秋冬一个轮回后，这些模组灯条的损坏率是极高的，而且上文所述的潮气腐蚀有可能带来低压短路故障(电源接点连通)，具有潜在的火灾隐患。
这些俗称不防水LED模组和LED灯条建议在室内使用，而且应是百货商场、地铁车站等有空调的基本恒温恒湿的环境，即使这样它们的耐久性也还是不高的(大气腐蚀)。按照电工学和有关规范的界定，电气产品采用完全裸露的电路结构是不允许的(某些经过防霉防潮喷涂处理的除外，但LED灯珠不能经此处理)，此类产品在较严格的工程招标中常被拒之门外。
IP65级的LED模组和灯条：这是一类可以用于户外灯箱和户内装修直接布光的产品。
下图：三款可以弯曲的24V7灯、36V11灯和48V14灯软LED模组(IP65)
弯曲状态时不改变其防护等级
这是一种软体结构的LED模组，称为软LED模组或LED软模组。其可以在厚度方向弯曲。可以看出其电路板镶嵌在一个塑胶底壳中，电路板上全部灌注了一层软性透明胶将电路板上的电阻和所有焊点密封起来并与底壳、导线固结在一起，但其灯珠的出光端没有被胶体密封。LED灯珠是IP65的防护等级，虽然该模组其它部分全被密封保护，但其还应归为IP65的防护等级。这种软模组也有全灌胶形式，即灯珠也被密封，其防护等级达到IP67甚至IP68。由于其结构体为软性材料，当其被弯曲时，结构不会损坏，所以弯曲使用并不改变防护等级。据称这种软模组IP65型比IP68型要略贵。下图：几种IP65型的LED模组
可以看出其电路板镶嵌在一个塑料或金属底壳中，电路板上全部灌注了一层透明胶将电路板上的电阻和所有焊点密封起来并与底壳、导线固结在一起，但其灯珠的出光端部没有被胶体密封。LED灯珠是IP65的防护等级，虽然该模组其它部分全被密封保护，但其还应归为IP65的防护等级。这种模组是硬脆性的，不能被丝毫弯曲，否则会断裂破坏。
需要特别强调的是这三款模组的两端进出线部分很脆弱，如果线束经常被拉伸晃动会造成线头与胶体出现缝隙从而使水汽进入焊点部位腐蚀焊点！所以建议这种模组不能在室外露天使用。上文的软模组，其进出线是焊接在模组中部的，其抗拉伸抗腐蚀性要强得多，但其IP65型的产品也不建议长期置于露天使用，防止LED灯珠老化。上述的这几款模组可以归集称为滴胶型防护(俗称滴胶模组)，因LED灯珠未被全面防护，防护等级可达IP65。
下图：另几款IP65型模组和灯条
这几款模组的电路板、进出线等都被塑封在壳体内，仅LED灯珠的出光端部露出，右图是单灯大功率侧光模组，其灯珠外部有一控光透镜，该透镜与壳体是有细微缝隙的，没有完全密封灯珠。这几款模组可以归集称为注塑型防护，因LED灯珠未被全面防护，防护等级可达IP65。下图：一款IP65型灯条
这种灯条是将多个大功率灯珠呈并联电路关系组装在电路板上，并且电路板上全部灌以防护胶，工艺良好的情况下。其基本能达到IP67的防护等级，但两端的电源接口采用插头形式，勉强能达到IP65，所以还是归为IP65型。
上述几款LED模组和灯条是IP65型，用于户外灯箱和户内装修直接安装基本是没有问题的，短期(半年)的户外露天安装也可以。但条件是它们采用的灯珠必须是品质较高的，参考《各种LED模组的电路结构和性能参数》一文中对LED灯珠品质的评价，如果采用优质的金线、铜支架、透明硅胶封装的灯珠，户外灯箱和户内使用，三年寿命基本可以保障，户外露天基本可以保证一年。大气环境会腐蚀并穿透灯珠硅胶。
可达IP67级甚至IP68级的LED模组：这些模组基本用于户外灯光装饰、景观亮化工程。常被用于诸如楼盘灯光字广告、灯饰画、建筑轮廓灯光线条勾勒、台阶踏步的暗藏灯光照明等直接露天安装的使用环境，IP68级甚至可以长期侵入水中使用(须谨慎)。
上文提到的软LED模组有全灌胶的IP67型，可以满足上述需要。还有以下几种模组：
下图：灌胶加透镜模组(右图是草帽型密封灯珠)
这种模组是在灯珠上盖了透明的塑料壳，再将其与电路板、模组底壳全部灌胶固结起来的封装结构。须注意的是其两端的进出线部分很脆弱，如果线束经常被拉伸晃动会造成线头与胶体出现缝隙从而使水汽进入焊点部位腐蚀焊点！所以在户外安装应牢固，避免晃动，比如楼盘灯光字和灯饰画在风力作用下会长期扭曲晃动造成断线和焊点腐蚀，所以这几种模组不建议用在楼盘灯光字和灯饰画这种结构不稳固的工程上。下图：注塑加透镜模组：
这种模组在灯珠上加盖了透明塑料壳后整个塑封起来，工艺良好的话可达IP68级。上述的全注胶软模组、灌胶加透镜模组、注塑加透镜模组都有两个问题。1、封胶或加透镜后，LED灯珠的发光(指最终射出模组的光线)会有部分损失；2、户外长期使用后，由于温度、大气腐蚀和紫外线对覆盖灯珠的材料会有诸如黄变、银纹破坏等塑料老化的问题，一段时间后其发光色温会有影响。但上述问题作为灯饰亮化等应用场合基本可以忽略，工程经验表明，如采用优质LED灯珠制造的模组，这些模组户外使用基本可以保证三年的坏灯率接受水平。
LED模组和LED灯条的防护等级对它们的寿命有影响，但过高的防护等级在诸如室内、灯箱、装修装潢等场合没有太大的必要。在做工程设计和采购时，为做到提供经济适用的工程项目，应做到1、当LED模组主要是提供足够的光通量应用时，应尽量采用IP65型的，让LED灯珠的光束无损发出；2、当作为户外长期使用的产品时，应将防护等级放在首位，使用能达到IP67甚至IP68的产品；3、综合考虑维保期，在维保要求低，比如节日灯饰(灯饰画)等一两个月内的应用场合，可以综合比较选择IP65型中高品质灯珠类、还是IP68型低品质灯珠类(不能太差，灯珠总的来说是关键)，不过对于软模组这种IP65和IP67型基本差不多的产品选IP67型更经济一些；4、对于家庭室内装修装饰等私人项目建议选择IP65型中高品质灯珠类产品，经验表明，灯珠品质对耐久性影响最大，这是为了减少家庭用户缺乏专业维护人员的窘境；5、基本不建议使用裸板类产品，防护等级差，短路起火风险高；6、楼盘灯光字、灯饰画、树木亮化类晃动应用场合还要考虑模组连接线端部的稳固性。总之，合理考虑使用环境所须要满足的防护等级要求，根据需要选择适合的模组种类，严格把控模组上LED灯珠的品质。保证工程的耐久性，合理规划工程保修期限。只有这样才能减少维修更换频次，降低实际成本费用，避免错误的选择防护等级和劣质品所带来的麻烦和风险。
谢谢大家！下一篇我们将介绍《LED模组的类型结构和使用技巧(三)各种LED模组的供配电设计和预防短路起火的方法》。
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请继续关注本号续篇《怎样愉快地用软模组制作灯光字》
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