CN102235653A - Led路灯光源密封腔外置式调压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED路灯光源密封腔外置式调压装置。传统路灯透光罩经常积满灰尘影响出光效果，一些LED路灯也出现类似状况甚至出现积水，严重影响照明质量和电气安全，究其原因在于密封措施欠佳。过于简单的密封措施会导致LED路灯光源工作室内外气压波动过大，留有诸多隐患。本发明LED路灯光源密封腔外置式调压装置技术方案：在LED路灯光源密封腔之外部安置与其光源室气体直接相通、体积可自由伸缩的独立密封气囊，从而与外界大气完全隔离，自适应地调整LED路灯光源密封腔气压与大气压动态平衡。本发明优越之处在于：密封隔离好、结构简易方便，还可与驱动电源共用机壳，比内置式调压装置成本更低效果更好。本发明可用于传统路灯性能改善。

Description

LED路灯光源密封腔外置式调压装置

【技术领域】

本发明涉及一种路灯光源工作室密封腔气压调节装置，具体涉及一种LED路灯光源工作室密封腔外置式气压调节装置。

传统路灯几乎不用这类装置，因此也很少涉及这种密封应用的概念。LED照明光源的出现，对LED路灯正常工作提出了全新的技术要求，其中包括远远超过传统路灯的密封要求：要求LED路灯至少达到IP65的防护密封等级。这种要求是根据LED路灯光源特点以及工作环境特点提出的合理要求，例如：在沿海地区，海风携带高浓度盐雾，一旦进入电气设备就会造成严重腐蚀；在一些工业发达地区，包括人口密集的城市，空气中弥漫着具有腐蚀性的汽车尾气、锅炉烟尘和化工废气等有毒有害气体，天空有时也会降落具有腐蚀性的酸雨。凡此种种，对于LED路灯安全高效应用都带来直接或间接的威胁。

要让LED路灯可以长治久安地正常工作，就必须为LED路灯正常工作创造规范的、安全的工作条件。规定LED路灯必须达到的密封等级，就是这些起码的措施之一。

【背景技术】

LED照明是新兴绿色照明高科技产业，LED光源产品具有绿色环保、高效节能特点，已得到社会各界广泛重视。不同于其它人造电光源，要获得LED光源器件稳定高效地工作，需要LED路灯光源工作室处于足够良好的密封状态：按照设备防护等级，应达到IP65或更高。

LED路灯为什么需要密封？因为LED路灯属于提供照明功能的电子电气设备。出于使用安全需要，也出于设备保持良好工作状态需要，必须对设备实施良好的防水、防潮、防尘、防霉变等预防性技术措施，从故障源头认真抓起，严格杜绝漏电、短路、设备腐蚀等严重事故，不能出现因灯壳内外温度变化而导致在灯罩内部凝结雾气甚至水珠的现象发生，同时也必须杜绝灰尘堆积于透光灯罩而遮挡光线、降低道路照度的功能恶化情况出现。

人造电光源用于路灯照明，由于其工作时产生巨大的热量，光源工作室内温度非常高，导致光源工作室内部气体受热膨胀气压升高，驱使光源工作室内气体流向室外，直至达到动态平衡。当关闭路灯，光源器件不再工作，发热停止，光源室内温度逐渐下降，室内气体体积逐渐收缩压力减小，外部空气流入室内重新达到室内外气压的动态平衡。随着每天路灯周期性地开启和关闭，路灯光源室如同呼吸一样，工作室内的气体周期性地与外界进行交换。正是这种气体交换，逐渐改变了光源工作室内的小环境状态：携带灰尘等污染物的外部气体进入到空间狭窄、气流相对静止的光源工作室内，重力场与静电吸附作用导致流入气体携带的污染物逐渐降落和附着到透光灯罩与光源部件表面，甚至渗透入设备内部，同时也不可避免地带来水汽，提供了雾气与水珠凝聚的必要条件。随着昼夜交替长此以往，路灯光源工作室内气体不断与外界进行交换：流出去的是经过沉淀和吸附后相对净化的空气，而从灯壳外流进来的是道路上携带大量污浊物的气体。久而久之日积月累，就造成人们经常抬头可见的路灯灯光昏暗的现象：灯罩内大量灰土沉积，如同给透光灯罩加装了厚重的‘窗帘’，除了长期使用致使电光源器件发光效率自然衰减的因素外，因‘窗帘’效应而导致路灯灯光暗淡的现象非常普遍，其技术方面的原因就不难解释了。

实施足够高等级的密封防护技术方案，是杜绝上述不良现象的根本措施。缺少光源工作室密封腔气压调节装置的LED路灯，有可能导致光源工作室腔体内部的气体压力随温度变化发生较大波动而接近或超出其耐压极限，致使LED路灯灯壳壳体和透光灯罩等部件，在结构、材料等方面受到这种波动的威胁，甚至会造成LED路灯产品整体安全性能劣化与可靠性降低。即使不出现可能造成设备破裂的故障现象，降低产品最初的密封效果甚至密封失效，这种可能性的隐患是严重存在的。为了既能获得良好密封效果，又可彻底避免LED路灯光源工作室腔体内气体压力波动过大的不良影响，本发明一种LED路灯光源工作室密封腔外置式气压调节装置便应运而生。

外置式调压装置通过使用处于相对自由空间的外置式密封气囊，通过密封良好的专用气体流通管道与LED路灯光源工作室密封腔相互连通，因此外置式密封气囊不占用LED路灯工作室密封腔任何空间。为了使LED路灯整体造型统一美观，灯头的设计不仅包括LED照明光源，还可将外置式调压装置、甚至将电源驱动器都统一安排在LED路灯灯头总造型之范围内：‘一室一厅’或‘两室一厅’，合理安排，密切配合，结构紧凑，造型美观。

把LED路灯光源工作室密封腔理想化为刚性结构：温度和气压变化时其形状和容积不变。当腔内气体受热压力升高，便可以通过密封管道在外置式调压装置密封气囊中找到出路，因为该气囊‘外置’于空间自由的大气环境中，容量和体积自由伸缩，其内部气压几乎与外部大气一致，于是管道一端的高气压必然驱使LED光源密封腔内气体向另一端流动；反过来，当LED路灯光源室温度降低气压下降，外置式调压装置密封气囊中气体便立即回流，再次达到动态平衡。由于LED路灯光源工作腔与外置式调压装置密封气囊通过密封管道连接成为一个整体密闭空间，与外界大气完全隔离，因此在LED路灯有效生命期内，尽管气体无数次流动，但光源密封腔和调压密封气囊内气体总量以及成份保持完全不变，当然就不会受到外界污染物的任何影响，也就不可能因为气体导致LED路灯发生异常甚至发生故障。

根据《气动工程手册》提供的数据资料分析，在一个标准大气压下，设定以20℃的空气体积作为标准单位1，当温度变化时，其体积变化基本接近线性规律，如下表所示：

温度℃	-20	-10	0	10	20	30	40	50	60
										相对体积	0.8635	0.8977	0.9317	0.9662	1	1.0345	1.0686	1.1028	1.1370

从上表可知：如果我们假设以20℃为参考基准，把LED路灯的常规工作温度、包括环境温度设定在-20℃～60℃的温度范围内，则其光源工作室内部空气体积的相对变化正负值不超过15％。考虑到盖吕萨克定律、玻意耳定律、理想气体状态方程pV＝nRT等经典理论所揭示的理想气体压力、体积、温度之间的关系，并考虑一定的工程裕量，为LED路灯配置本发明‘LED路灯光源密封腔外置式调压装置’是完全科学合理、也是完全必要的。

本发明LED路灯密封腔外置式调压装置的外置方式，既可以是独立外置，这样比较单纯，只需给密封气囊制作一个‘舒适’的机壳；也可以与LED路灯外置式电源驱动器‘同居一室’，一壳两用，便于生产加工和安装。经验表明：如果LED路灯采用内置式电源驱动器，由于灯壳温度偏高，导致电源故障率大幅上升、LED路灯总体可靠性指标大幅下降。鉴于需要给LED路灯电源驱动器另辟新居，应该在考虑电源驱动器机壳时，留出外置式调压装置密封气囊的工作空间，这样规划总成本增加不多，但效果很好，一举两得。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种LED路灯光源工作室密封腔外置式气压调节装置。该装置由外置式密封气囊和连接该气囊与密封腔的密封管道包括管道配件两部分构成，同时还要为密封气囊提供安置的机壳等必要附件。现分述如下：

【1】密封气囊

【1.1】理想条件下，密封气囊充气到达上限的体积约为LED照明灯具工作室内气体总体积30％，如果灯具材料机械强度较高，光源部件和其它装置对气压变化不敏感，该比例可以降低。然而，一是由于LED路灯安置在广阔的外部大气空间，对设备体积不敏感，二是因为选作为密封气囊的气球、金属箔球、皮老虎等体积变化率远远大于本项目的工程要求，因此如果将这个比例适当放大甚至加倍或数倍，就可有效降低LED路灯灯壳密封加固相关诸多要求，从而可在确保质量前提下，节省可观的总成本费用。

【1.2】在室温20～25℃环境中，对气压调节装置的调压密封气囊进行安装前的预充气，密封气囊充气达到50％左右即可。

【1.3】气压调节装置密封气囊的结构设计、安装位置和活动空间必须方便而合理：选择密封气囊，优选高品质气球；对其工作室内部表面要求光滑无尖锐异物以免刺伤气球造成密封失效；另外密封气囊工作空间应足够大。

【1.4】气压调节密封气囊制作材料应耐腐蚀、防水、不霉变、不易疲劳、不易老化。例如：优质橡胶、金属箔等。

【2】通气管道

【2.1】呼吸管道的结构形式有二：一是刚性管道连接，在LED路灯光源室外壳和外置调压装置之间用不变形的管道连通；二是在LED路灯光源室外壳和外置调压装置外壳上安装密封气嘴，再用柔性密封管***气嘴并固定即可。

【2.2】柔性密封管可以是橡胶管或其它材料制成的密封管。

【2.3】柔性密封管便于在LED路灯施工现场就地安装，是优选方案。

本发明的关键点在于：

1调压密封气囊的确定

a)气球、车内胎、球内胆、皮老虎，等等结构均可。

b)密封气囊材料选择时应注意工作温度范围够宽，不易老化、不易疲劳、耐腐蚀。

2连通管道的确定

a)选择自行车内胎配套气门嘴，稍作机加工即可。成本低，性能好，来源充足。

b)必要时可单独设计专用气门嘴，结构尺寸按实际需要确定。

c)选用密封橡胶管。

【附图说明】

图1是本发明一种LED路灯光源密封腔外置式调压装置结构示意图。指示符号1是外置式调压装置的密封气囊工作室，用于放置调压密封气囊；2是指出LED路灯光源工作室；3是LED路灯电源驱动器工作室；4是电源驱动器输出电源线缆排线管，该排线管与LED光源工作室密封固定安装，排线管中间穿过的线缆在进入LED光源工作室密封腔的出口处，即4所指部位，必须要进行严格的密封处理；5是连通LED光源工作室密封腔与外置式调压装置密封气囊的通气管道，其在与机壳的连接固定处同样需要采取严格的密封处理；管道连接两端，提供调压气流的通路；6是LED路灯电源驱动器输出电缆过孔；7是外界供电电缆进入电源驱动器的入口过孔。

从图可见，LED路灯结构总体分成两个部分：【1】上部的光源部分，也就是LED路灯灯头的主体部分；【2】下部的‘外置式’控制器部分。控制器机壳空间又被分为两个独立的部分：【2.1】下部的电源驱动器工作室，在必要时该工作室可单独执行IP65甚至更高的防护等级标准；【2.2】上部的调压密封气囊工作室，是不密封的。工作室内壁光滑圆润，其主要空间提供给一个伸缩自如的‘气球’：气球弹性的表皮可随时伸缩，调整气压平衡，又与大气完全隔离。密封气囊唯一能够与外部大气交换的物质是其内部气体所携带的热量，这也多少有利于散热效果的改善。由于调压室在电源室与光源室之间，所以在调压室留有电源线缆的走线空间：走线主要沿着机壳的折角部位安排。

在管道的设计上，优选的方案是：气门嘴+柔性密封软管。这种结构有利于运输和现场安装，也便于故障维护，总体来说，成本会降低，性能会提升。

图2是本发明LED路灯光源密封腔外置式调压装置之外置式密封气囊的装配连接示意图。符号8是作为密封气囊使用的气球或金属箔球；9是该密封气囊与气门嘴的密封连接处；10是电源驱动器输出线缆穿过排线管道处；11是电源驱动器输出线缆头；12是送往LED光源模块的电源线缆头。

【具体实施方式】

实施例一、配有外置式密封腔自适应气压调节装置的200W路灯。

本实施例如图2所示，为200W的LED路灯，采用气球作为密封气囊，预充20℃净化气体500毫升。调压密封气囊工作室1000毫升，为LED光源工作室的50％。

实施例二、配有外置式LED光源工作室密封腔自适应气压调节装置的150W隧道灯

本实施例为150W隧道灯，采用1000毫升金属箔气球作为调压密封气囊，预充20℃净化气体500毫升。调压密封气囊工作室1000毫升，为LED光源工作室的50％。本方案对汽车尾气严重的环境有很好的适应性，寿命长效果好。

Claims (10)

1.一种LED路灯光源密封腔外置式调压装置，其特征是：所涉及密封腔调压装置密封气囊安装在LED路灯光源工作室密封腔之外，其调压密封气囊与LED路灯光源密封腔内气体连通，并与LED路灯光源密封腔体、密封连通管道构成全密封气体互相连通空间。

2.根据权利要求1所述的一种LED路灯光源密封腔外置式调压装置，其特征是：调压装置密封气囊为气球：橡胶气球、金属箔气球、PVC气球、纤维胎气球。

3.根据权利要求1所述的一种LED路灯光源密封腔外置式调压装置，其特征是：调压装置密封气囊为皮老虎。

4.根据权利要求1所述的一种LED路灯光源密封腔外置式调压装置，其特征是：调压装置密封气囊为橡胶球内胆。

5.根据权利要求1所述的一种LED路灯光源密封腔外置式调压装置，其特征是：调压装置密封气囊为金属箔密封容器。

6.根据权利要求1所述的一种LED路灯光源密封腔外置式调压装置，其特征是：调压装置密封气囊为橡胶密封容器。

7.根据权利要求1所述的一种LED路灯光源密封腔外置式调压装置，其特征是：调压装置密封气囊为PVC聚合物密封容器。

8.根据权利要求1所述的一种LED路灯光源密封腔外置式调压装置，其特征是：调压装置密封气囊安装在LED路灯光源工作室密封腔之外的单独机壳内。

9.根据权利要求1所述的一种LED路灯光源密封腔外置式调压装置，其特征是：调压装置密封气囊安装在与LED路灯电源驱动器共用的机壳内。

10.根据权利要求1所述的一种LED路灯光源密封腔外置式调压装置，其特征是：LED路灯电源驱动器机壳内预留有LED路灯光源密封腔外置式调压装置的密封气囊工作室。

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