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LED 照明安全的挑战与对策

2012-08-217360UL 陈立开安规与电磁兼容网

挑战二:室外用 LED 灯具的水气与紫外线考验

除了路灯的应用,景观、号志、标示用照明已被视为 LED 下一波的激烈战场。LED 的可调色性是其它光源无法企及的优势,因此常受建筑界的青睐,并促使 LED 灯成为城市先进的其一象征。可程序化的显示方式,除了能够充作号志灯的读秒,更是户外信息广告牌的不二选择,尽管受到城市光害的质疑,但此法仍使用在成为城市无所不在的大型 LED显示屏幕上,即使此举所费不赀,然应用尺寸却有加大的趋势。相对于室内用灯具,户外型的 LED 灯具散热环境虽然较好, 但应用环境相异的水气与紫外线影响却成为额外的考验:

•水气造成的功能危害。水气的积聚,对电子商品功能最大的伤害即是造成电路短路与产品锈化。虽然纯水导电度低,但只要加上电解质即会提高导电度并带来短路现象。
或许起初的短路现象会随水受热蒸发而停止,然长久下来,累积在导体上的电解质加上通电时的热作用,就可能破坏绝缘材料,导致永久的短路现象或是回路的锈蚀。裸露的金属材料如焊点或是螺丝、端子亦会因水气而发生锈化情况,一旦有锈蚀之情事,或电阻提高,或膨胀的导体可能彼此连接而造成短路,甚至接踵而至的安全问题。另外有些聚合物材料是透过脱水聚合而成,水气的存在会促使聚合物分解反应的进行,造成聚合物材料的破坏。

•紫外线对外壳材料的破坏。阳光含有高能量的紫外光,除了会晒伤人体皮肤,也足够裂解大多数的聚合物材料。在UL 的研究中即不难发现,只要让材料处于近 1,000 小时的连续高强度曝晒,就可能导致其机械强度产生具足够危险的衰退,也有可能劣化另雨天亦是让号志灯故障的潜因。户外LED 大型显示屏往往在阴雨天时会出现白线,究其因正是水气的「杰作」。对于产品的防水多数是采用密封设计,然而除了一体成型的密封外,大部份组装式的密封仍会因持续的热涨冷缩,导致水气藉由毛细现象渗透至机壳内部,并在时间的累积下带来损害。由此若采用耐水性的电路材质,再佐以排水、通风与干燥的设计,才可有效防止因水气累积所造成的问题。

至于长久浸泡于水中的灯具,由于受到的环境温度变化较小,加上水压的帮助,以及因此减少紫外线的吸收,密封反而较容易达成。只要采用对水气不敏感的聚合物材料与金属材质,相对更容易维持低水气的状态。

挑战三:防爆用 LED 灯具的设计

2011 年的爆炸事件频传。以台湾为例,为因应石油裂解厂等意外造成的庞大人力与物力损伤,政府当局即宣告自2012 年将针对危险场所使用的灯具、马达、开关箱进行管制以减少公安意外,而此项举措亦引发灯具业者的注意。
传统灯具由于使用时电压与电流较大,或者使用温度较高,很容易在操作的过程中因温度过热或开关电弧等举动产生引爆易燃物的火源;而 LED 的低电压操作与相对低操作温度的特性,似乎具有未来防爆灯具的有利条件。不过防爆领域仍为多数LED 与灯具业者不甚熟悉的领域,包括对防爆的测试方式的不熟稔,甚至对防爆验证的模式与系统所知有限。

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