LED 灯具的核心矛盾是散热
LED 的光衰和寿命直接由结温决定,结温每升高 10℃,寿命减半。
灯具外壳承担了 30-50% 的散热任务。塑料的导热系数只有 0.2-0.3 W/(m·K),铝是 200 W/(m·K),差距近千倍。用塑料做散热件必须用导热改性。
导热改性的现实边界
导热 PA 加氮化硼或氧化铝填料,导热系数可做到 1.0-3.0 W/(m·K),
是普通 PA 的 5-10 倍,但仍只有铝的百分之一。
导热 PA 只能用于 20 W 以下的灯具,大功率灯具还是要用铝基板 + 铝外壳。
不要为了减重把大功率灯做成全塑。
阻燃是强制项
灯具是长期通电的家电,外壳必须 UL94 V-0,且要通过灯具安规(如 IEC 60598)。
PC 无卤阻燃和 PA66 无卤阻燃都可以,但要注意阻燃剂对透光的影响——
灯罩部分不能用含阻燃剂的料,灯罩和灯体要分开选料。
户外灯具的耐候门槛
路灯、投光灯、景观灯长期户外,紫外、雨水、高低温循环三件套。
未加耐候的 PC 户外 2 年黄变雾度上升,透光率下降 15%。
必须加 UV 吸收剂 + HALS + 抗氧剂三件套,并且要做 1000 h 氙灯老化验证。
户外灯具的塑料件寿命目标 5-10 年。
灯罩与灯体分开选料
灯罩要透光——PC 透光率 88-90%,PMMA 92%,PA 不透明,不能做灯罩。
灯体要阻燃和散热,走阻燃 PC 或导热 PA。这是灯具选料最常见的分工:罩走 PC 或 PMMA,体走 PA 或阻燃 PC。
装配与防水的隐性变量
户外灯具要 IP65 以上防水,接缝处用硅胶密封圈。PA 吸湿膨胀会影响密封压缩量——吸水后体积涨 0.3%,密封槽尺寸要预留。
另外灯具内部温度高,密封圈要选硅橡胶而不是普通橡胶。
工程实测:4 条强制测试
测试1:导热系数。普通 PA 0.25 W/(m·K),导热 PA 1.5-3.0 W/(m·K),铝 200 W/(m·K)——大功率仍需铝。
测试2:氙灯老化 1000 h。加耐候三件套 PC 透光率保持 97%,未加的降至 85%——户外必加。
测试3:阻燃 V-0。PC 无卤阻燃达 V-0(1.6 mm),导热 PA 达 V-0(1.6 mm)——均可。
测试4:结温对比。20 W 球泡灯用导热 PA 外壳结温 78℃,用普通 PA 结温 95℃——导热料降 17℃。
边界声明
| 工况 | 推荐材料 |
|---|---|
| 20 W 以下全塑灯 | 导热 PA 阻燃 |
| 大功率灯具 | 铝壳 + 塑料装饰件 |
| 灯罩 | PC 或 PMMA 透光 |
| 户外路灯 | 阻燃 PC 或 PA + 耐候三件套 |
| IP65 密封 | 硅胶圈 + 预留吸湿膨胀 |
工程备忘
LED 灯具量产前必须做导热 + 氙灯老化 1000 h + 结温测试三项。
大功率不要做全塑,导热 PA 上限 20 W。灯具企业在降本时最容易动塑料件的念头,但散热件降级带来的光衰和售后成本,通常远高于省下的那点材料费。
实战案例:常见踩坑与正解
踩坑一:只看阻燃等级不看 CTI。LED灯具装在带电回路附近,阻燃 V-0 但 CTI 只有 250 V,长期爬电后表面碳化短路。正解:带电件必须 CTI ≥ 400 V(相比漏电起痕指数),V-0 只解决起火,不解决爬电——这是电气件最常被漏掉的一条。踩坑二:用回收料或副牌料做绝缘件,介电强度批次波动大,耐压测试 5% 击穿。正解:绝缘件一律走正牌新料,批次附耐压报告。踩坑三:端子件装完一段时间扭矩衰减,以为是螺丝松了,实际是尼龙蠕变。正解:LED灯具承载螺纹连接时必须玻纤增强到 GF25 以上,并在装配 24 h 后复拧一次。
延伸判断:最容易被漏掉的隐性变量
LED灯具的量产事故里,有一半不是料选错了,是隐性变量没控住。
第一个变量是含水率。PA 系材料出厂含水率、干燥条件、注塑前的存放时间,三者共同决定实际含水率,含水率不对,强度和外观都会变。
第二个变量是模具温度。模温低 20℃,表面浮纤和熔接痕强度可能差一倍。
第三个变量是装配后的时间。装完 24 h 和装完 30 天的扭矩、尺寸、密封压缩量都不一样。
这三个变量都不写在物性表上,但都写在失效报告里。
把这三件事写成一张表发给供应商,比打十通电话有用——LED灯具的选型沟通成本,基本都花在这几项反复确认上。
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结语
LED灯具的工况比想象中复杂。具体型号和长期使用条件,回复「LED灯具」告诉我工况。
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这里做塑料的人多——选料这件事,越早问越省事。
这类件的选料与试模,可以一起聊。
宁波市科隆新材料有限公司 | LED灯具选型与采购,回复「LED灯具」,把工况发来。