使用LED灯具压力平衡呼吸器

一、户外灯具防护

       户外LED灯具经常受到雨水、雾气、冰雪、风沙、酸咸、盐雾、灰尘、污物、湿度（潮气）、昆虫的侵扰，为了确保设计寿命期内灯具所用电子元器件、LED发光芯片和光学系统等始终处于正常状态，工程师们采用了严格的防护措施——

       1、防护等级通常定在IP68或以上；

       2、采用更耐用的密封圈或垫片以改善密封效果；

       3、增加壳体厚度以减少密封圈周围的壳体移动；

       4、在密封圈或垫片周围安装更多的螺钉以保持更持久的密封效果；

       5、应用结构性防护措施。

       这样一来，灯具结构也成为了一个实实在在的密闭腔体。

       一个不争的事实是，环境温度变化和灯具开关操作均会导致密闭腔体内外压力差的产生，这种压力差会在灯具结构连接处、密封圈及其它接头点形成应力集中现象，并对灯具结构及其密封零部件和材料性能产生破坏性影响。长时间正负压力差交替作用，致使结构件衔接处的缝隙变大，腔体密闭性变差，而同时产生呼吸效应。

       二、呼吸效应及影响

       实验证明，除了环境温度激烈变化的影响，户外LED灯具工作时因电光转换效率问题而产生的热量对灯具密闭腔体内外压差的产生影响最大。

       从理想气体状态方程：

PV＝nRT

      ［P为气体压强（Pa），V为气体体积（m³），T为热力学温度（K），R为摩尔气体常数（J/mol.K），n为气体质量（mol）。］

       可知，灯具温度升高时，内部压强将会增加，与大气形成压力差，如果灯具存在一定的缝隙，腔体内的气体就会泄出。当灯具温度下降时，内部气压降低，外面的空气、湿气、水气或者含有酸咸盐成分的腐蚀性气体将渗入，这便是密闭腔体之呼吸效应。

       呼吸效应所带来的最不好的影响在于其使得湿气、水气或者含有酸、咸、盐成分的腐蚀性气体渗入灯具，它们不仅会在透镜上凝结水珠而影响照明效果，更会腐蚀透镜、光源及电子元器件，使其丧失应有的技术性能以缩短灯具寿命。也会导致电器短路而引发各种安全问题。

       三、作用、原理和结构

       呼吸器是把ePTFE透气膜（膨体聚四氟乙烯多微孔膜）通过注塑、超声焊接等形式和塑胶、金属、硅胶等其他材料结合，形成可以密闭的安装部件。

       呼吸器有螺纹式、压入式、卡扣式、纽扣式等主要款式，透气量和防护等级是其最重要的两个性能指标。

       呼吸器安装在灯具上，使密闭腔体内部空气与大气通过ePTFE薄膜交换气体。

当灯体内温度发生变化——气体膨胀或压缩时，与外部大气形成压力差，空气将通过ePTFE薄膜流动，使灯体内部气压与大气压保持平衡，同时隔绝水气的进入，合理利用呼吸效应很好地解决了气压差带来的系列影响。

       ePTFE透气膜（膨体聚四氟乙烯多微孔膜）的微孔直径在0.1-10μm之间，而气体的分子只有0.0004μm左右，膜的孔径比气体直径大250-25000倍，因此气体可以顺利通过。
    

       细雨的直径有400μm，比薄膜的微孔直径大40-4000倍。由于ePTFE薄膜材料之表面能很低，接触角为135.6°，在表面张力（水分子相互拉扯）作用下，使水汽冷凝变成小水滴在ePTFE膜表面形大较大水珠，从而有效阻止液态水润湿和毛细渗透，因此具有良好的防水透气性能。

       ePTFE透气膜（膨体聚四氟乙烯多微孔膜）具有高度的可压缩性，极其容易填满密封面上存在的空洞和沟槽，能很好地堵塞界面的泄漏，并且在受到张力作用时，有回弹膨胀的特性。内部介质压力越高，密封作用力越大。

       四、结束语

       户外灯具呼吸器——

       防水、防尘、防油污，防护等级过IP68；耐化学剂、耐高低温、抗老化，能提高灯具在苛刻环境中的可靠性；ePTFE具有很好的耐蠕变性、极差的亲水性和吸附性、较好的透气性和极强的耐腐蚀性，具备在很宽的温度范围内皆能长期安全使用的性能。

       户外灯具呼吸器——

能防止透镜结露结雾，确保灯具照明使用效果；能保护灯具内温度敏感的电子、电感产品，延长灯具使用寿命；在极端环境下使用，能极大地减少由于盐腐蚀而引起的电子、电感产品故障；微散热及平衡灯具（密闭腔体）内外压力差，降低灯具壳体及密封硅胶条所承受的压应力，从而保证灯具结构的完整性。