浇封型灯具设计核心注意事项
浇封型灯具
设计核心注意事项
浇封型（Ex m）灯具将电路“凝固”在密封胶中实现防爆，其设计是材料科学、热力学与精密工艺的极致融合。一处疏漏即可能埋下失效隐患。本文聚焦设计关键雷区，助您打造可靠的安全照明。
一、材料选择：安全之基，差之毫厘谬以千里
浇封剂致命陷阱
1.导热与绝缘的博弈
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陷阱： 盲目追求高导热填料（如金属粉）导致绝缘失效。
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对策： 选用绝缘型导热填料（氧化铝、氮化硼）。验证填料添加后体积电阻率 >10¹² Ω·cm。
2.CTE失配引发开裂
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陷阱： 浇封剂与PCB/元件热膨胀系数（CTE）差异 >20ppm/℃时，冷热循环后必裂。
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对策： 硅胶（CTE≈250ppm/℃）匹配柔性电路板；环氧树脂（CTE≈60ppm/℃）需搭配改性填料降低CTE。
3.透光材料老化
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陷阱： 未抗UV的环氧树脂1年内黄变，光效衰减>30%。
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对策： 光学区域必须采用铂金催化型有机硅（抗UV等级≥QUV 3000小时），透光率保持率≥90%。
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金属外壳： 避免与浇封剂接触面使用裸铝（易氧化导致粘接失效），需阳极氧化或喷砂处理。
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塑料外壳： 禁用普通ABS（耐温<85℃），必须选玻纤增强PBT/PPA（耐温>130℃），并通过高低温循环测试（-40℃~+120℃, 100次）。
二、热管理：散热失效等于点燃源
热设计三大禁忌
1.忽视热路径连续性
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案例： LED芯片→陶瓷基板→导热硅脂→铝外壳，若硅脂层厚>0.1mm，热阻飙升50%。
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对策： 采用直接绑定（DBC） 工艺，LED芯片直焊于铝基板，省去界面材料。
2.低估环境温度影响
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陷阱： 仅按25℃环温设计，在沙漠油田（环温50℃）下超温。
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对策： 按最高工作环温+20℃裕量仿真（如T4组别需保证表面≤135℃）。
3.忽略局部热点
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案例： 驱动IC未贴散热片，局部温度比灯具表面高40℃。
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对策： 功率元件必须连接金属支架或埋入铜块，热点温升控制在<15℃。
仿真必做项： 瞬态热分析（开机冲击）、极限工况（电压波动±10%）、失效模式（单路LED短路）。
三、结构设计：毫米级误差引爆大风险
浇封结构生死线
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厚度不足=安全失效
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标准： 覆盖任何带电部件的最小浇封厚度≥3mm（IEC 60079-18），且需包裹元件轮廓（见图）。
气泡=隐形炸弹
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风险： 0.5mm气泡在高温下膨胀，挤压周边导致开裂。
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工艺控制： 浇注时真空度≤0.1kPa，保压时间>材料凝胶时间的2倍。
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爬电距离不足： 220V线路中，若PCB上L/N线爬电距离<3mm（污染等级3），浇封后仍可能沿面闪络。
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对策： 开槽增加爬电路径，或采用三重绝缘线连接高压区。
四、工艺控制：99%良率≠100%安全
生产现场红灯条款
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材料预处理疏漏
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致命点： PCB未在125℃下烘烤4小时，残留湿气在浇封后形成蒸汽气泡。
混合比例失控
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案例： 双组份环氧树脂配比误差>5%，导致固化不完全，硬度下降30%。
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强制措施： 使用定量混合泵（精度±1%），每批次留样测试固化度（DSC检测）。
固化工艺偏差
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风险： 升温速率>5℃/分钟引发热应力裂纹。
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工艺规范： 阶梯升温（25℃→80℃/2h→150℃/4h），自然冷却至60℃以下脱模。
五、测试验证：没有数据等于设计赌博
认证测试关键项
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极端温度冲击
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方法： -40℃（4h）←→+125℃（4h），循环100次。
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合格标准： 浇封体无裂纹，绝缘电阻>100MΩ。
长期老化试验
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模拟： 85℃/85%RH环境下持续工作1000小时。
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失效预警： 透光率下降>10%或表面粉化即判定材料不合格。
故障安全测试
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严酷条件： 将驱动电源短路，持续供电直至保护动作。
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要求： 外壳不开裂，浇封体不碳化，表面温度≤标称T组别。
六、维护性设计：为不可维修设备留后路
可更换模块设计
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实现方式： 驱动电路独立浇封于金属腔体，通过防爆接插件（Ex m认证） 连接LED模组。
结论
浇封灯具设计的“生死戒律”
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材料是基因： 认证级浇封剂+匹配CTE材料是底线。
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热设计是命门： 表面温度超标等同于点燃源。
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3mm是生死线： 浇封厚度偷工减料等于埋雷。
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工艺是保证： 真空浇注与阶梯固化是唯一路径。
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测试不说谎： 未通过100次冷热循环=不可靠。
警示： 浇封灯具的失效从无“轻微”一说。每一次设计妥协，都在为爆炸事故开具通行证。唯有恪守标准、敬畏工艺，方能在危险场所点亮永不熄灭的安全之光。
