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深度剖析:户外灯具IP65~IP68如何决择?

作者:博电竞 发布时间:2021-02-01 06:26

  那么众多的户外照明从业者对于这个课题的认知究竟有多深呢?在我这些年接触的过程来看,大体印象是防水等级越高,就越厉害,产品技术水平越高,有些制造商还会以产品做到IP68将其作为一种技术突破来标识自己。很多业主、需求方甚至于照明设计人员,在遇到户外照明产品时也下意识会问其防水等级多少?其意识中也是认为防水等级越高越好,越安全。果真是这样吗?

  既然要探究这个课题,那首先还是从原理开始,先弄清楚防水的标准与条件。依照国家标准GB 4208-2008与国际标准IEC60529-2001规定,IP是一个编码系统代码,用于指明机壳对于外部固体目标与水进入的防护等级,并给出对应的明确信息。

  IPXX中第一个数字是指固体目标对机壳进入的等级信息,这里探讨的IP6X已经是灰尘封闭等级,是固体目标进入防护最高等级,也不需要做详细展开。IPXX第二个数字是指水对机壳进入的等级信息,具体等级信息定义如图表1(为方便阅读习惯,后面文中IP第一个数字就统一带上6)。户外照明产品防水等级常用起点就是IP65,我们今天着重探讨IP65-IP68的区别。

  由图表1定义中可以看出,IP65与IP66的防水属于同一个防护级别,均为加压水淋;IPX7与IPX8的防水均为浸水等级,级别相对来说延升了一个层次。

  虽然IP67与IP68同属于一个层级,但从定义与测试方法(参考图表2)来说,我们很容易发现从1到7均有量化的标准,而唯独8是没有量化标准的。

  从广义上理解,IP68的防水要求是一个动态值,是可以由双方协商约定防水等级要求的,但总要求就是要比IP67条件严苛。

  说到这里,那么很多人会问,那标识IP68的产品是怎么回事,如果没有标准,IP68的测试报告是怎么来的?这是个很好的问题,IP68虽然是一个动态值,也还是有区间标准的,能出检测报告也肯定是有量化标准的。

  区间值通常是使用深水试验机在1米至50米的范围取得数据,近些年有些潜水性的设备将这一数值提高到了500米,当然,在大于50米以上的深度绝大多数产品已经失去参考意义,至于中间是要求多少米水深就看双方协议了。

  这个也很简单,我们照明产品提供到测试机构,在3米水深连续30分钟水浸,没有对灯具形成有害影响,即可出具测试报告给你了。相比IP67,IP68的报告条件也是很轻松的,甚至很多IP66的产品也能通过测试。由此可见,这个报告对你实际使用场景中有多大的参考依据,就靠你自己判断了。

  现在我们搞清楚了IP65-IP68户外防水等级的定义与标准后,对于我们生产厂家来说,如何辨识自己产品的防水等级,应该做到什么样的等级才是合适的呢?

  我们从多方面来分析一下,首先户外照明产品,特别是带智能控制的户外照明产品,是一个包含“光”“机”“电”“热”等多个方面的总成产品,其复杂程度高于大多电器类产品,并非一个简单组合品。

  在防水性能上,最主要体现在机构的设计与处理上,而机构的设计方向与目标,会直接影响的就是“热”处理。防水等级做得越高,相应的热处理难度就越高,对生产工艺要求也会越高,当然成本也相应的增加,所以不是将防水等级做得越高越好,而是做到对应需求等级最为重要。

  户外照明产品见得最多的防水等级就是IP65与IP66了,这两个防水等级已经囊括了大多数的户外照明应用场景。

  绝大多数IP65、IP66等级的产品是3-4次结构组合产品,机壳大部分是金属、塑胶、亚克力、玻璃与PC等材质,防水关键是将所有涉及电子与连接线部分用树脂或硅胶等覆盖。

  其缺陷是对产品的光学影响特别大,胶水覆盖平整度要求比较高,有些产品经过两次光学改变后,色飘可能会去到50%以上,同时亮度也大打折扣。也有很多厂家为了避免打胶而推出了物理性防水结构,利用两种高密度材料中间加橡胶垫等材料的方式物理压合。

  其虽然减少了对光学的影响,但这对压合强度与平整度的拿捏,是有很高要求的。况且不同材质的膨胀系数与劣化速率不同,让纯物理结构防水产品长时间适用户外使用,还是相对艰难。

  对于3-4次结构组合产品配合胶水覆盖达成IP65或IP66等级还是比较容易实现的,但随着应用的细分化,很多应用场景开始细分化,对防水等级要求也相应提高了。

  我们很多生产厂家,就开始在机构设计上开始下功夫,一个方面是将机构层次与胶水覆盖的工艺多次化,另外一方面就是将结构组合简化,甚至开始出现了一体成型的机壳产品。

  于是市面上就出现了很多标识IP68的产品出来了,比如说IP68的投光灯、线条灯、洗墙灯与点光源等。先不说其是否能达到,而应该是要问一下设计这个产品的初衷是什么?是要准备用在哪里?

  准确来说,IP68是指在水下应用等级的定义,也就是说这要在水中安装使用的产品。其次,做到了IP68的产品,是做到了哪个层级的IP68,是10米还是50米深等级呢?

  而对于一个做到了IP68-10米以上等级产品,其内封闭等级是很高的,其水分子都无法进入的环境,可以想象其对导热散热的条件也会是极其苛刻的。这类产品如果万一用到了空气散热环境中的话,其是非常致命的,相当于从一点灯开始,每天都在做加速老化。更关键的是,我们很多生产厂家产品做出来后达到了那个层级的IP68是不知道的,只是会说我在3米、5米或10水深下浸泡多少天都没有问题。

  再说达到了IP68的产品就代表能直接水下安装使用吗?对于多次结构组合产品不做二次防水处理,要直接水下使用我是完全不抱希望的。

  在宏观的角度来说,我们两种结构的结合是相当紧密的,但在微观分子结构大小,特别是在热温度差异下,这种的紧密结合就如大江大河一样宽阔。当然这里又有很多人说我是一体成型的,达到IP68并且水下直接使用没有问题。

  首先我没有看到高密度储如金属甚至塑胶类一体成型的照明产品,毕竟照明是要出光的,绝大多数一体成型的照明产品是PVC、PU或SILICONE等胶制类产品。刚好我做了十几年这类产品,其结构包覆确实是非常好,在所有防水实验中也很完美,在3-5米水深应用应该很轻松,但我还是栽了大跟头。

  其原因并非是结构组合防护问题,而是由本体渗透进入了内部空间。这类胶的密度大多在1.2左右,与水大致相当,其分子结构大小也大致相当,而灯具是一个发热能耗大于发光能耗,光源LED结温可以去到100多度。当长时间点亮灯具的时候,灯具本体也开始热胀,变相拉大了分子结构,水分子是较易透过本体进入内部空间的。更何况水中的元素也很复杂,像温泉、游泳池等富含氯元素,极易与胶制类产品产生化学反应,长时间的热胀冷缩,化学侵蚀,滴水穿石效应让你的产品最终就崩溃了。

  以上是从生产者角度来解析防水等级的,那么下面我们从应用的角度来看,我们在不同的场合应该选用什么防水等级的灯具呢?相信大家不会再一味的追求IP68等级的灯具了吧,毕竟水中应用的场景相对偏少,即便能过IP68等级也不代表就能直接水下使用。即便要用,也只需要做好二次防护,用普通IP65或IP66甚至IP67等级的灯具安装即可。

  除去IP68防水等级的应用场景外,我们就剩下IP65、IP66与IP67三个应用场景了。从三者的定义来说,可以分两个大的应用场景,即淋水应用使用IP65与IP66,间隙式水浸场所应用IP67即可。

  由于IP65与IP66的防水方式太过于靠近,以致于我们的照明设计师、工程公司的采购,甚至于灯具生产商都不知如何来区分二者的应用区别。或者为了方便,统统定义IP66等级了事,这种方式是不科学的。这里也没有任何国家或国际标准来对应用场景和产品进行防水等级归类,我也只能是凭自己的经验与大家分享,仅供参考!

  鉴于国标对IP防水等级的定义与测试,我认为从应用场景来对防水等级进行归类更为合理,下面我分别做个阐释说明。

  IP65的应用场景:全户外照明方向朝下,倾斜角不超过15°的独立灯具应用,选用IP65即可,当然这里要求IP65灯具不要在顶面仰角15°内有存在结构组合面,如果存在,则要求IP66等级。路灯、探照灯,下向洗墙灯、投光灯等即可认定为这种应用场景,这些灯具往往功率偏大,做IP65等级更有利于灯具的导热散热。

  IP66的应用场景:全户外照明方向朝上,或倾斜角超过15°的独立灯具或单面二次接触应用场景,则须采用IP66防水等级灯具。建筑、桥梁与树木等投光或透光,建筑立面表贴洗墙灯、线条灯或点光源等大多数景观照明应用可归于此类。

  IP67的应用场景:全户外1米以下间隙式水浸地面建筑与水岸,内嵌建筑立面等应用场所推荐使用IP67防水等级灯具。如地面花坛、步道、阶梯,水岸洗墙、投光与栏杆,内嵌建筑的线条灯与点光源等,即可归类于此。特殊超1米间隙式水浸的地面建筑则要协商IP68防水等级灯具。在选用IP67或IP68等级灯具时,一定要特别注意灯具的导热散热性能,往往是防水等级很容易做到,而灯具导热散热才是考验厂家的制造水平的。

  综上所述,使用者根据应用场景来区分防水等级要求,可以很轻松的找到自己对应IP6X等级产品;生产厂家也可以按应用场景来提供对应IP等级灯具,根据自己确立的市场方向来定义产品防水等级定位。无论是需求者还是供应者,选对产品,用对地方才是最重要的,千万别盲信数据等级,也别认为贵的就是好的,要是对的才是真的!

  *文中部分图片来自网络,如有异议请联系作者更正。本文纯属经验技术分享,不作为学术依据!


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