CN106949438A - 一种具有防冻防雾效果的led照明装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种具有防冻防雾效果的LED照明装置，该LED照明装置包括灯座、灯杆、灯头，灯杆连接灯座和灯头，该灯头包括LED发光件及灯罩，LED发光件包括一线路板及设置在线路板上并与该线路板电连接的LED光源，该灯罩由透明或半透明的材质制作，该灯罩包括灯罩基底和设于灯罩基底外表面的疏水保护层，该疏水保护层是基于冷喷涂技术制作的超疏水层。

Description

一种具有防冻防雾效果的LED照明装置
技术领域
本申请涉及LED照明领域，尤其涉及一种具有防冻防雾效果的LED照明装置。
背景技术
随着LED技术的发展，目前，LED照明装置已经逐渐渠道能耗大、寿命短的传统灯具。由于LED照明装置的通用性，其实际应用的环境很广泛，当其应用环境中湿度较大，温差较大时，空气中水汽很容易凝结在LED照明装置表面，随着温度降低，凝结的水汽就会在LED照明装置表面结冰，这对于照明装置内部的电路板产生不利影响，同时还会减少照明装置外壳的使用寿命；此外，当照明装置位于室外时，受灰尘的影响也较大，尤其是北方灰尘较多的区域。
因此，对于LED照明装置的防冻防雾效果及自清洁的改进具有很大的现实意义。
发明内容
针对上述的现实问题，本发明旨在提供一种具有防冻防雾效果的LED照明装置，以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种具有防冻防雾效果的LED照明装置，该LED照明装置包括灯座、灯杆、灯头，灯杆连接灯座和灯头，该灯头包括LED发光件及灯罩，LED发光件包括一线路板及设置在线路板上并与该线路板电连接的LED光源，该灯罩由透明或半透明的材质制作，该灯罩包括灯罩基底和设于灯罩基底外表面的疏水保护层；该疏水保护层是基于冷喷涂技术制作的超疏水层。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明的LED照明装置中，灯罩基底表面设有疏水保护层，该疏水保护层具有良好的疏水效果，接触角为171度，表现为良好的防冻防雾效果，并且其是通过冷喷涂制备的，与基底结合良好，耐磨性能好，使用寿命长。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明LED照明装置的结构示意图。
图2是本发明灯罩的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
如图1所示，一种具有防冻防雾效果的LED照明装置。该LED照明装置包括灯座11、灯杆12、灯头13，灯杆12连接灯座11和灯头13，该灯头13包括LED发光件及灯罩14，LED发光件包括一线路板15及设置在线路板15上并与该线路板15电连接的LED光源16，灯罩14由透明或半透明的材质制作，用于将LED发光件收容于内，起到透光及保护作用。
如图2，该灯罩14包括灯罩基底1和设于灯罩基底1外表面的疏水保护层2，该疏水保护层2是基于冷喷涂技术制作的超疏水层。
超疏水技术是根据水滴可以在超疏水表面上自由滚动的现象而提出的，超疏水表面的微纳结构可以提高静态接触角，使得水滴难以渗入微纳粗糙结构，表现为基底与水滴的物理隔离，对于超疏水现象，表面的微纳粗糙结构及较低的表面自由能是实现超疏水特性的两个必要条件。
对于防冻防雾效果，一般是采用加热、喷防冻剂等实现，而本申请的LED照明装置中，由于疏水保护层2的设置，当液体在灯罩表面附着，环境温度较低时，该灯罩表面的液体会凝结，产生结雾现象，而疏水保护层2由于能够有效减少液滴的附着，从而具有防冻防雾的性能。
冷喷涂是一种不同于热喷涂技术，表现为在低于粉末熔点的温度下进行高速喷射固态粒子以形成涂层的技术，其过程中粉末粒子无氧化、对粉末粒子结构无影响，设备简单，成本低，是一种经济环保的喷涂技术，目前冷喷涂技术一般用来沉积金属颗粒、陶瓷颗粒等。
对于疏水保护层的设置，通常的做法是在基底表面腐蚀微纳结构，然后使用低表面能物质修饰，而本申请的疏水保护层创造性的将疏水结构与冷喷涂技术结合，利用冷喷涂过程中对超疏水粒子无氧化、对超疏水粒子结构无影响的特点，可以保证原始的超疏水粉末的物理化学性质不改变，并且沉积速率高，操作简单，适合工业化应用。
本申请的LED照明装置利用该疏水保护层达到自清洁和防冻防雾的技术效果，且该疏水保护层2采用冷喷涂技术制备，其对超疏水粒子无氧化、对超疏水粒子的结构无影响，能够保证疏水保护层中粒子的物理化学性质不改变。
在优选实施方式中，该灯罩基底1经过了盐酸与等离子体腐蚀处理，能够在表面制备出微米尺度的粗糙结构，进而在该粗糙结构表面通过冷喷涂制备超疏水层，能够增强所述疏水保护层的粗糙度，对于疏水效果产生积极影响。
在优选实施方式中，所述的冷喷涂过程将超疏水混合粒子喷涂到上述灯罩基底1表面，所述的超疏水混合粒子为ZnO微球和低熔点合金的混合物，该低熔点合金为含有锡、铋、铅、镉的合金，其熔点低于250℃。
ZnO微球为一种高功能精细化产品，一般具有荧光性、压电性、吸收散射紫外光能力等，ZnO微球的应用一般在光、电、磁、气体敏感等方面较多，其本身并不具备疏水性能；而本申请中利用ZnO微球和低熔点合金构成了一种超疏水混合粒子，其中，低熔点合金的作用在于：一方面，该低熔点合金通过冷喷涂施加的作用力而在灯罩基底表面上塑性变形；另一方面，在冷喷涂超疏水混合粒子后，将灯罩基底进行一定时间的热处理过程，在该热处理过程中，该低熔点合金会熔化，从而与ZnO微球、基底形成更紧密的结合，增大了该疏水保护层的耐磨性能。
在优选实施方式中，上述的ZnO微球的粒径为5～9μm，低熔点合金的粒径为500nm，ZnO微球与低熔点合金的物质的量之比为1:3；该疏水保护层2厚度为20μm。
参考例：
该LED照明装置中灯罩14的制备过程为：
1.首先，对灯罩基底1进行丙酮、乙醇、去离子水清洗，然后将清洗好的基底放到1mol/l的盐酸溶液中浸泡3min，取出用清水清洗干净，然后将其放入等离子体清洗机中，采用CF4和O2对其表面进行等离子体处理10min，功率为10KW，频率为60KHz；
2.采用低表面能物质修饰超疏水混合粒子，修饰过程为：将ZnO微球和低熔点合金混合均匀，然后将混合粒子加入到乙醇中至百分比溶度为8％，然后在该溶液中加入6％的聚四氟乙烯，搅拌均匀；
3.利用冷喷涂技术在灯罩基底表面喷涂上述的超疏水混合粒子，控制喷涂的工艺参数为：工作气体为N2，预热温度为500℃，压力为3.2MPa，喷涂距离为20mm，粒子速度为700～1200m/s，喷枪移动速度为150～200mm/s。
4.在冷喷涂超疏水混合粒子后，将基底放入保温炉中，在300℃下保温5h，待低熔点合金熔化后与基底和ZnO微球充分结合，取出，自然降温。
根据上述的灯罩制备过程，该灯罩基底具有300度的抗高温能力。
在优选实施方式中，所述的灯座和灯杆表面设有上述的疏水保护层。
实施例1
本实施例中，超疏水混合粒子中的ZnO微球的粒径为5μm，低熔点合金的粒径为500nm，该疏水保护层的制备过程如参考例；
喷涂完后得到的疏水保护层与基底结合良好，其接触角为156度，滚动角为9度，具有良好的超疏水性能，表现为良好的防冻防雾效果，由于低熔点金属的加入，耐磨性能好，使用寿命长。
实施例2
本实施例中，超疏水混合粒子中的ZnO微球的粒径为7μm，低熔点合金的粒径为500nm，该疏水保护层的制备过程如参考例；
喷涂完后得到的疏水保护层与基底结合良好，其接触角为171度，滚动角为8度，具有良好的超疏水性能，表现为良好的防冻防雾效果，由于低熔点金属的加入，耐磨性能好，使用寿命长。
实施例3
本实施例中，超疏水混合粒子中的ZnO微球的粒径为9μm，低熔点合金的粒径为500nm，该疏水保护层的制备过程如参考例；
喷涂完后得到的疏水保护层与基底结合良好，其接触角为152度，滚动角为10度。
以上实施例中可以看出，ZnO微球的粒径大小对该疏水保护层的疏水效果有较大影响，ZnO微球优选粒径为7μm，此时，该LED照明装置具有良好的疏水能力，防冻防雾效果明显。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有防冻防雾效果的LED照明装置，该LED照明装置包括灯座、灯杆、灯头，灯杆连接灯座和灯头，该灯头包括LED发光件及灯罩，LED发光件包括一线路板及设置在线路板上并与该线路板电连接的LED光源，其特征在于，该灯罩由透明或半透明的材质制作，该灯罩包括灯罩基底和设于灯罩基底外表面的疏水保护层；该疏水保护层是基于冷喷涂技术制作的超疏水层。
2.根据权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于，该灯罩基底在冷喷涂疏水保护层之前经过了盐酸与等离子体腐蚀处理，在表面制备出微米尺度的粗糙结构。
3.根据权利要求2所述的LED照明装置，其特征在于，疏水保护层是将超疏水混合粒子冷喷涂到该灯罩基底表面，所述的超疏水混合粒子为ZnO微球和低熔点合金的混合物。
4.根据权利要求3所述的LED照明装置，其特征在于，该疏水保护层厚度为20μm。
5.根据权利要求3所述的LED照明装置，其特征在于，上述的ZnO微球的粒径为7μm，低熔点合金的粒径为500nm。
6.根据权利要求3所述的LED照明装置，其特征在于，ZnO微球与低熔点合金的物质的量之比为1:3。
7.根据权利要求3所述的LED照明装置，其特征在于，该疏水保护层的制备过程为：
步骤1，首先，对灯罩基底进行丙酮、乙醇、去离子水清洗，然后将清洗好的基底放到1mol/l的盐酸溶液中浸泡3min，取出用清水清洗干净，然后将其放入等离子体清洗机中，采用CF4和O2对其表面进行等离子体处理10min，功率为10KW，频率为60KHz；
步骤2，采用低表面能物质修饰超疏水混合粒子，修饰过程为：将ZnO微球和低熔点合金混合均匀，然后将混合粒子加入到乙醇中至百分比溶度为8％，然后在该溶液中加入6％的聚四氟乙烯，搅拌均匀；
步骤3，利用冷喷涂技术在灯罩基底表面喷涂上述的超疏水混合粒子，控制喷涂的工艺参数为：工作气体为N2，预热温度为500℃，压力为3.2MPa，喷涂距离为20mm，粒子速度为700～1200m/s，喷枪移动速度为150～200mm/s。
步骤4，在冷喷涂超疏水混合粒子后，将基底放入保温炉中，在300℃下保温5h，待低熔点合金熔化后与基底和ZnO微球充分结合，取出，自然降温。
8.根据权利要求3所述的LED照明装置，其特征在于，所述的灯座和灯杆表面设有该疏水保护层。
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