Температурные колебания окружающей среды влияют на надежность работы электронных устройств из-за возникновения перепадов давления внутри корпуса, вызываемых изменением высоты при транспортировке грузов на самолете, а также температуры в случае внезапного дождя или под воздействием внутреннего источника тепла в самом устройстве. Такие постоянные циклы смены нагрева и охлаждения, а также изменение погодных условий непосредственно влияет на внутреннее давление и в герметичном корпусе. Эти изменения могут быть вызваны как внезапной грозой, так и обычным резким изменением температур в течение дня.
Когда температура окружающей среды быстро изменяется, происходят перепады давления внутри корпуса, а при относительно высокой влажности даже незначительное изменение температур может привести к выпадению конденсата в корпусе светильника.
Очевидно, что в регионах с наибольшей среднемесячной относительной влажностью воздуха и высокой среднесуточной амплитудой температуры в электронном оборудовании, особенно в уличных светильниках образуется значительное количество конденсата.
На первый взгляд, может показаться, что конденсат не опасен для герметичных корпусов, но это не так — он способен нанести значительный урон. Это происходит из-за изохорного процесса, когда объем постоянен, а температура и внутреннее давление варьируются. В результате на корпусе устройства в местах уплотнения могут образовываться микроскопические трещины. Корпус «теряет IP», и в него начинает подсасываться воздух из окружающей среды, который несет с собой влагу, пыль и частицы грязи. Все это способствует окислению внутренних частей электроустройства и ускоряет выход из строя его рабочей части.
Сегодня существует несколько способов борьбы с конденсатом в электронных устройствах и уличных светильниках:
Первый способ — выполнение дренажных отверстий в корпусе прибора или светильника, что помогает удалить излишки влаги и сгладить перепады температуры внутри устройства. Однако он имеет существенные недостатки, к примеру, через отверстия может попадать атмосферный воздух, вследствие чего внутри повышается относительная влажность. Кроме того, дренаж не избавляет светильник от конденсата, через него выходят только излишки влаги.
Второй способ — полная герметизация устройства. Данное решение приводит к усложнению технологических процессов производства изделия и, следовательно, к значительному удорожанию готового продукта. При этом не следует забывать о том, что в результате изготовленное с применением такого метода устройство не будет подлежать ремонту.
Третий способ — герметизация основных электронных элементов (например, линз и блоков питания в светильнике). Как правило, в данном случае используется компаунд или заливка лаком. Это позволяет значительно упростить сам корпус и технологию производства с одной стороны, но с другой — ухудшает ремонтопригодность, т. к. этот компаунд предстоит еще снять с электронных компонентов перед демонтажем, что не всегда удается сделать. При выборе данного метода важно учитывать также и то, что конденсат может возникнуть и под линзами, причем в его составе будет не только вода, но и агрессивные компоненты силикона и клея, что оказывает губительный эффект для всего устройства.
Четвертый способ — применение специальных вентиляционных устройств, причем в двух вариантах.
Первый вариант — установка в герметичный корпус гермоввода (сальника) с системой вентиляции. Данный конструктивный элемент представляет собой гермоввод со специальной гидрофобно-олеофобной мембраной внутри и дополнительным отверстием на стенке. Сквозь мембрану воздух свободно циркулирует, тем самым регулируя давление и температурный режим внутри корпуса, благодаря чему точка росы не наступает и конденсат не выпадает. Кроме того, мембрана, имеющая класс защиты IP68, надежно предохраняет «внутренности» от грязи, пыли и влаги. Сальник не оказывает никакого влияния на корпус и техпроцесс.
Второй вариант — упрощенная версия первого. Он заключается в применении клапана выравнивания давления (компенсатора давления), который имеет гидрофобную мембрану и вентиляционные отверстия. Клапан, монтирующийся в корпус шляпкой наружу, обеспечивает вентиляцию, предотвращая повышение в нем относительной влажности и способствуя выведению из него лишнего тепла. Таким образом, разрешается проблема избыточного давления, и резкое изменение температуры никак не отражается на функционировании устройства. Так как клапан имеет степень защиты IP68, вся конструкция остается полностью герметичной.
В Заключение:
Применение клапанов выравнивания давления, основанных на использовании гидрофобной мембраны, и гермовводов с системой вентиляции позволяет эффективно бороться с образованием конденсата в герметичных светильниках. В настоящее время многие отечественные производители светотехники выбирают именно эту технологию, поскольку она относительно недорого стоит, а также помогает продлить работоспособность устройств на несколько лет.
Для большинства регионов нашей страны требуется климатическое исполнение электроприборов УХЛ по ГОСТ 15150-69, для которых характерна работа при температурах от +40 до –60 °С. При работе светодиода выделяется большое количество тепла, в результате чего в холодный период разница между температурой окружающей среды и светильником может достигать 50 °С. Чтобы исключить возникновение конденсата и выход светильника из строя, было решено использовать клапаны выравниваний давления. Их внедрение позволило решить проблему возникновения конденсата внутри светильника, а также проблему возникновения избыточного давления от нагрева корпуса, которое в ходе многолетней эксплуатации могло негативно отразиться на их сроке службы.