Żywotność i niezawodność · 06

Wilgoć, kondensacja i przyczyny awarii.

Wilgoć może przedostać się przez wyciek, zmiany ciśnienia lub dyfuzję lub pozostać po produkcji i serwisowaniu. Kondensacja powstaje, gdy powierzchnia wewnętrzna spada poniżej punktu rosy powietrza. Jedną z możliwych przyczyn jest starzejąca się uszczelka, ale każda usterka wymaga zbadania w kontekście projektu i narażenia. (GORE)

ok. 6 min czytania

Udostępnij

Stopnie ochrony IP: co określają i w jakich warunkach

IP66 opisuje ochronę przed kurzem i silnymi strumieniami wody w określonych warunkach testowych w IEC 60529. Nie stanowi gwarancji określonej żywotności ani dowodu paroszczelności. Dowody muszą identyfikować próbkę, montaż, kondycjonowanie i obowiązujące wymagania dotyczące opraw oświetleniowych zgodnie z normą IEC 60598-1. (IEC 60529) (IEC 60598-1)

Długotrwałe uszczelnienie zależy również od materiałów, montażu, konserwacji i ekspozycji. Poproś o dowody potwierdzające zamierzone warunki i konfigurację.

Starzenie się materiału uszczelniającego

EPDM i związki silikonowe mogą mieć dobrą odporność na warunki atmosferyczne i ozon. Uszczelnienie nadal zależy od gatunku, temperatury, geometrii, montażu i kompresji. Odkształcenie po ściskaniu to odkształcenie resztkowe po określonym ściskaniu, czasie i temperaturze, po którym następuje uwolnienie i powrót do zdrowia; nie jest to to samo, co liczba cykli termicznych. (Parker)

Odkształcenie po ściskaniu to odkształcenie szczątkowe po określonym ściskaniu, czasie i temperaturze, po którym następuje uwolnienie i powrót do zdrowia. Nie chodzi tylko o liczbę cykli termicznych. Utrata siły uszczelniającej może również obejmować relaksację naprężeń, ruch złącza, montaż lub szkody materialne; rzeczywistą ocenę potrzeb w zakresie fok. (Parker)

Efekt oddychania

Używana oprawa nie znajduje się w równowadze termicznej. Zyski słoneczne w ciągu dnia ogrzewają obudowę; obciążenie LED dodaje dodatkowe ciepło podczas pracy; nocne temperatury powodują następnie ochłodzenie obudowy. Gdy powietrze wewnątrz kurczy się podczas chłodzenia, ciśnienie wewnętrzne spada poniżej temperatury otoczenia. Jeśli na uszczelce pojawią się mikroskopijne wady, różnica ciśnień zasysa powietrze z zewnątrz do obudowy – podobnie jak strzykawka zasysa płyn po odciągnięciu tłoka.

Problemem nie jest samo powietrze. Problemem jest para wodna, którą przenosi. Wilgotność względna opisuje, ile pary wodnej zatrzymuje powietrze w stosunku do jego maksymalnej pojemności w danej temperaturze – i ta wartość maksymalna gwałtownie spada wraz ze spadkiem temperatury. Temperatura, w której powietrze staje się całkowicie nasycone, a para wodna zaczyna skraplać się w ciecz, nazywana jest punktem rosy. Kiedy oprawa oświetleniowa wystarczająco ostygnie przez noc, powietrze wewnątrz często przechodzi przez punkt rosy, a woda skrapla się na najzimniejszych powierzchniach wewnętrznych: zazwyczaj na wewnętrznej powierzchni szkła, elementach optycznych lub płytce drukowanej.

Cykl termiczny dzień/noc → Wilgotne powietrze przedostaje się przez uszczelnienie → Osiągnięto punkt rosy → Kondensacja na elektronice → Korozja lub zwarcie

Wilgoć może przedostać się przez wyciek, zmiany ciśnienia lub dyfuzję lub pozostać po produkcji i serwisowaniu. Kondensacja powstaje, gdy powierzchnia wewnętrzna spada poniżej punktu rosy powietrza. Jedną z możliwych przyczyn jest starzejąca się uszczelka, ale każda usterka wymaga zbadania w kontekście projektu i narażenia.

W praktyce

  • Typowymi materiałami uszczelniającymi w oprawach zewnętrznych są guma EPDM i silikon. Zarówno starzenie się pod wpływem promieniowania UV, ozonu, ciepła, jak i powtarzającego się ściskania — mierzalnego jako stopień ściskania zgodnie z normą ASTM D395 — powoduje z czasem zmniejszanie się siły styku uszczelniającego, niezależnie od tego, jak dobrze uszczelniona była oprawa w chwili dostawy.
  • IP66 opisuje ochronę przed kurzem i silnymi strumieniami wody w określonych warunkach testowych w IEC 60529. Nie stanowi gwarancji określonej żywotności ani dowodu paroszczelności. Dowody muszą identyfikować próbkę, montaż, kondycjonowanie i obowiązujące wymagania dotyczące opraw oświetleniowych zgodnie z normą IEC 60598-1. (IEC 60529)
  • Im większe wahania temperatury między dniem a nocą lub pomiędzy porami roku, tym więcej cykli oddychania przechodzi oprawa — co sprawia, że ​​klimaty o dużych wahaniach sezonowych, takie jak Skandynawia, są szczególnie istotne w przypadku tego trybu awarii.

Jak kondensacja powoduje awarie

Zamglenie, kropelki, osady i sporadyczne usterki mogą wskazywać na wilgoć. Zanieczyszczona woda może powodować prądy upływowe lub zwarcia. Usterka, która znika po nagrzaniu oprawy, nie jest jednoznaczna: awarie komponentów i połączeń mogą również zależeć od temperatury. Przed potwierdzeniem diagnozy sprawdź alternatywne przyczyny.

Zanieczyszczenie powierzchni optycznej jest drugą konsekwencją. Kondensacja na wewnętrznej powierzchni soczewki poliwęglanowej lub osłony ze szkła hartowanego zmniejsza przepuszczalność światła. Osady mineralne powstałe po odparowaniu kondensatu gromadzą się w miarę upływu czasu i jeszcze bardziej pogarszają wydajność.

Korozja elementów zasilacza to trzecia droga. Kondensatory elektrolityczne i inne elementy zasilacza nie są przeznaczone do narażenia na działanie wody w stanie ciekłym. Korozja ich zacisków przyspiesza proces starzenia opisany w artykule towarzyszącym na temat kondensatorów zasilacza i ich żywotności.

Szkło hartowane a soczewki poliwęglanowe

Wydajność poliwęglanu zależy od gatunku, stabilizacji UV, powłok i ekspozycji. Żółknięcie wpływa na właściwości optyczne, natomiast wpływ pęknięć na uszczelnienie zależy od ich głębokości i umiejscowienia. Z nazwy materiału nie można wywnioskować stałej dziesięcioletniej utraty ochrony IP; sprawdź rzeczywistą pokrywę, złącza i uszczelki.

Szkło hartowane jest ogólnie bardziej odporne na promieniowanie UV niż osłony polimerowe i nie ma takiego samego mechanizmu degradacji UV jak poliwęglan. Jego długoterminowy stan optyczny i powierzchniowy nadal zależy od jakości szkła, powłok, zanieczyszczeń, czyszczenia i narażenia mechanicznego. W przypadku instalacji, w których liczy się długoterminowa wodoszczelność – dróg przybrzeżnych, środowisk morskich i obiektów przemysłowych z atmosferą chemiczną – materiał pokrycia stanowi istotną część specyfikacji zarządzania wilgocią, a nie tylko wybór estetyczny.

Dostęp konserwacyjny i ponowne uszczelnienie

Dostępna obudowa może umożliwić wymianę uszczelki, jeśli przewiduje to projekt i instrukcje producenta. Zastosuj określone części i procedurę montażu oraz sprawdź, czy po serwisie zachowana jest wymagana ochrona przed wnikaniem.

W przypadku trwale uszczelnionego zespołu opcje naprawy zależą od projektu producenta i instrukcji serwisowych. Jeśli określonego uszczelnienia nie można przywrócić w drodze zatwierdzonej naprawy, może być konieczna wymiana uszkodzonego zespołu. Uwzględnij politykę dostępu, części zamiennych i napraw w ocenie cyklu życia.

Implikacje praktyczne

Stopień ochrony IP jest istotnym punktem wyjścia. IP66 potwierdza, że nowa, prawidłowo zmontowana oprawa zapewnia odpowiedni podstawowy poziom ochrony. Nie jest jednak 20-letnią gwarancją. Długoterminowa wodoszczelność oprawy zależy od materiału i geometrii uszczelnień, materiału soczewki, jakości rozwiązania wyrównującego ciśnienie, dodatkowej ochrony elektroniki powłoką konforemną oraz możliwości ponownego uszczelnienia obudowy w miejscu instalacji. (Parker)

Podczas oceny opraw do zastosowań o długiej żywotności poniższe pytania dostarczają bardziej przydatnych informacji niż sama klasa IP:

  1. Jaki materiał uszczelniający jest używany i jaka jest jego deklarowana żywotność lub temperatura?
  2. Czy istnieje membrana wyrównująca ciśnienie, czy też obudowa opiera się wyłącznie na samych uszczelkach?
  3. Czy płytka PCB jest odpowiednio pokryta jako dodatkowa bariera dla wilgoci, czy też uszczelka jest jedyną linią obrony?
  4. W jaki sposób sprawdza się skuteczność uszczelnienia po starzeniu – a nie tylko klasę IP nowej oprawy?

Następny poziom zrozumienia

Wilgoć docierająca do elektroniki rzadko zatrzymuje się w przypadku zwarcia na złączu — zwykle najpierw uderza w element najbardziej wrażliwy na napięcie.

Kondensacja i zanieczyszczenia mogą powodować korozję przewodów i połączeń, prądy upływowe i uszkodzenia elektroniki. Starzenie się cieplne kondensatorów zasilacza to odrębny mechanizm, który również wymaga rozważenia.

Trwałość i niezawodność

Jak kondensatory zasilacza wpływają na żywotność.

Starzenie termiczne kondensatorów elektrolitycznych jest jednym z mechanizmów powodujących, że rzeczywista żywotność oprawy może być niższa od podanej w karcie katalogowej.

→

Podsumowanie

Odporny na korozję materiał obudowy rozwiązuje jeden problem – czy sama obudowa ulega degradacji – ale nie rozwiązuje tego mechanizmu. Elektronika wewnątrz jest metalowa, niezależnie od materiału obudowy i jest w równym stopniu podatna na działanie kondensatu, gdy wilgoć przedostanie się przez przepusty kablowe i uszczelki.

IP66 opisuje ochronę przed kurzem i silnymi strumieniami wody w określonych warunkach testowych w IEC 60529. Nie stanowi gwarancji określonej żywotności ani dowodu paroszczelności. Dowody muszą identyfikować próbkę, montaż, kondycjonowanie i obowiązujące wymagania dotyczące opraw oświetleniowych zgodnie z normą IEC 60598-1. (IEC 60529)

Źródła i dalsza lektura

Powiązany projekt VALDUR: Materiały i ochrona IP66 · Zasilacze LED

Otrzymujesz tylko klasę IP bez pytania, jak długo ona trwa?

Zapytaj o materiały uszczelniające i zarządzanie procesami starzenia — nie tylko o klasę ochrony przed wnikaniem w momencie dostawy.

Z przyjemnością pokażemy, jak obudowa VALDUR została zaprojektowana pod kątem zarządzania uszczelnieniem i wilgocią w czasie, w tym jej parametry IP66 i IK08.