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塑料外壳LED照明灯具结构设计方案

项目分类:通用机械零部件 发布时间:2021-12-19 ID:466013
  • 塑料外壳LED照明灯具结构设计方案

  做这款LED灯瓶的结构设计时,最先要锚定的是民用小功率照明场景的落地需求,这类产品大多会用在桌面氛围照明、小范围夜灯、文创类定制照明的场景里,所以结构上不能照搬工业照明的厚重设计逻辑,要兼顾透光均匀性、装配便捷性和外壳的触感体验。

  从实际用途出发,这个构件本质是LED发光组件的承载外壳,既要容纳LED灯板、限流驱动模块、供电触点这些核心电气件,也要通过自身的曲面造型实现光线的漫反射,避免LED灯珠直射产生的眩光问题。设计初期先敲定了瓶型的整体轮廓,没有做过多的棱角结构,一方面是塑料注塑成型时能减少尖角处的应力集中,降低成型后翘曲变形的概率,另一方面圆润的曲面能让内部LED发出的光线在壳体内壁经过多次反射后均匀透出,不会出现局部亮斑或者暗区。

  外形尺寸的设定上,整体高度控制在120mm左右,最大瓶身直径65mm,瓶口位置做了2mm厚度的止口结构,这个尺寸边界是经过反复校核的:如果瓶身直径做的太大,内部LED灯板的布灯数量就要增加,会抬升物料成本,直径太小的话,灯珠距离外壳内壁过近,很容易透出灯珠的点阵光斑,影响出光效果。瓶口的止口结构是为了和上端的灯头压圈配合,装配时不需要额外打胶,依靠塑料件自身的弹性卡扣就能实现固定,后续如果内部灯板出现故障,也可以直接拆开检修,不用破坏外壳结构。

  安装边界这块,瓶底做了5mm深度的平底沉台,沉台内部预留了3个M2的螺丝柱位置,既可以直接放置在平整的桌面使用,也可以通过螺丝固定在壁挂支架、展示架这类配套结构上,沉台的平面度公差控制在0.1mm以内,避免放置时出现晃动。瓶身的壁厚统一设定为2mm,这个厚度对于常用的PP或者半透明PC塑料来说,既能保证足够的结构强度,日常拿取、轻微磕碰不会出现开裂,也能保证光线的透过率,不会因为壁厚过厚导致出光昏暗。

  设计思路上没有做多余的装饰结构,所有的结构特征都服务于功能实现:瓶身内壁做了细微的磨砂纹理处理,不是为了外观好看,而是进一步打散直射光线,让出光更柔和;瓶身和瓶底的过渡位置做了R3的圆角,一方面是注塑时方便料流填充,减少熔接痕的产生,另一方面也能避免锐角位置在用户拿取时划伤手;内部的灯板安装柱高度设定为15mm,刚好让LED灯板处于瓶身的中心位置,保证360度方向的出光亮度一致,不会出现某一侧偏亮的问题。

  实际做结构校核的时候,特意考虑了塑料件的成型收缩率,按照PC材料0.5%的收缩率放了成型余量,避免开模后尺寸出现偏差导致装配干涉。供电走线的位置在瓶底沉台的中心开了一个8mm的穿线孔,孔位边缘做了R1的圆角,防止穿线时刮破电线绝缘层,要是做电池供电的版本,这个穿线孔也可以直接封堵,在瓶内预留的位置放置纽扣电池或者小型锂电池,不需要额外改动外壳的主体结构,能适配不同供电方案的衍生版本。

  这类塑料照明外壳的结构设计,最容易忽略的就是散热问题,虽然是小功率LED,单颗灯珠功率只有0.06W,整灯总功率不超过1W,但还是在灯板安装柱的位置做了和瓶底连通的导热筋条,能把灯板工作产生的少量热量通过瓶底传导出去,避免长时间工作时内部热量累积,加速塑料外壳老化或者影响LED的使用寿命。整体结构没有复杂的抽芯结构,前后模开模就能完成全部成型,不需要额外的行位或者斜顶,能有效降低模具的加工成本,也适合批量注塑生产,装配的时候只需要把灯板固定在内部安装柱上,压上瓶口的灯头压圈就能完成整机组装,生产线上的单台装配时间能控制在10秒以内,适配规模化生产的节拍要求。

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