软管灯技术与应用
2007-02-08
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摘要： 软管灯技术与应用
早在二十世纪七十年代，人们就梦想把小灯泡安装在电线里来用作装饰和照明，那是多么方便和美妙的事情啊！到如今，这种灯已遍布欧、美、亚各国，走进了大街小巷，走进了人们的生活中。我们把这种柔软、似管状的长条形灯具统称为软管灯；由于它具有美观、耐用的特征，有人把它称为美耐灯；也有人把它叫做幻彩灯或彩虹灯，那是因为它可以通过电子控制技术来实现七彩缤纷的变化效果；把它叫做模拟霓虹灯那是因为它远看起来具有霓虹灯的效果。
软管灯是由热塑性阻燃绝缘塑料PVC、微型白炽钨丝灯泡或LED、内部主导线、内部连接线及相关配件组成的，其灯体形状一般为圆形或方形，尺寸一般为Φ10、Φ13、Φ16、Φ30mm及5x8、10x12、13x18、11x30mm等等。软管灯的主要特征及优点是：1、柔软，能象电线一样卷曲，2、能够剪切和延接，3、灯泡与电路被完全包覆在柔性塑料中，绝缘、防水性能好，使用安全，4、耐气候性强，5、不易破裂、使用寿命长，6、易于制作图形、文字等造型，7、利用彩泡或发光二极管LED加上控制器能产生丰富的颜色变化，8、制造成本低、维护费用低，9、操作简单、安装方便，10、便于运输。软管灯的市场优势和广阔的发展前景愈来愈被欧、美、亚各国所看好，它被广泛应用在建筑物、桥梁、道路、花园、庭院、地板、天花板、家具、汽车、池塘、水底、广告、招牌、标志等上装饰和照明，给各种节庆活动如圣诞节、万圣节、情人节、复活节、国庆节等增添了无穷的喜悦和节日气氛，它以顽强的生命力迈入了广告、装饰、建筑、商用、礼品五大优势市场，成为灯饰行业灯饰产品中的娇娇者。
软管灯的分类
一、 按外形分，软管灯可分为：1、圆形，2、方形，3、方形带弧面。
二、按尺寸大小分，软管灯可分为：1、Φ10mm，2、Φ13 mm，3、Φ16 mm，4、Φ30mm，5、5x8 mm，6、10x12 mm，7、13x18 mm，8、11x30mm等等。
三、按表面形状分，软管灯可分为：1、螺旋纹，2、直纹，3、钻石纹，4、冰花纹，5、彩条纹，6、波浪纹，7、图案文字。
四、按结构分，软管灯可分为：1、带纵向槽结构，发光体平卧被放置在槽中水平方向发光，2、实芯带垂直孔结构，发光体被放置在孔中垂直方向发光，3、槽孔结构，发光体被放置在孔中垂直方向发光，连接线或电阻被放置在槽中，4、蜂窝结构，增强灯体弹性，防止灯泡在运输、安装使用过程中破裂，降低成本，5、波浪结构，增强灯体弹性，防止灯泡在运输、安装使用过程中破裂，降低成本。
五、按材料分，软管灯可分为：1、聚氯乙烯PVC，2、硅橡胶，3、热塑性聚氨酯塑料TPU。
六、按灯体颜色分，软管灯可分为：1、红色，2、浅红色，3、粉红色，4、黄色，5、黄绿色，6、桔色，7、荧光桔色，8、浅琥珀色，9、蓝色，10、浅蓝色，11、绿色，12、荧光绿色，13、浅绿色，14、紫色，15、浅紫色，16、奶白色，17、透明，18、黑色等等。
七、按灯泡颜色分，软管灯可分为：1、红色，2、绿色，3、黄色，4、蓝色，5、透明。
八、按LED颜色分，软管灯可分为：1、红色，2、黄色，3、桔色，4、蓝色，5、绿色，6、白色，7、桔色，8、琥珀色，9、粉红色等等。
九、按使用电压分，软管灯可分为：1、220~240V，2、120V，3、24V，4、12V，5、6V。
十、按包装长度分，软管灯可分为：1、10米，2、45米，3、100米，4、150英尺，5、300英尺等等。
十一、按灯体内主导线数量分，软管灯可分为：1、二线，2、三线，3、四线，4、五线，5、多线。
十二、按发光体颜色间隔数量分，软管灯可分为：1、单灯跳动，2、两灯跳动，3、三灯跳动，4、四灯跳动等等。
十三、 按发光体连接方式分，软管灯可分为：1、普通连接，2、二线变三线连接，3、三线变五线连接，4、四线变九线连接。
十四、 按使用及灯光效果分，软管灯可分为：1、电线灯，2、轮廓灯，3、柔性霓虹灯，4、柔性景观灯，5、柔性景观灯屏幕等等。
软管灯的制作工艺
软管灯制作工艺主要包括：芯线的制作，半品的制作，包覆层的制作，成品测试与维修。
一、芯线的制作：软管灯的芯线是发光体和电路的载体，它是软管灯的核心部分，芯线是利用聚氯乙烯PVC塑料及铜绞线通过挤出机和模具成型而成的，就象拉制电线一样，如果软管灯是带垂直孔结构的，那么芯线的制作还要经过一道打孔的工序才算完成，芯线的打孔是通过专用的自动化的打孔机及模具来实现的，根据发光体的排列间隔和灯体结构的要求而制作各种不同的芯线。
二、半品的制作：芯线制作完成后，就要进入塞灯、扭脚或连线、并联、测试、上轴等一列工序，这些工序一般是用手工作业来完成的。软管灯的电路原理是，若干个发光体根据使用电压、灯距等要求作串联连接，再把这些灯串排列有序地并联到镶嵌在芯线中的若干条主导线上，有些发光体只要作灯脚的简单连接，有些要把发光体及一些电子元器件固定在PCB板上再作连接，软管灯就是由这些灯串组成的长条形的可弯曲的电线。传统的制作方法是，把微型灯泡分别插入软管灯芯线的灯泡孔中，用尖咀钳把灯泡脚分别打钩，钩在一起，再用电烙铁、焊锡、焊锡油把两灯脚焊接，用手把其焊点塞入芯线上的两灯泡之间的小孔中，或不用锡焊连接方式，而是在灯泡与灯泡之间的放灯脚的小孔中塞入金属钉，即完成了灯泡与灯泡在软管灯芯线中的连接。这种做法既浪费人力、物力，又由于焊烟遍布，污染了生产环境，且产品品质低劣。一种先进的工艺装置可以解决上述的不足和缺陷，本工艺装置是由外壳、小电机、变压器、电子控制线路板、电源开关、脚踏开关、扭灯脚夹头、塞灯脚插把等组成，可以控制电机轴在启动后转动的圈数，扭灯脚夹头后端可以连接到电机轴上，通过利用这种装置，大大提高了劳动生产率，降低了劳动强度，降低了生产成本。随着软管灯制作技术的不断改进，各种先进的工装设备层出不穷，软管灯各工序的整合机器的出台，无疑给软管灯的大批量生产提供了极大的便利。一种先进的自动打孔塞灯机，自动焊线机，自动帖片插件机，电路板波峰焊接机，各种生产流水线等等，这些先进的机器设备在软管灯的生产中运应而生。
三、包覆层的制作：软管灯的半品制作完成后，要做半品测试与老化，就可进入包覆层的制作了。软管灯的包覆层是用来保护芯线中的发光体及其电路的，没有包覆层，这些发光元器件就会潮湿生锈，甚至短路，引起电击和火灾；软管灯的表面形状如螺旋纹、直纹、钻石纹、冰花纹、彩条纹、波浪纹等等是靠包覆层来表达的。包覆层的加工制作是利用聚氯乙烯PVC塑料和芯线通过挤出机和模具成型而成的，在带有发光体及其电路的软管灯芯线上包覆一层聚氯乙烯PVC绝缘塑料就形成了软管灯灯体。人有会说，何必这么麻烦！直接把灯串塞进水管里就行了？但这种水管灯是中空结构，两端的密封防水防潮是难以达到的，在水管灯被点亮的时候，由于管内的湿气被发光体的热量所蒸发，我们经常可以发现它的内壁上附着有一颗一颗的水珠；另外，水管灯在安装使用时，由于过渡的弯曲折叠，易导致管壁破裂，而且，水管灯是做不长的，它的穿管工序比较困难，它的灯体也难以实现剪切和延接，这给工程安装和一般性使用带来诸多不便，水管灯替代不了软管灯。
四、成品测试与维修：软管灯成品完成后需进行测试与维修以排除上述各工序中所产生的不良，灯体要通过通电点亮、弯曲、敲打测试，通常可以发现发光体不亮、焊接接触不良、断路、短接等不良现象。无数的发光体排列在灯体中，我们怎样才能发现哪一个地方有问题呢？这要通过专用的测试笔来逐一地排除。软管灯的传统维修方法是，在一条美耐灯的不良连接处或不良灯泡处用锋利的小刀把包覆层划开一个25毫米左右的刀口，把不良连接修复或把不良灯泡换掉，在刀口处涂上瞬间胶水，用尖咀钳把外层刀口夹紧在一起几秒钟，利用胶水的粘结力把刀口粘合起来，这种维修方法既浪费胶水，又易在冷或热的环境下使软管灯刀口处开裂，或在弯折的情况下使刀口开裂，以及刀口处绝缘性能不好、不防水。新的维修方法是用热熔模压装置、热吹风机、小刀及尖嘴钳四种工具来实现。
软管灯的一个难解缺陷
有史以来软管灯存在一个难解的缺陷，就是一个灯泡灯丝被烧断后，整串灯不亮。现有二种办法，一是利用熔接方法修复，二是要开发一种灯泡，叫"桥接电阻丝灯泡"（Bridged Lamps），而非"保险丝灯泡"（Fused Lamps），关于搭桥灯泡，在欧洲标准EN60598-2-20中有这样的描述："For lighting chains fitted with series-connected lamps, resistors, if any, for bridging the lamp filaments shall be contained within the lamps. The protection against electric shock and fire shall not be impaired when these resistors are functioning". 关于保险丝灯泡的描述是："a fused lamp is a lamp designed so as to break the circuit in the event of an overload either by means of a separate fuse incorporated within the lamp or by any other means e.g. a special filament". 保险丝灯泡是当过流时通过并入熔断体或用特制的灯丝来切断电流，而桥接电阻丝灯泡是在钨丝之间并联一个电阻丝，其目的是一串灯中几个灯丝断后，其余灯泡照亮，但是欧洲标准要求"当这些电阻丝起作用时，不应引起触电和火灾"。电阻丝起作用有两种情况，一是钨丝都不断，二是有几个钨丝断了。由于并联了一个电阻，灯泡电阻值会减小，电流大，温度高（钨丝断得越多，电流越小），怎么办？如果用温度开关（Thermal cutoffs），有如下缺陷：1、温度开关的升温与降温过程有20多度，造成灯光的不连续性。2、成本高。3、不便做打孔及发光体密集型灯。如果对桥接的电阻丝的阻值进行研究，当电阻丝较小时，在不断钨丝的情况下，与原6.5V/70MA灯泡对比会亮很多，但在断1~3个钨丝的情况下，灯光不会暗很多；当电阻丝较大时，在不断钨丝的情况下，与原6.5V/70MA灯泡对比亮度差不多，但在断1~3个钨丝的情况下，灯光会暗很多，通过以上分析，有必要开发研究一种桥接电阻丝灯泡，成本不会很高。
软管灯的配件
随着软管灯的应用与日益发展，各种配件运应而生，根据安装和使用方式及场合的不同而采用不同的配件，在灯饰行业中软管灯配件工厂蜂涌而起。软管灯的配件主要是接头，其接头可分为：1、组合式接头，此接头结构不防水，但有利于调整灯体长度，适合工程安装，为DIY接头。2、啤注式GS接头，此接头结构防水，但不能调整灯体长度，不可拆卸，符合GS安规标准。3、贝壳式接头，此接头结构灌玻璃胶后能防水，能调整灯体长度，适合工程安装，为DIY接头，符合GS安规标准。4、啤注式简易GS接头，此接头结构防水，但不能调整灯体长度，不可拆卸，符合GS安规标准，成本低。5、啤注式简易UL接头，此接头结构防水，但不能调整灯体长度，不可拆卸，符合UL安规标准，成本低。6、组啤式接头，此接头结构防水，不能调整灯体长度，公、母接头之间可拆卸。7、透明活动套接头，此接头结构灌PVC胶水后可适当防水，适合工程安装，为DIY接头。8、一般式接头，此接头结构不防水，但有利于调整灯体长度，适合工程安装，为DIY接头，组装零件少。9、反锁式接头，此接头结构不防水，但有利于调整灯体长度，适合工程安装，为DIY接头，组装零件少。10、卡盘式接头，此接头结构防水，不能调整灯体长度，公、母接头之间可拆卸。11、L、T、X形接头等等。软管灯其它的配件有轨道、控制器、变压器、开关电源、转换器、恒流源等等。
软管灯的国际安规标准
有人类活动的地方，就少不了各类灯具，灯具质量的好坏直接影响到人们生活和工作的质量和安全，也引起了世界各国政府的关注，纷纷各自建立了一道道安规标准的技术壁垒。国际电工委员会规定了软管灯的生产制造按照IEC598-2-20执行，软管灯的欧洲标准为EN60598-2-20，美国标准为UL2388，加拿大标准为CSA TIL B39，中国标准为GB7000.9。
下面以UL2388来简述一下其对产品结构方面的要求：
1. 软管灯所有的元器件都要正确的安装接线，
2. 软管灯灯体所用的PVC塑胶料最小阻燃等级应为V-1，一般为V-0，若用在室外必须要满足防紫外线照射的要求，
3.软管灯的灯体用和控制器外壳及其他附件用料必须能够满足以下要求：挤压测试、弯折测试、烘烤测试，
4、易触及的带电部件：1)未绝缘的带电部件可引起电击, 它应被包住，以避免人无意间接触而引起电击；2)尾塞用来防止接触到未绝缘的带电部件,它应是安全可靠的，并且要满足尾塞拉力测试。
5.电气间隙：1)不同极性的未绝缘带电部件之间、绝缘带电部件与可接地的金属之间，通过空气或表面的电气间隙不得小于1/16英寸(1.6mm)；2)不同极性的未绝缘带电部件之间通过空气或表面的电气间隙不得小于1/32英寸(0.8mm)；3)串联/并联灯串的未绝缘带电部件和外表皮之间的最小距离不得小于3/64英寸(1.2mm)。
6.电源线和连接线必须满足下列要求:1)不能小于18AWG(0.82mm2)；2)户内使用至少等同SPT-2线，户外用的产品所带的电源线至少要等同SJT线，并且线表皮印有"W"后缀；3)阻燃等级为VW-1,温度为105℃；4)最大电流不得超过18AWG所承受的最大电流为8A的要求。UL2388对软管灯的相关测试项目有：1、输入功率测试(Input Test)，2、温升测试(Normal Temperature Test)，3、绝缘电压测试，4、绝缘电阻测试(Insulation Resistance Test)，5、挤压测试(Crush Test)，6、冲击测试(Ball Impact Test)，7、冷冲击测试(Cold Impact Test )，8、弯折测试(Flexing Test)，9、烘烤测试(Oven Conditioning Test)，10、冷弯折测试(Cold Bend Test)，11、拉力测试(Strain Relief Test)，12、端子与针脚连接安全性测试，13、尾塞拉力测试(End Cap Pull Test)，14、淋雨测试(Rain Test)等等。
软管灯的应用与发展
软管灯的使用遍布家庭、学校、办公室、厂房、体育广场、建筑物、桥梁、道路、花园、庭院、地板、天花板、家具、汽车、池塘、水底、广告、招牌、标志等等，也可以用铁架或塑料架等来做各种动、植物模型及图案文字，在各种活动中表达节庆气氛，装扮城市风景，点缀家居生活。
随着发光二管LED在灯饰和照明领域的应用研究的不断深入和发展，以及国家绿色照明工程的不断展开，软管灯新一代产品层出不穷，一种新型的电线灯，就是利用表贴式LED-SMD的小体积特性和挤出成型技术而使软管灯的体积最小化。LED光源引发了柔性霓虹灯的横空出世，传统的软管灯是用微型白炽钨丝灯泡制成的，其缺点是：（1）耗电量多，一颗白炽灯泡耗电为6.5VX70mA，而一颗LED耗电为2~4VX20mA，如果按某家公司年使用量60亿颗来计算，其耗电量是惊人的，其对世界能源的浪费也是显而易见的，（2）白炽钨丝灯产品质量不稳定，特别是在运输过程中的震动对钨丝灯的寿命影响很大，（3）灯泡着色工艺对环境有一定的污染，（4）白炽钨丝灯在发光过程中会产生大量的热，大量堆放点亮的灯体易产生火灾，（5）点光源发光效果不能满足客户日益增长的用于装饰照明上的更高层次的需求。而传统玻璃管霓虹灯是由一根两端密封并带有电极的真空玻璃管组成，在玻璃管里面充有少量的氖气或氩气，通过电极连接到专用变压器上而产生炫目的多色彩的柔和均匀的光线，其玻璃管可以通过加热而弯制成各种图形，传统霓虹灯虽然在节能、发光寿命及装饰照明上一定程度地满足了客户的需求，但其缺点也是显而易见的：（1）灯体温度较高，使用安全度低，（2）成本高，（3）安装、运输过程中易破碎，（4）用户不能随意造型，（5）不便维修，所以，多年来人们一直在寻找一种能够替代霓虹灯的光源，如用软管灯来模拟霓虹灯，称为塑料霓虹灯，虽然这种产品利用了发光二极体（LED）作为点光源，避免了霓虹灯温度高、易破碎及难于安装维修等缺点，且可以随意弯曲造成型，可以剪切连接，但由于LED发光点间的光线达不到霓虹灯的均匀连续的装饰照明效果而不能替代玻璃管霓虹灯。柔性霓虹灯的出现克服了上述缺陷，它以LED作为光源和透光性良好的PVC塑料为主要原材料，既解决了均匀连续发光问题，又能做到随意弯曲造成型，可以剪切、连接，便于工程安装，安全节能，产品寿命长，相对冷光源，多种色彩，点亮速度快，无污染环境。
随着微电子信号控制技术的应用与发展，一种革命性的、划时代的LED产品-显示屏软管灯终于诞生了，它是由RGB SMD、PVC软管、开关电源及控制系统组成的线条形灯饰产品，每一个RGB SMD为一个像素点，像素点的间距为40mm，可以在任两个像素点间剪切，像素点被密封在PVC管中可以弯曲，可以延接。此产品可用于装饰建筑物室内、外之轮廓，连接专门的控制器，可以表达如下灯光效果：1、整体七色变化；2、单色填充；3、向前、向后单色填充；4、七彩追逐；5、七彩波浪；6、双色慢追；7、双色快追；8、整体七色灰度渐变。我们可以用一个DMX控台来控制多个控制器。它也可以用于制作显示屏，连接专用的控制系统，可以展示动画、图像、文字，更加生动有效地传达你的信息，吸引客户的注意，视频控制系统包括：电脑（可脱机）、帧控制器、屏控制器、扫描控制器、控制软件等，屏体最大尺寸可为1024×768像素，灰度256级，为了有效利用扫描控制器，灯体可做S形连接。总之，显示屏软管灯具有多种用途和优势，它安装简单、运输方便、低压安全、防水、柔性、可以控制每一个像素点、低成本、低维护、高效能等等。
见过软管灯的人，说它不圆即方，易之又易，可NEO-NEON的专利多是因软管灯专利多，软管灯就象内含方圆的古铜币，其中蕴藏多少玄机!我们制造软管灯，我们更是创造软管灯! 软管灯的世界，海阔天空，将带给人们无限商机和无尽的创造力。
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