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LED室外照明灯具设计注意事项

日期:2011年6月9日 10:59

          室外LED照明灯具设计应符合我国颁布的最新室外照明具技术规范,以及城市道路照明设计标准。 
    一、工作环境
         LED室外照明灯具由于工作环境比较恶劣,受风吹雨淋日晒,阳光中紫外线照射,昼夜温差变化,空气中沙尘,化学气体等条件影响,灯具年复一年的受大自然时效老化处理。设计时应充分考虑这些因素的影响。
    二、LED灯具材料及散热方式选择
         外壳和散热器设计为一体,用来解决LED的发热问题,这种方式较好,一般选用铝或铝合金,铜材或铜合金,以及导热良好的其它合金。散热有空气对流散热、强风冷却散热和热管散热,(喷气致冷散热也是类似热管散热的一种,但结构更复杂一些。)
        选择什么样的散热方式,对灯具的成本有直接影响,应综合考虑,与设计产品配套选出最佳方案。
        灯罩的设计选材也是至关重要,目前使用的有透明有机玻璃,PC材料等,传统的灯罩是透明玻璃制品,究竟选什么样材料的灯罩跟设计的产品档次定位有关,一般来说,室外灯具的灯罩最好是传统的玻璃制品,它是制造长寿命,高档灯具的最佳选择。采用透明塑料、有机玻璃等材料做的灯罩,做室内灯具的灯罩较好,用于室外则寿命有限,因为室外阳光、紫外线、沙尘、化学气体、昼夜温差变化等因素使灯罩老化寿命减短,其次是污染了不易清结干净,使灯罩透明度降低影响光线输出。
    三、LED芯片的封装
        目前国内生产的LED灯具(主要是路灯)大都是采用1W的LED多个串、并联进行组装,这种方法热阻较先进封装技术的产品高,不容易造出高品质的灯具。或者是采用30W、50W甚至更大的模组进行组装,以达到所需要的功率,这些LED的封装材料有用环氧树脂封装,有用硅胶封装的。二者的区别是:环氧树脂封装耐温较差,时间久了易老化。硅胶封装则耐温较好,使用时应注意选择。
        笔者的看法是:采用多芯片与散热器整体封装比较好,或采用铝基板多芯片封装再通过相变材料或散热硅脂与散热器相联接,做出的产品热阻比用LED器件组装的产品的热阻要少一至二道热阻,更利于散热。采用LED模组的灯具,模组基板一般为铜基板,它与外散热器的联接要使用好的相变材料,或好的散热硅脂,保证铜基板上的热量能及时传到外散热器上去,如处理不好则易使热量堆积造成模组芯片温度升得太高,影响led芯片正常工作。笔者认为:多芯片封装适合制造普通照明灯具,模组封装适合空间有限的场合制造紧凑型led灯具(如汽车主照明的头灯等)。
    四、散热器的设计
        散热器是led灯具很关键的一个部件,它的形状、体积、散热表面积都要设计得洽到好处,散热器太小,led灯工作温度太高,影响发光效率和寿命,散热器太大,则消耗材料多增加产品成本和重量,使产品竟争力下降。设计合适的led灯散热器至关重要。散热器的设计有以下几个部分:
       1.明确LED灯需要散热的功率。
       2.设计散热器用的一些参数:金属的比热,金属的导热系数,芯片热阻、散热器热阻、周围环境空气热阻等。
       3.确定采用散热的类型,(自然对流散热、强风冷却、热管散热,以及其它的散热散热方式。)从造价比较:自然对流散热造价最低,强风冷却中等,热管散热造价较高,喷气致冷造价最高。
       4.确定LED灯具许可的最高工作温度(环境温度加灯具许可温升),
       5.计算散热器的体积、散热面积。并确定散热器的形状。
       6.将散热器与LED灯组合成完整灯具,并通电工作八小时以上,在室温39℃--40℃的环境下检查灯具的温度,看是否满足散热要求,以检验计算是否正确,如不满足使用条件,则要重新计算和调整参数。
      7.散热器与灯罩的密封要做到防水、防尘,灯罩与散热器之间要垫抗老化的橡皮垫或硅橡胶垫,用不锈钢螺栓紧固,做到密封防水、防尘。
 

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