高效大角度低熱阻LED天花燈的開發(fā)

鄭彥

摘 要 LED天花燈在商業(yè)照明領(lǐng)域使用較廣，高效大角度低熱阻LED天花燈產(chǎn)品節(jié)能、長壽、環(huán)保，符合國家產(chǎn)業(yè)政策發(fā)展的方向，具有很好的社會效益。隨著大功率白熾燈的停產(chǎn)，本項(xiàng)目也將取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞 LED天花燈；節(jié)能

中圖分類號：TN948 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）14-0030-01

LED天花燈采用導(dǎo)熱性極高的鋁合金及專利結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計生產(chǎn)的新型天花燈。LED天花燈在商業(yè)照明領(lǐng)域使用較廣，家居照明領(lǐng)域還在慢慢滲透。LED天花燈在商業(yè)照明中使用較廣。各種規(guī)格適合使用的地方不一樣，主要取決于使用者要求的亮度、照射距離、安裝處的寬度等。

1 概述

高效大角度低熱阻LED天花燈利用LED發(fā)出的藍(lán)光，通過前蓋帶有熒光粉的光學(xué)透鏡，將藍(lán)光轉(zhuǎn)化成多波段的可見光，光線通過光學(xué)透鏡進(jìn)行整合，將80%以上的光能按照明所需的方向進(jìn)行投射，產(chǎn)品具有光轉(zhuǎn)換效率高、熱阻低、組裝簡單、方便更換等優(yōu)點(diǎn)。采用實(shí)心太陽花形散熱器和COB封裝光源無縫配對的形式，在實(shí)現(xiàn)COB封裝光源散熱傳導(dǎo)需要的高熱容要求同時，滿足了LED散熱均衡，快速交換的要求；近距離無接觸熒光粉激發(fā)技術(shù)和熒光粉激發(fā)合成二次配光技術(shù)的應(yīng)用，解決了熒光粉變質(zhì)導(dǎo)致的光源變壞的問題，保證了光波變化要求，配合不同的透鏡可以滿足不同光能方向性的要求，在產(chǎn)品制造要求上增加了很大的靈活性；突型納米級反射材料的反射杯等新型結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，保證燈具的反射效率高、反射角度大。

2 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及工作原理

本產(chǎn)品可分三個部分組成：電能變換（LED驅(qū)動）、主體部分、配光部分。

2.1 電能變換（LED驅(qū)動）

LED驅(qū)動電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電源轉(zhuǎn)換器，通常情況下：LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流（即市電）、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流（如電子變壓器的輸出）等。本天花燈接入100-240V 50/60Hz的市電，經(jīng)LED驅(qū)動將100-240V 50/60Hz的電能通過荷載保護(hù)，濾波整流、電壓變換震蕩、極速開關(guān)調(diào)整，達(dá)到輸出橫流、區(qū)間電壓比的電能，這就是LED天花燈所需要的驅(qū)動電能。

2.2 主體部分

主體部分主要包括發(fā)光二極管，簡稱為LED。由含鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）、硅（Si）等的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，氮化鎵二極管發(fā)藍(lán)光。因化學(xué)性質(zhì)又分有機(jī)發(fā)光二極管OLED和無機(jī)發(fā)光二極管LED。LED驅(qū)動電能接入到LED天花燈使用的COB光源上，將電能流過COB封裝的發(fā)光二極管，發(fā)光二級管將電能轉(zhuǎn)化成藍(lán)光，未能轉(zhuǎn)化的電能由于電子摩擦碰撞產(chǎn)生了熱能。

2.3 配光部分

單個LED模組采用軸對稱的全反射透鏡或反光杯進(jìn)行配光，透鏡配光的輻射角寬度足以覆蓋道路的寬度；再將LED模組排列在一個弧面上，通過調(diào)整弧面的曲率在道路方向產(chǎn)生一個長方形的光型分布。LED發(fā)出的藍(lán)光通過前蓋帶有熒光粉的光學(xué)透鏡，將藍(lán)光轉(zhuǎn)化成多波段的可見光—白光，光線通過光學(xué)透鏡進(jìn)行整合，將80%以上的光能按我們照明所需的方向進(jìn)行投射，其余為能一次按要求投射的光能照射在天花燈的反射杯上，反射杯上涂有納米級高反射性的材料，將光能反射到我們照明所需的物體上。

3 產(chǎn)品性能特點(diǎn)

1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡潔，驅(qū)動組件采用承插式接口，方便更換和產(chǎn)品組裝，主體由一個散熱器組件和三個支撐件組成，由兩個螺絲和一個鉚釘緊固連接；光學(xué)由兩個組建合成，光源采用一顆COB封裝光源。整燈裝配螺絲少，次序簡單，組裝效率高。

2）產(chǎn)品采用實(shí)心太陽花形散熱器和COB封裝光源進(jìn)行無縫配對，既滿足了COB封裝光源散熱傳導(dǎo)需要的高熱容的要求，也滿足了LED散熱熱導(dǎo)均衡，快速交換的要求；本散熱器依據(jù)空氣動力系數(shù)，詳細(xì)計算了熱導(dǎo)接觸面和結(jié)構(gòu)縱橫比，經(jīng)過模擬和實(shí)踐確定材料的結(jié)構(gòu)與用量，這樣節(jié)約了材料成本并減去不必要的材料重量。

3）產(chǎn)品采用近距離無接觸熒光粉激發(fā)技術(shù)，熒光粉激發(fā)合成二次配光技術(shù)，在同行產(chǎn)品中同時使用這兩個技術(shù)的屬國內(nèi)空白現(xiàn)象。光源變壞的主要原因是熒光粉變質(zhì)，熒光粉變質(zhì)的主要原因是銀粉和LED芯片接觸的高溫所致，在大功率集成封裝和COB封裝上尤為明顯；無接觸銀光粉激發(fā)可大大降低熒光粉的工作溫度，而近距離激發(fā)可保證藍(lán)光外量子效應(yīng)能耗的損失，同時也比遠(yuǎn)程激發(fā)更省材料和成本。在二次配光的透鏡上進(jìn)行噴粉（熒光粉激發(fā)合成二次配光技術(shù)），保證了光波變化要求，同時可采用不同的透鏡以滿足不同光能方向性的要求，在產(chǎn)品制造要求上增加了很大的靈活性。

4）產(chǎn)品采用突型納米級反射材料的反射杯，反射效率高、反射角度大，在同類產(chǎn)品中屬新型結(jié)構(gòu)設(shè)計，效果優(yōu)良，具有明顯的先進(jìn)性。

4 產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)

1）額定功率：5W。

2）光通量：>300LM。

3）光效：>60LM/W。

4）色溫：2800-6000K。

5）顯色性：70-85。

6）工作壽命：>30000小時。

本產(chǎn)品已申請國家專利并獲授權(quán)。

參考文獻(xiàn)

[1]徐文洪，莊美琳，楊永才，曹民.LED路燈相關(guān)色溫分布均勻性研究[J].中國照明電器，2012（01）.

[2]曾祥耀.LED及其應(yīng)用產(chǎn)品檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展[J].現(xiàn)代顯示，2011（Z1）.

[3]王駿凱，李俊源，姜獻(xiàn)峰.基于單曲面迭代計算的曲面透鏡設(shè)計方法[J].光學(xué)技術(shù)，2010（06）.endprint

摘 要 LED天花燈在商業(yè)照明領(lǐng)域使用較廣，高效大角度低熱阻LED天花燈產(chǎn)品節(jié)能、長壽、環(huán)保，符合國家產(chǎn)業(yè)政策發(fā)展的方向，具有很好的社會效益。隨著大功率白熾燈的停產(chǎn)，本項(xiàng)目也將取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞 LED天花燈；節(jié)能

中圖分類號：TN948 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）14-0030-01

LED天花燈采用導(dǎo)熱性極高的鋁合金及專利結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計生產(chǎn)的新型天花燈。LED天花燈在商業(yè)照明領(lǐng)域使用較廣，家居照明領(lǐng)域還在慢慢滲透。LED天花燈在商業(yè)照明中使用較廣。各種規(guī)格適合使用的地方不一樣，主要取決于使用者要求的亮度、照射距離、安裝處的寬度等。

1 概述

高效大角度低熱阻LED天花燈利用LED發(fā)出的藍(lán)光，通過前蓋帶有熒光粉的光學(xué)透鏡，將藍(lán)光轉(zhuǎn)化成多波段的可見光，光線通過光學(xué)透鏡進(jìn)行整合，將80%以上的光能按照明所需的方向進(jìn)行投射，產(chǎn)品具有光轉(zhuǎn)換效率高、熱阻低、組裝簡單、方便更換等優(yōu)點(diǎn)。采用實(shí)心太陽花形散熱器和COB封裝光源無縫配對的形式，在實(shí)現(xiàn)COB封裝光源散熱傳導(dǎo)需要的高熱容要求同時，滿足了LED散熱均衡，快速交換的要求；近距離無接觸熒光粉激發(fā)技術(shù)和熒光粉激發(fā)合成二次配光技術(shù)的應(yīng)用，解決了熒光粉變質(zhì)導(dǎo)致的光源變壞的問題，保證了光波變化要求，配合不同的透鏡可以滿足不同光能方向性的要求，在產(chǎn)品制造要求上增加了很大的靈活性；突型納米級反射材料的反射杯等新型結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，保證燈具的反射效率高、反射角度大。

2 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及工作原理

本產(chǎn)品可分三個部分組成：電能變換（LED驅(qū)動）、主體部分、配光部分。

2.1 電能變換（LED驅(qū)動）

LED驅(qū)動電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電源轉(zhuǎn)換器，通常情況下：LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流（即市電）、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流（如電子變壓器的輸出）等。本天花燈接入100-240V 50/60Hz的市電，經(jīng)LED驅(qū)動將100-240V 50/60Hz的電能通過荷載保護(hù)，濾波整流、電壓變換震蕩、極速開關(guān)調(diào)整，達(dá)到輸出橫流、區(qū)間電壓比的電能，這就是LED天花燈所需要的驅(qū)動電能。

2.2 主體部分

主體部分主要包括發(fā)光二極管，簡稱為LED。由含鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）、硅（Si）等的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，氮化鎵二極管發(fā)藍(lán)光。因化學(xué)性質(zhì)又分有機(jī)發(fā)光二極管OLED和無機(jī)發(fā)光二極管LED。LED驅(qū)動電能接入到LED天花燈使用的COB光源上，將電能流過COB封裝的發(fā)光二極管，發(fā)光二級管將電能轉(zhuǎn)化成藍(lán)光，未能轉(zhuǎn)化的電能由于電子摩擦碰撞產(chǎn)生了熱能。

2.3 配光部分

單個LED模組采用軸對稱的全反射透鏡或反光杯進(jìn)行配光，透鏡配光的輻射角寬度足以覆蓋道路的寬度；再將LED模組排列在一個弧面上，通過調(diào)整弧面的曲率在道路方向產(chǎn)生一個長方形的光型分布。LED發(fā)出的藍(lán)光通過前蓋帶有熒光粉的光學(xué)透鏡，將藍(lán)光轉(zhuǎn)化成多波段的可見光—白光，光線通過光學(xué)透鏡進(jìn)行整合，將80%以上的光能按我們照明所需的方向進(jìn)行投射，其余為能一次按要求投射的光能照射在天花燈的反射杯上，反射杯上涂有納米級高反射性的材料，將光能反射到我們照明所需的物體上。

3 產(chǎn)品性能特點(diǎn)

1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡潔，驅(qū)動組件采用承插式接口，方便更換和產(chǎn)品組裝，主體由一個散熱器組件和三個支撐件組成，由兩個螺絲和一個鉚釘緊固連接；光學(xué)由兩個組建合成，光源采用一顆COB封裝光源。整燈裝配螺絲少，次序簡單，組裝效率高。

2）產(chǎn)品采用實(shí)心太陽花形散熱器和COB封裝光源進(jìn)行無縫配對，既滿足了COB封裝光源散熱傳導(dǎo)需要的高熱容的要求，也滿足了LED散熱熱導(dǎo)均衡，快速交換的要求；本散熱器依據(jù)空氣動力系數(shù)，詳細(xì)計算了熱導(dǎo)接觸面和結(jié)構(gòu)縱橫比，經(jīng)過模擬和實(shí)踐確定材料的結(jié)構(gòu)與用量，這樣節(jié)約了材料成本并減去不必要的材料重量。

3）產(chǎn)品采用近距離無接觸熒光粉激發(fā)技術(shù)，熒光粉激發(fā)合成二次配光技術(shù)，在同行產(chǎn)品中同時使用這兩個技術(shù)的屬國內(nèi)空白現(xiàn)象。光源變壞的主要原因是熒光粉變質(zhì)，熒光粉變質(zhì)的主要原因是銀粉和LED芯片接觸的高溫所致，在大功率集成封裝和COB封裝上尤為明顯；無接觸銀光粉激發(fā)可大大降低熒光粉的工作溫度，而近距離激發(fā)可保證藍(lán)光外量子效應(yīng)能耗的損失，同時也比遠(yuǎn)程激發(fā)更省材料和成本。在二次配光的透鏡上進(jìn)行噴粉（熒光粉激發(fā)合成二次配光技術(shù)），保證了光波變化要求，同時可采用不同的透鏡以滿足不同光能方向性的要求，在產(chǎn)品制造要求上增加了很大的靈活性。

4）產(chǎn)品采用突型納米級反射材料的反射杯，反射效率高、反射角度大，在同類產(chǎn)品中屬新型結(jié)構(gòu)設(shè)計，效果優(yōu)良，具有明顯的先進(jìn)性。

4 產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)

1）額定功率：5W。

2）光通量：>300LM。

3）光效：>60LM/W。

4）色溫：2800-6000K。

5）顯色性：70-85。

6）工作壽命：>30000小時。

本產(chǎn)品已申請國家專利并獲授權(quán)。

參考文獻(xiàn)

[1]徐文洪，莊美琳，楊永才，曹民.LED路燈相關(guān)色溫分布均勻性研究[J].中國照明電器，2012（01）.

[2]曾祥耀.LED及其應(yīng)用產(chǎn)品檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展[J].現(xiàn)代顯示，2011（Z1）.

[3]王駿凱，李俊源，姜獻(xiàn)峰.基于單曲面迭代計算的曲面透鏡設(shè)計方法[J].光學(xué)技術(shù)，2010（06）.endprint

摘 要 LED天花燈在商業(yè)照明領(lǐng)域使用較廣，高效大角度低熱阻LED天花燈產(chǎn)品節(jié)能、長壽、環(huán)保，符合國家產(chǎn)業(yè)政策發(fā)展的方向，具有很好的社會效益。隨著大功率白熾燈的停產(chǎn)，本項(xiàng)目也將取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞 LED天花燈；節(jié)能

中圖分類號：TN948 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）14-0030-01

LED天花燈采用導(dǎo)熱性極高的鋁合金及專利結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計生產(chǎn)的新型天花燈。LED天花燈在商業(yè)照明領(lǐng)域使用較廣，家居照明領(lǐng)域還在慢慢滲透。LED天花燈在商業(yè)照明中使用較廣。各種規(guī)格適合使用的地方不一樣，主要取決于使用者要求的亮度、照射距離、安裝處的寬度等。

1 概述

高效大角度低熱阻LED天花燈利用LED發(fā)出的藍(lán)光，通過前蓋帶有熒光粉的光學(xué)透鏡，將藍(lán)光轉(zhuǎn)化成多波段的可見光，光線通過光學(xué)透鏡進(jìn)行整合，將80%以上的光能按照明所需的方向進(jìn)行投射，產(chǎn)品具有光轉(zhuǎn)換效率高、熱阻低、組裝簡單、方便更換等優(yōu)點(diǎn)。采用實(shí)心太陽花形散熱器和COB封裝光源無縫配對的形式，在實(shí)現(xiàn)COB封裝光源散熱傳導(dǎo)需要的高熱容要求同時，滿足了LED散熱均衡，快速交換的要求；近距離無接觸熒光粉激發(fā)技術(shù)和熒光粉激發(fā)合成二次配光技術(shù)的應(yīng)用，解決了熒光粉變質(zhì)導(dǎo)致的光源變壞的問題，保證了光波變化要求，配合不同的透鏡可以滿足不同光能方向性的要求，在產(chǎn)品制造要求上增加了很大的靈活性；突型納米級反射材料的反射杯等新型結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，保證燈具的反射效率高、反射角度大。

2 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及工作原理

本產(chǎn)品可分三個部分組成：電能變換（LED驅(qū)動）、主體部分、配光部分。

2.1 電能變換（LED驅(qū)動）

LED驅(qū)動電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電源轉(zhuǎn)換器，通常情況下：LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流（即市電）、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流（如電子變壓器的輸出）等。本天花燈接入100-240V 50/60Hz的市電，經(jīng)LED驅(qū)動將100-240V 50/60Hz的電能通過荷載保護(hù)，濾波整流、電壓變換震蕩、極速開關(guān)調(diào)整，達(dá)到輸出橫流、區(qū)間電壓比的電能，這就是LED天花燈所需要的驅(qū)動電能。

2.2 主體部分

主體部分主要包括發(fā)光二極管，簡稱為LED。由含鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）、硅（Si）等的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，氮化鎵二極管發(fā)藍(lán)光。因化學(xué)性質(zhì)又分有機(jī)發(fā)光二極管OLED和無機(jī)發(fā)光二極管LED。LED驅(qū)動電能接入到LED天花燈使用的COB光源上，將電能流過COB封裝的發(fā)光二極管，發(fā)光二級管將電能轉(zhuǎn)化成藍(lán)光，未能轉(zhuǎn)化的電能由于電子摩擦碰撞產(chǎn)生了熱能。

2.3 配光部分

單個LED模組采用軸對稱的全反射透鏡或反光杯進(jìn)行配光，透鏡配光的輻射角寬度足以覆蓋道路的寬度；再將LED模組排列在一個弧面上，通過調(diào)整弧面的曲率在道路方向產(chǎn)生一個長方形的光型分布。LED發(fā)出的藍(lán)光通過前蓋帶有熒光粉的光學(xué)透鏡，將藍(lán)光轉(zhuǎn)化成多波段的可見光—白光，光線通過光學(xué)透鏡進(jìn)行整合，將80%以上的光能按我們照明所需的方向進(jìn)行投射，其余為能一次按要求投射的光能照射在天花燈的反射杯上，反射杯上涂有納米級高反射性的材料，將光能反射到我們照明所需的物體上。

3 產(chǎn)品性能特點(diǎn)

1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡潔，驅(qū)動組件采用承插式接口，方便更換和產(chǎn)品組裝，主體由一個散熱器組件和三個支撐件組成，由兩個螺絲和一個鉚釘緊固連接；光學(xué)由兩個組建合成，光源采用一顆COB封裝光源。整燈裝配螺絲少，次序簡單，組裝效率高。

2）產(chǎn)品采用實(shí)心太陽花形散熱器和COB封裝光源進(jìn)行無縫配對，既滿足了COB封裝光源散熱傳導(dǎo)需要的高熱容的要求，也滿足了LED散熱熱導(dǎo)均衡，快速交換的要求；本散熱器依據(jù)空氣動力系數(shù)，詳細(xì)計算了熱導(dǎo)接觸面和結(jié)構(gòu)縱橫比，經(jīng)過模擬和實(shí)踐確定材料的結(jié)構(gòu)與用量，這樣節(jié)約了材料成本并減去不必要的材料重量。

3）產(chǎn)品采用近距離無接觸熒光粉激發(fā)技術(shù)，熒光粉激發(fā)合成二次配光技術(shù)，在同行產(chǎn)品中同時使用這兩個技術(shù)的屬國內(nèi)空白現(xiàn)象。光源變壞的主要原因是熒光粉變質(zhì)，熒光粉變質(zhì)的主要原因是銀粉和LED芯片接觸的高溫所致，在大功率集成封裝和COB封裝上尤為明顯；無接觸銀光粉激發(fā)可大大降低熒光粉的工作溫度，而近距離激發(fā)可保證藍(lán)光外量子效應(yīng)能耗的損失，同時也比遠(yuǎn)程激發(fā)更省材料和成本。在二次配光的透鏡上進(jìn)行噴粉（熒光粉激發(fā)合成二次配光技術(shù)），保證了光波變化要求，同時可采用不同的透鏡以滿足不同光能方向性的要求，在產(chǎn)品制造要求上增加了很大的靈活性。

4）產(chǎn)品采用突型納米級反射材料的反射杯，反射效率高、反射角度大，在同類產(chǎn)品中屬新型結(jié)構(gòu)設(shè)計，效果優(yōu)良，具有明顯的先進(jìn)性。

4 產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)

1）額定功率：5W。

2）光通量：>300LM。

3）光效：>60LM/W。

4）色溫：2800-6000K。

5）顯色性：70-85。

6）工作壽命：>30000小時。

本產(chǎn)品已申請國家專利并獲授權(quán)。

參考文獻(xiàn)

[1]徐文洪，莊美琳，楊永才，曹民.LED路燈相關(guān)色溫分布均勻性研究[J].中國照明電器，2012（01）.

[2]曾祥耀.LED及其應(yīng)用產(chǎn)品檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展[J].現(xiàn)代顯示，2011（Z1）.

[3]王駿凱，李俊源，姜獻(xiàn)峰.基于單曲面迭代計算的曲面透鏡設(shè)計方法[J].光學(xué)技術(shù)，2010（06）.endprint