談LED照明燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計

吳惠國 孟源

摘 要：近些年我國在LED照明燈具技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了快速的發(fā)展，無論是照明燈具的結(jié)構(gòu)還是其性能都實(shí)現(xiàn)了長足的進(jìn)步，而由于技術(shù)的不斷普及與完善，LED照明燈具的產(chǎn)量也不斷上升，價格更加親民。本文針對LED照明燈具的優(yōu)勢以及現(xiàn)狀進(jìn)行研究，并且針對LED燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計予以有效的見解，希望為相關(guān)工作者的研究提供理論支持。

關(guān)鍵詞：LED照明燈具;結(jié)構(gòu);設(shè)計

LED相關(guān)技術(shù)具有非常獨(dú)特的優(yōu)勢，這也為當(dāng)下照明領(lǐng)域帶來了很大的變化。LED照明燈具在給我們生活帶來便利的同時，自身也會存在一定的因素影響到其質(zhì)量，因此需要對LED燈具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的設(shè)計。本文根據(jù)當(dāng)下LED照明燈具的使用現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，并且結(jié)合其中的技術(shù)問題來給出結(jié)構(gòu)設(shè)計理念。

1 LED照明燈具的現(xiàn)狀

從技術(shù)上來說，LED照明燈具是第四代新光源，而之前人類歷史上經(jīng)歷了白熾燈、熒光燈以及高強(qiáng)度氣體放電燈三個時代，較之于前三者LED照明燈具具有非常明顯的優(yōu)勢，比如耗電量很少，使用壽命很長，發(fā)光效率很高并且能夠響應(yīng)當(dāng)下綠色環(huán)保的理念，因此越來越多的城市燈光環(huán)境建設(shè)中都會使用LED作為照明燈具。并且在各種環(huán)境中LED照明燈具都可以取得良好的效果，正是由于其具有非常顯著的優(yōu)勢，因此在當(dāng)下以及未來城市的發(fā)展與建設(shè)中其應(yīng)用都是非常廣泛的。

LED具有節(jié)能、安全性較高等特點(diǎn)，由于發(fā)光效率高，并且在燈具反射時損失低，因此更加節(jié)能，并且安裝維護(hù)更加簡單便捷、成本也比較低，因此在當(dāng)下也被廣泛的使用。LED光源非常接近自然光并且其中的光色可以進(jìn)行人為控制，結(jié)合照明領(lǐng)域的需求來進(jìn)行有效的搭配，進(jìn)而避免傳統(tǒng)光源單調(diào)的現(xiàn)象，其方便管理、安全環(huán)保，因此也成為當(dāng)下廣泛應(yīng)用的燈具之一。

2 LED照明燈具技術(shù)問題

當(dāng)前對LED照明燈具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時依然存在一些技術(shù)上的問題。首先就是LED燈具在設(shè)計中散熱結(jié)構(gòu)還需要優(yōu)化，LED發(fā)光效率與溫度是成反比的，因此其溫度越高那么發(fā)光效率越低，這也是LED照明燈具在當(dāng)下需要解決的主要難題。如果燈具出現(xiàn)散熱不良等狀況，就會加快整個燈具的老化，同時也會使其不穩(wěn)定。其次就是在LED照明燈具設(shè)計時驅(qū)動電源設(shè)計難度較大，需要對相關(guān)燈具進(jìn)行恒流供電。當(dāng)前對LED照明燈具驅(qū)動電源的主要設(shè)計方案是線性或者開關(guān)型穩(wěn)壓器結(jié)合特定的反饋電路。最后就是在LED燈具進(jìn)行設(shè)計時，其外觀以及相應(yīng)的材料工藝還需要進(jìn)一步改善，有效的選擇材料可以優(yōu)化燈具的散熱系統(tǒng)，由于LED照明燈具的光源是單向性的，因此在選用材料時應(yīng)當(dāng)保證其功能，在此基礎(chǔ)之上來確保LED照明燈具的外觀。同時要在其中進(jìn)行二次光學(xué)設(shè)計，需要結(jié)合光源模組所散發(fā)出的光度、光通量大小、光強(qiáng)大小、光強(qiáng)分布等狀況來選擇合適的材料，要有效的將二次光學(xué)設(shè)計理念融入其中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)LED照明燈具結(jié)構(gòu)設(shè)計上的創(chuàng)新。

3 LED照明燈具結(jié)構(gòu)設(shè)計

對于LED照明燈具來說，需要有效的對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，采用芯片封裝制造技術(shù)來更好的提升LED燈具照明質(zhì)量。對于一些大功率的LED燈具來說，需要做好散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計。從整個LED燈的能量傳播來看，LED燈在傳播光能的同時也會散發(fā)熱量，而熱只是能量的傳遞形式，并非能量本身。LED燈具所傳輸?shù)臒崃坑休椛鋵α骱蜔醾鲗?dǎo)。因此需要從不同的方面來解決散熱的設(shè)計，首先可以根據(jù)大功率LED燈具來優(yōu)化散熱器，選擇合適的散熱方案。按照實(shí)際外輪廓圖來進(jìn)行設(shè)計。其中散熱器的基板厚度、散熱齒間距、散熱齒形狀都應(yīng)當(dāng)結(jié)合LED燈具的實(shí)際功率以及需求來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，并且進(jìn)行自然冷卻散熱器設(shè)計。對于LED燈具來說可以加裝散熱片在PCB板上。

對于整個LED燈具來說，可以采用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計思想，這樣可以保證其功能的正常運(yùn)行，并且在結(jié)構(gòu)上相互獨(dú)立。通過合適的接口將其中連接標(biāo)準(zhǔn)化并且具有兼容性的結(jié)構(gòu)，這也適合進(jìn)行規(guī)模化的應(yīng)用。通過模塊化的設(shè)計可以方便維修降低成本，比如對于路燈燈具來說，其采用傳統(tǒng)的設(shè)計方式維修成本較高，而使用模塊化的設(shè)計就可以有效的降低燈具的制造與維修成本，并且通過相關(guān)模塊的可靠性與標(biāo)準(zhǔn)化來使得LED燈具之間模塊的通用與匹配，這也會大幅降低備料風(fēng)險，不同廠家之間也可以進(jìn)行模塊的互換。而如果采用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，就可以針對燈具進(jìn)行不同功能的設(shè)計。首先光源模組是燈具的核心內(nèi)容，且需要具備配光散熱以及防護(hù)功能，其次要具備驅(qū)動器模塊，其主要為LED燈具提供能量，并且驅(qū)動器所放置的位置應(yīng)當(dāng)結(jié)合用戶的需求來進(jìn)行具體安裝。針對光源模組和燈具基座需要有一個連接口，這也是整個模塊的結(jié)構(gòu)接口，這樣在LED燈具出現(xiàn)故障時就可以方便維修。其中光源模組是整個模塊化設(shè)計的核心，并且在對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時要遵循相應(yīng)的原則，如安裝維修便利化、制造成本更低以及可靠性更高、標(biāo)準(zhǔn)化更強(qiáng)等。對于不同功率的LED照明燈具可以選擇不同的模塊化設(shè)計方案。比如針對LED照明燈具的光源模組來說，其實(shí)是整個模塊化設(shè)計的重難點(diǎn)。針對不同LED燈具的需求來選擇芯片，并且進(jìn)行熱傳導(dǎo)設(shè)計。而如果有的燈具需要防水需求，還需要進(jìn)行防水接線。因此對于一個大型的LED燈具來說，其中的光源模組就是一個完整的小型燈具。

4 結(jié)束語

LED照明燈具在當(dāng)下的照明領(lǐng)域有著非常廣闊的發(fā)展空間，其具有較高的發(fā)光效率以及較低的能源消耗，因此在對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時要針對其中的不足予以完善，比如在散熱外觀等方面突破陳舊的設(shè)計理念，在LED晶片以及封裝技術(shù)上來進(jìn)行創(chuàng)新，進(jìn)而使得相關(guān)行業(yè)實(shí)現(xiàn)健康發(fā)展。

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