户外LED灯具设计需注意的几个问题

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  一、户外照明设计(Design)师必须考虑的户外LED灯具的工作环境

  led户外(Outdoor)照明灯具由于工作环境比较复杂,受温度(temperature)、紫外线、湿度、下雨天雨水、沙尘、化学气体等自然条件的影响,时间一长,就会到致LED光衰严重的问题。所以终上考虑,户外照明设计师在设计的时候应考虑这些外部环境因素的对LED户外照明灯具的影响。

  二、户外(Outdoor)LED灯具在散热材料选择方面应该注意(attention)的事项

  外壳和散热(radiating)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(Al)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,

  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(Product)档次定位(Locate)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,其次是感染了不易清结干净,使灯罩透明度降低影响光线输出。

  三、户外LED芯片的封装技术

  目前国内生产的LED灯具大都是采用1W的LED多个串、并联进行组装,这种方法导热热阻较先进封装技术的产品(Product)高,不容易造出高品质(Character)的灯具。或者是采用30

  W、50W甚至更大的模组进行组合安装,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(xuanze)。

  采用多芯片与散热器(降低设备运转时所产生的热量)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(use)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。

  四、在户外LED灯具散热器设计方面的研究

  散热器是led灯具很关键的一个部件,它的形状、体积(volume)、散热表面积都要设计得洽到好处(good benefit),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(Product)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。led台灯又称固态照明,作为继白炽灯、荧光灯后的第三代照明技术,具有节能、环保、安全可靠的特点,固态光源是被业界看好的未来十年替换传统照明器具极具潜力的新型光源,代表照明技术的未来。发展新固态照明,不仅是照明领域的革命,而且符合当前政府提出的“建设资源节约型和环境友好型社会”的要求。

  2.设计(Design)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.确定采用散的类型,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。led灯发光二极管,是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。

  4.确定LED灯具许可的最高工作温度,

  5.计算散热器的体积、散热面积。led灯是一块电致发光的半导体材料芯片,用银胶或白胶固化到支架上,然后用银线或金线连接芯片和电路板,四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,最后安装外壳,所以 LED 灯的抗震性能好。并确定散热器的形状(The shape)。

  6.将散热器(降低设备运转时所产生的热量)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(environmental)下检查灯具的温度,看是否满足散热要求,以检验(检查)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(降低设备运转时所产生的热量)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(Silicone rubber)垫,用不锈钢(不锈耐酸钢)螺栓(组成:头部和螺杆组成)紧固,做到密封防水、防尘  通过以上四点注意事项,再参照我国颁布的最新室外照明灯具技术规范,以及城市(CITY)道路照明设计标准,这是户外照明设计师在必备的最基本常识。

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