大功率LED照明燈具設(shè)計經(jīng)驗分享

1、定位

我們在開發(fā)一款路燈的時候，得先要有個定位（開發(fā)燈具條件表，如對燈具的大致結(jié)構(gòu)，功率，電性能指標(biāo)，發(fā)光效率，防護(hù)性能，期望重量等），目前，很多人對LED及LED燈具系統(tǒng)了解得不夠深入，知其然不知其所以然的。

目前國內(nèi)LED道路照明標(biāo)準(zhǔn)尚正式出臺，由東莞QS公司起草的地方標(biāo)準(zhǔn)也未進(jìn)入正式實施階段，所以本文仍以CJ45-2006出發(fā)，希望能對大家起到一個拋磚引玉的作用，共同進(jìn)步。

標(biāo)準(zhǔn)里面，對各種道路的路面的照度值，及均勻度等都有明確要求，以主干道為例，要求平均照度為20-30LUX，根據(jù)你的燈桿高度，間距，可以大致得到一個光通量的數(shù)據(jù)。需要被雪困住充說明的是，這是燈具的光通量，光源的光通量還依你的結(jié)構(gòu)。也即是燈具的效率。

2、散熱處理

依據(jù)光通可以求出我們LED的顆數(shù)和熱源的大致功率，就可以進(jìn)行散熱系統(tǒng)的設(shè)計了，目前有可尋標(biāo)準(zhǔn)的都是嚴(yán)禁使用被動式散熱（如加風(fēng)戽）的，所以只能依靠本身的散熱結(jié)構(gòu)。(方向：更大的散熱表面積，更高的散傳導(dǎo)率，散熱器利用效率，保溫層的解決)散熱系統(tǒng)的設(shè)計，我們設(shè)計一個溫升限值，比如環(huán)境溫度25度時，不大于25度，然后計算系統(tǒng)熱阻。

在散熱器的材質(zhì)上，有條件可以選用好的，一般來講6063的熱傳導(dǎo)為205W/M。K，6061T5為180W/M。K，壓鑄一般ADC12為40-60W/M。K，傳說壓鑄1017也可以到兩百以上，但沒有用過，也沒有外協(xié)廠家證實過。好的傳導(dǎo)率在改善散熱方面是很明顯的對散熱片的設(shè)計上，一般采用翅片式散熱結(jié)構(gòu)，以求得最大的表面積。

需要注意的是，散熱片的方向一般選擇平行于路軸，（有的聲稱散熱片平行于路軸的時候，路上的車輛帶的風(fēng)有利于散熱，其實是不科學(xué)的，流體影響力的問題，也可以實測就知道了），散熱器的翅片設(shè)計較好的方式應(yīng)當(dāng)為上小下大的結(jié)構(gòu)，而且翅片厚度下段最好在5mm(取決于熱功率)以上，深度最好不超過翅片最處的三到四倍，原因很簡單越密，熱回流越嚴(yán)重，散熱效果越差。散熱器底部厚度可以設(shè)計得薄一些，比如不超過3mm，以減輕產(chǎn)品重量。好的燈具設(shè)計會將LED部置于翅片的上方，就是為了這個目的。采用鋼玻璃結(jié)構(gòu)和其它實際應(yīng)用中，為了防水，產(chǎn)品往往會有封閉的保溫層，導(dǎo)致溫度持續(xù)上升，熱空氣是向上的，可以視情況出具體的方案解決。

LED產(chǎn)生的熱總是越快傳出去越好的，所以，在鋁基板下方通常我們會加納米管或是其他東西，以更好的起到均熱和導(dǎo)熱效果，比較性價比的方式為加石墨片，可以詢一下供應(yīng)商，相關(guān)信息。另外，散熱器的翅膀片總是最上段利用率最低，為了改善此問題，有的公司推出了熱管散熱，其實，導(dǎo)熱和散熱是兩個不同的概念，這里我要講的是熱管，能快速導(dǎo)熱，并能增加部分散熱翅片利用率。所以，在性價比評估上，可以考量，按實際方案取舍。。也可以借助于軟件模擬結(jié)合實驗數(shù)據(jù)。

3、光學(xué)考量

更大的光利用率，配光，等光學(xué)設(shè)計上，可以借助于相關(guān)軟件達(dá)成，比如TRACEPRO，不同廠牌光型的LED，以及配不同折透鏡，對LED間距，鋁基板厚度都是有相當(dāng)要求的，光學(xué)效果部分可以借助于軟體來實現(xiàn)更為合理的配光線。這里我們只講出光效率。

燈具的設(shè)計最好為讓你LED最靠近燈體壁的LED發(fā)出的光線不會被擋住，燈具內(nèi)壁，有條件可以做成一定角度的，當(dāng)然也可以做如電鍍鉻處理，以得到較好的光輸出。比較常見還就是加反光片，反射片的角度可以由軟件計算出，反射片能增加雜散光的利用率，約能增加15%以上(有的人講LED一般光束角如為120度等等，其實我們要知道的是，120定義為最大光強的一般，另外，光線遇到玻璃等物體的時候，一部分會透射，一部分會被反射回來?？梢詤⒖家幌鹿鈱W(xué)基礎(chǔ))

4、結(jié)構(gòu)

一般來講我比較推薦鋼化玻璃方案，因為相對PC透鏡外露方案來講，性能更穩(wěn)定。PC材質(zhì)在耐候性方面會并很多，再加上承受到應(yīng)力，防水很難解決。為了適合不同的安裝條件比較合適折做法為，安裝便利，角度可調(diào)式，外觀上，散熱器外露的會較好。

5、電氣方面

一般1W的LED最合適方案仍然為350mA驅(qū)動。(熱，電，穩(wěn)定性方面，現(xiàn)在有很多LED為薄膜化芯片電流越高，可靠性越差)較好的方式為把恒流部他單獨開，每一路單獨恒流，值得一提的是現(xiàn)在的LED都有封裝齊納的，所以不需要另加個齊納。