大功率LED照明燈具設計經(jīng)驗分享

1、定位

我們在開(kāi)發(fā)一款路燈的時(shí)候，得先要有個(gè)定位（開(kāi)發(fā)燈具條件表，如對燈具的大致結構，功率，電性能指標，發(fā)光效率，防護性能，期望重量等），目前，很多人對LED及LED燈具系統了解得不夠深入，知其然不知其所以然的。

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

標準里面，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，根據你的燈桿高度，間距，可以大致得到一個(gè)光通量的數據。需要被雪困住充說(shuō)明的是，這是燈具的光通量，光源的光通量還依你的結構。也即是燈具的效率。

2、散熱處理

依據光通可以求出我們LED的顆數和熱源的大致功率，就可以進(jìn)行散熱系統的設計了，目前有可尋標準的都是嚴禁使用被動(dòng)式散熱（如加風(fēng)戽）的，所以只能依靠本身的散熱結構。(方向：更大的散熱表面積，更高的散傳導率，散熱器利用效率，保溫層的解決)散熱系統的設計，我們設計一個(gè)溫升限值，比如環(huán)境溫度25度時(shí)，不大于25度，然后計算系統熱阻。

在散熱器的材質(zhì)上，有條件可以選用好的，一般來(lái)講6063的熱傳導為205W/M。K，6061T5為180W/M。K，壓鑄一般ADC12為40-60W/M。K，傳說(shuō)壓鑄1017也可以到兩百以上，但沒(méi)有用過(guò)，也沒(méi)有外協(xié)廠(chǎng)家證實(shí)過(guò)。好的傳導率在改善散熱方面是很明顯的對散熱片的設計上，一般采用翅片式散熱結構，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(chēng)散熱片平行于路軸的時(shí)候，路上的車(chē)輛帶的風(fēng)有利于散熱，其實(shí)是不科學(xué)的，流體影響力的問(wèn)題，也可以實(shí)測就知道了），散熱器的翅片設計較好的方式應當為上小下大的結構，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(guò)翅片最處的三到四倍，原因很簡(jiǎn)單越密，熱回流越嚴重，散熱效果越差。散熱器底部厚度可以設計得薄一些，比如不超過(guò)3mm，以減輕產(chǎn)品重量。好的燈具設計會(huì )將LED部置于翅片的上方，就是為了這個(gè)目的。采用鋼玻璃結構和其它實(shí)際應用中，為了防水，產(chǎn)品往往會(huì )有封閉的保溫層，導致溫度持續上升，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(huì )加納米管或是其他東西，以更好的起到均熱和導熱效果，比較性?xún)r(jià)比的方式為加石墨片，可以詢(xún)一下供應商，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(wèn)題，有的公司推出了熱管散熱，其實(shí)，導熱和散熱是兩個(gè)不同的概念，這里我要講的是熱管，能快速導熱，并能增加部分散熱翅片利用率。所以，在性?xún)r(jià)比評估上，可以考量，按實(shí)際方案取舍。。也可以借助于軟件模擬結合實(shí)驗數據。

3、光學(xué)考量

更大的光利用率，配光，等光學(xué)設計上，可以借助于相關(guān)軟件達成，比如TRACEPRO，不同廠(chǎng)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要求的，光學(xué)效果部分可以借助于軟體來(lái)實(shí)現更為合理的配光線(xiàn)。這里我們只講出光效率。

燈具的設計最好為讓你LED最靠近燈體壁的LED發(fā)出的光線(xiàn)不會(huì )被擋住，燈具內壁，有條件可以做成一定角度的，當然也可以做如電鍍鉻處理，以得到較好的光輸出。比較常見(jiàn)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(shí)我們要知道的是，120定義為最大光強的一般，另外，光線(xiàn)遇到玻璃等物體的時(shí)候，一部分會(huì )透射，一部分會(huì )被反射回來(lái)?？梢詤⒖家幌鹿鈱W(xué)基礎)

4、結構

一般來(lái)講我比較推薦鋼化玻璃方案，因為相對PC透鏡外露方案來(lái)講，性能更穩定。PC材質(zhì)在耐候性方面會(huì )并很多，再加上承受到應力，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，角度可調式，外觀(guān)上，散熱器外露的會(huì )較好。

5、電氣方面

一般1W的LED最合適方案仍然為350mA驅動(dòng)。(熱，電，穩定性方面，現在有很多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(kāi)，每一路單獨恒流，值得一提的是現在的LED都有封裝齊納的，所以不需要另加個(gè)齊納。