分享:大功率LED照明燈具設計
上傳人:Tom整理 上傳時間: 2011-04-07 瀏覽次數: 100 |
1、定位
我們在開發一款路燈的時候,得先要有個定位(開發燈具條件表,如對燈具的大致結構,功率,電性能指標,發光效率,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入正式實施階段,所以本文仍以CJ45-2006出發,希望能對大家起到一個拋磚引玉的作用,共同進步。
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,可以大致得到一個光通量的數據。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式散熱(如加風戽)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,我們設計一個溫升限值,比如環境溫度25度時,不大于25度,然后計算系統熱阻。
在散熱器的材質上,有條件可以選用好的,一般來講6063的熱傳導為205W/M。K,6061T5為180W/M。K,壓鑄一般ADC12為40-60W/M。K,傳說壓鑄1017也可以到兩百以上,但沒有用過,也沒有外協廠家證實過。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,(有的聲稱散熱片平行于路軸的時候,路上的車輛帶的風有利于散熱,其實是不科學的,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,深度最好不超過翅片最處的三到四倍,原因很簡單越密,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3mm,以減輕產品重量。好的燈具設計會將LED部置于翅片的上方,就是為了這個目的。采用鋼玻璃結構和其它實際應用中,為了防水,產品往往會有封閉的保溫層,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熱效果,比較性價比的方式為加石墨片,可以詢一下供應商,相關信息。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合實驗數據。
3、光學考量
更大的光利用率,配光,等光學設計上,可以借助于相關軟件達成,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要求的,光學效果部分可以借助于軟體來實現更為合理的配光線。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發出的光線不會被擋住,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。可以參考一下光學基礎)
4、結構
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,性能更穩定。PC材質在耐候性方面會并很多,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驅動。(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,每一路單獨恒流,值得一提的是現在的LED都有封裝齊納的,所以不需要另加個齊納。
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