谈LED照明灯具的结构设计

仇徐仁

引言

随着城市化进程推进，城市道路照明工程也在不断增加，对于照明要求也在不断提升，为有效节约照明成本，实现能源的充分利用，做好照明灯具的节能控制显现尤为重要。

1关于LED照明灯具的现状

从技术上来说，LED照明灯具是第四代新光源，而之前人类历史上经历了白炽灯、荧光灯以及高强度气体放电灯三个时代，较之于前三者LED照明灯具具有非常明显的优势，比如耗电量很少，使用寿命很长，发光效率很高并且能够响应当下绿色环保的理念，因此越来越多的城市灯光环境建设中都会使用LED作为照明灯具。并且在各种环境中LED照明灯具都可以取得良好的效果，正是由于其具有非常显著的优势，因此在当下以及未来城市的发展与建设中其应用都是非常广泛的。LED具有节能、安全性较高等特点，由于发光效率高，并且在灯具反射时损失低，因此更加节能，并且安装维护更加简单便捷、成本也比较低，因此在当下也被广泛的使用。LED光源非常接近自然光并且其中的光色可以进行人为控制，结合照明领域的需求来进行有效的搭配，进而避免传统光源单调的现象，其方便管理、安全环保，因此也成为当下广泛应用的灯具之一。

2关于LED照明灯具技术

当前对LED照明灯具结构进行设计存在技术上的问题。首先就是LED灯具在设计中散热结构还需要优化，LED发光效率与温度是成反比的，因此其温度越高那么发光效率越低，这也是LED照明灯具在当下需要解决的主要难题。如果灯具出现散热不良等状况，就会加快整个灯具的老化，同时也会使其不稳定。其次就是在LED照明灯具设计时驱动电源设计难度较大，需要对相关灯具进行恒流供电。当前对LED照明灯具驱动电源的主要设计方案是线性或者开关型稳压器结合特定的反馈电路。最后就是在LED灯具进行设计时，其外观以及相应的材料工艺还需要进一步改善，有效的选择材料可以优化灯具的散热系统，由于LED照明灯具的光源是单向性的，因此在选用材料时应当保证其功能，在此基础之上来确保LED照明灯具的外观。同时要在其中进行二次光学设计，需要结合光源模组所散发出的光度、光通量大小、光强大小、光强分布等状况来选择合适的材料，要有效的将二次光学设计理念融入其中，进而实现LED照明灯具结构设计上的创新。

3关于LED照明灯具结构设计

对于LED照明灯具来说，需要有效的对其结构进行设计，采用芯片封装制造技术来更好的提升LED灯具照明质量。对于一些大功率的LED灯具来说，需要做好散热结构设计。从整个LED灯的能量传播来看，LED灯在传播光能的同时也会散发热量，而热只是能量的传递形式，并非能量本身。LED灯具所传输的热量有辐射对流和热传导。因此需要从不同的方面来解决散热的设计，首先可以根据大功率LED灯具来优化散热器，选择合适的散热方案。按照实际外轮廓图来进行设计。其中散热器的基板厚度、散热齿间距、散热齿形状都应当结合LED灯具的实际功率以及需求来进行优化设计，并且进行自然冷却散热器设计。对于LED灯具来说可以加装散热片在PCB板上。对于整个LED灯具来说，可以采用模块化的结构设计思想，这样可以保证其功能的正常运行，并且在结构上相互独立。通过合适的接口将其中连接标准化并且具有兼容性的结构，这也适合进行规模化的应用。通过模块化的设计可以方便维修降低成本，比如对于路灯灯具来说，其采用传统的设计方式维修成本较高，而使用模块化的设计就可以有效的降低灯具的制造与维修成本，并且通过相关模块的可靠性与标准化来使得LED灯具之间模块的通用与匹配，这也会大幅降低备料风险，不同厂家之间也可以进行模块的互换。而如果采用模块化的结构设计，就可以针对灯具进行不同功能的设计。首先光源模组是灯具的核心内容，且需要具备配光散热以及防护功能，其次要具备驱动器模块，其主要为LED灯具提供能量，并且驱动器所放置的位置应当结合用户的需求来进行具体安装。针对光源模组和灯具基座需要有一个连接口，这也是整个模块的结构接口，这样在LED灯具出现故障时就可以方便维修。其中光源模组是整个模块化设计的核心，并且在对其结构进行设计时要遵循相应的原则，如安装维修便利化、制造成本更低以及可靠性更高、标准化更强等。对于不同功率的LED照明灯具可以选择不同的模块化设计方案。比如针对LED照明灯具的光源模组来说，其实是整个模块化设计的重难点。针对不同LED灯具的需求来选择芯片，并且进行热传导设计。而如果有的灯具需要防水需求，还需要进行防水接线。因此对于一个大型的LED灯具来说，其中的光源模组就是一个完整的小型灯具。

4道路节能控制的措施

4.1合理选择灯具

在实际进行灯具的选择时，应保证灯具符合相关质量标准，并且满足光强分布与眩光限制要求。实际上，灯具发光效率决定着其节能水平的高低，而不同灯具基于不同的实使用场景，其发光效率也各不相同。因此做好灯具的科学合理选择，对于灯具节能也有着较为积极的影响意义。在实际进行灯具选择时，除了考虑发光效率，还要注重灯具使用寿命、显色指数等要求，以满足实际的照明需要。随着我国照明技术的不断进步发展，LED灯具的技术已经日趋成熟，节能效果更加突出，当下在许多大中型城市，LED灯具被大量推广应用。其主要特点是寿命长、节能效果佳并且安全环保。据相关数据统计分析，相对于高压钠灯，新型大功率LED路灯相在相同光照条件下，能够有效节约电能约80%，并且高压钠灯更换维护成本相对于LED路灯也比较高，因此当下在进行灯具选择时，更加倾向于LED灯具选择，在一些特定的场所，还可以使用无极灯等。

4.2做好路灯监控系统升级

随着城市的不断扩建，原先路灯监控系统已经难以满足实际照明需求，因此需要进一步做好路灯监控系统升级，促使路灯节能控制能力得到有效提升。对路灯监控系统进行升级改造，采用GPRS通信方式代替原先的USSD通信方式，有效实现路灯监控终端的统一，将原先10min路灯的开关操作时间缩短为3min，同时监控系统已经实现4G通用通信平台建立，并在路灯监控系统改造升级的过程中，引入了防盗报警系统，一方面提高了城市路灯整体控制能力，更有利于灯具节能，另一方面，有效保证了路灯安全性，促使城市照明综合管理水平得到了显著的提升。

结语

总之，LED照明灯具在当下的照明领域有着非常广阔的发展空间，其具有较高的发光效率以及较低的能源消耗，因此在对其结构进行设计时要针对其中的不足予以完善，比如在散热外观等方面突破陈旧的设计理念，在LED晶片以及封装技术上来进行创新，进而使得相关行业实现健康发展。

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