大功率LED照明灯具设计经验分享

        1、定位

        我们在开发一款路灯的时候，得先要有个定位（开发灯具条件表，如对灯具的大致结构，功率，电性能指标，发光效率，防护性能，期望重量等），目前，很多人对LED及LED灯具系统了解得不够深入，知其然不知其所以然的。

        目前国内LED道路照明标准尚正式出台，由东莞QS公司起草的地方标准也未进入正式实施阶段，所以本文仍以CJ45-2006出发，希望能对大家起到一个抛砖引玉的作用，共同进步。

        标准里面，对各种道路的路面的照度值，及均匀度等都有明确要求，以主干道为例，要求平均照度为20-30LUX，根据你的灯杆高度，间距，可以大致得到一个光通量的数据。需要被雪困住充说明的是，这是灯具的光通量，光源的光通量还依你的结构。也即是灯具的效率。

        2、散热处理

        依据光通可以求出我们LED的颗数和热源的大致功率，就可以进行散热系统的设计了，目前有可寻标准的都是严禁使用被动式散热（如加风戽）的，所以只能依靠本身的散热结构。(方向：更大的散热表面积，更高的散传导率，散热器利用效率，保温层的解决)散热系统的设计，我们设计一个温升限值，比如环境温度25度时，不大于25度，然后计算系统热阻。

         在散热器的材质上，有条件可以选用好的，一般来讲6063的热传导为205W/M。K，6061T5为180W/M。K，压铸一般ADC12为40-60W/M。K，传说压铸1017也可以到两百以上，但没有用过，也没有外协厂家证实过。好的传导率在改善散热方面是很明显的对散热片的设计上，一般采用翅片式散热结构，以求得最大的表面积。

         需要注意的是，散热片的方向一般选择平行于路轴，（有的声称散热片平行于路轴的时候，路上的车辆带的风有利于散热，其实是不科学的，流体影响力的问题，也可以实测就知道了），散热器的翅片设计较好的方式应当为上小下大的结构，而且翅片厚度下段最好在5mm(取决于热功率)以上，深度最好不超过翅片最处的三到四倍，原因很简单越密，热回流越严重，散热效果越差。散热器底部厚度可以设计得薄一些，比如不超过3mm，以减轻产品重量。好的灯具设计会将LED部置于翅片的上方，就是为了这个目的。采用钢玻璃结构和其它实际应用中，为了防水，产品往往会有封闭的保温层，导致温度持续上升，热空气是向上的，可以视情况出具体的方案解决。

        LED产生的热总是越快传出去越好的，所以，在铝基板下方通常我们会加纳米管或是其他东西，以更好的起到均热和导热效果，比较性价比的方式为加石墨片，可以询一下供应商，相关信息。另外，散热器的翅膀片总是最上段利用率最低，为了改善此问题，有的公司推出了热管散热，其实，导热和散热是两个不同的概念，这里我要讲的是热管，能快速导热，并能增加部分散热翅片利用率。所以，在性价比评估上，可以考量，按实际方案取舍。。也可以借助于软件模拟结合实验数据。

       3、光学考量

        更大的光利用率，配光，等光学设计上，可以借助于相关软件达成，比如TRACEPRO，不同厂牌光型的LED，以及配不同折透镜，对LED间距，铝基板厚度都是有相当要求的，光学效果部分可以借助于软体来实现更为合理的配光线。这里我们只讲出光效率。

         灯具的设计最好为让你LED最靠近灯体壁的LED发出的光线不会被挡住，灯具内壁，有条件可以做成一定角度的，当然也可以做如电镀铬处理，以得到较好的光输出。比较常见还就是加反光片，反射片的角度可以由软件计算出，反射片能增加杂散光的利用率，约能增加15%以上(有的人讲LED一般光束角如为120度等等，其实我们要知道的是，120定义为最大光强的一般，另外，光线遇到玻璃等物体的时候，一部分会透射，一部分会被反射回来。可以参考一下光学基础)

         4、结构

        一般来讲我比较推荐钢化玻璃方案，因为相对PC透镜外露方案来讲，性能更稳定。PC材质在耐候性方面会并很多，再加上承受到应力，防水很难解决。为了适合不同的安装条件比较合适折做法为，安装便利，角度可调式，外观上，散热器外露的会较好。

         5、电气方面

        一般1W的LED最合适方案仍然为350mA驱动。(热，电，稳定性方面，现在有很多LED为薄膜化芯片电流越高，可靠性越差)较好的方式为把恒流部他单独开，每一路单独恒流，值得一提的是现在的LED都有封装齐纳的，所以不需要另加个齐纳。