戶外LED燈具設計需要注意的幾個問題

發布時間：

2022-10-28

一、戶外照明設計師必須考慮的戶外LED燈具的工作環境

LED戶外照明燈具由于工作環境比較復雜，受溫度、紫外線、濕度、下雨天雨水、沙塵、化學氣體等自然條件的影響，時間一長，就會到致LED光衰嚴重的問題。所以終上考慮，戶外照明設計師在設計的時候應考慮這些外部環境因素的對LED戶外照明燈具的影響。

二、戶外LED燈具在散熱材料選擇方面應該注意的事項

外殼和散熱器設計為一體，用來解決LED的發熱問題，這種方式較好，一般選用鋁或鋁合金，銅材或銅合金，以及導熱良好的其它合金。散熱有空氣對流散熱、強風冷卻散熱和熱管散熱，（噴氣致冷散熱也是類似熱管散熱的一種，但結構更復雜一些。）

選擇什么樣的散熱方式，對燈具的成本有直接影響，應綜合考慮，與設計產品配套選出最佳方案。

燈罩的設計選材也是至關重要，目前使用的有透明有機玻璃，PC材料等，傳統的燈罩是透明玻璃制品，究竟選什么樣材料的燈罩跟設計的產品檔次定位有關，一般來說，室外燈具的燈罩最好是傳統的玻璃制品，它是制造長壽命，高檔燈具的最佳選擇。采用透明塑料、有機玻璃等材料做的燈罩，做室內燈具的燈罩較好，用于室外則壽命有限，因為室外陽光、紫外線、沙塵、化學氣體、晝夜溫差變化等因素使燈罩老化壽命減短，其次是污染了不易清結干凈，使燈罩透明度降低影響光線輸出。

三、戶外LED芯片的封裝技術

目前國內生產的LED燈具（主要是路燈）大都是采用1W的LED多個串、并聯進行組裝，這種方法熱阻較先進封裝技術的產品高，不容易造出高品質的燈具。或者是采用30W、50W甚至更大的模組進行組裝，以達到所需要的功率，這些LED的封裝材料有用環氧樹脂封裝，有用硅膠封裝的。二者的區別是：環氧樹脂封裝耐溫較差，時間久了易老化。硅膠封裝則耐溫較好，使用時應注意選擇。

采用多芯片與散熱器整體封裝比較好，或采用鋁基板多芯片封裝再通過相變材料或散熱硅脂與散熱器相聯接，做出的產品熱阻比用LED器件組裝的產品的熱阻要少一至二道熱阻，更利于散熱。采用LED模組的燈具，模組基板一般為銅基板，它與外散熱器的聯接要使用好的相變材料，或好的散熱硅脂，保證銅基板上的熱量能及時傳到外散熱器上去，如處理不好則易使熱量堆積造成模組芯片溫度升得太高，影響led芯片正常工作。筆者認為：多芯片封裝適合制造普通照明燈具，模組封裝適合空間有限的場合制造緊湊型led燈具（如汽車主照明的頭燈等）。

四、在戶外LED燈具散熱器設計方面的研究散熱器是led燈具很關鍵的一個部件，它的形狀、體積、散熱表面積都要設計得洽到好處，散熱器太小，led燈工作溫度太高，影響發光效率和壽命，散熱器太大，則消耗材料多增加產品成本和重量，使產品竟爭力下降。設計合適的led燈散熱器至關重要。散熱器的設計有以下幾個部分：

1.明確LED燈需要散熱的功率。

2.設計散熱器用的一些參數：金屬的比熱，金屬的導熱系數，芯片熱阻、散熱器熱阻、周圍環境空氣熱阻等。
3.確定采用散的類型，（自然對流散熱、強風冷卻、熱管散熱，以及其它的散熱散熱方式。）從造價比較：自然對流散熱造價最低，強風冷卻中等，熱管散熱造價較高，噴氣致冷造價最高。

4.確定LED燈具許可的最高工作溫度（環境溫度加燈具許可溫升），

5.計算散熱器的體積、散熱面積。并確定散熱器的形狀。

6.將散熱器與LED燈組合成完整燈具，并通電工作八小時以上，在室溫39℃--40℃的環境下檢查燈具的溫度，看是否滿足散熱要求，以檢驗計算是否正確，如不滿足使用條件，則要重新計算和調整參數。

7.散熱器與燈罩的密封要做到防水、防塵，燈罩與散熱器之間要墊抗老化的橡皮墊或硅橡膠墊，用不銹鋼螺栓緊固，做到密封防水、防塵通過以上四點注意事項，再參照我國頒布的最新室外照明燈具技術規范，以及城市道路照明設計標準，這是戶外照明設計師在必備的最基本知識。

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