LED照明灯具设计方案

工具/原料

电脑一台（设计时需要） 知识书籍

设计软件一套

步骤/方法

?内建：LED灯具的结构简单，加于供电线路上的负载较低，以使得LED的灯具设及光指向的特性，计可以比其他光源的灯具更容易、更适合内建于其他器械与设备之内，或是自身丛集组合成大型装置。

可以让该装置或是设 备使用起来更方便，或是具备以前没有过的照明性能。LED背光与小型冰箱、橱柜的LED照明就是好例子。而丛集方式则是利用LED创造了新的光环境与表现方式。不用大幅度改变线路或缩减原有空间，只靠着增加了LED灯具就可以创造出奇幻的效果。从内建与丛集的方向思考的开发，能有效避开激烈的竞争，在新的领域找到商机。 灵活的控制选项：LED的众多优点，使的其控制性远优越于其他发光光源。当然我们可以根据照明控制需求及传统光源的性能限制两者间的差距，以LED设计出别的光源达不到，但可以满足大众希望拥有控制性能的灯具。例如可变色温、可调光、根据情境自动反应的智慧灯具。

尝试自由结构和外型设计：无论是采用减法设计来降低成本，增加售价竞争力；或是用华丽多姿的加法设计来增添外型吸引力，刺激视觉购买欲，都是说服买家接受LED的好方法。随着LED散热问题趋于减弱，电源电路的设计越来越简洁有效。这样的条件让具的外型设计更为丰富自由，能够使用的场所更为宽广。LED灯已经可以进入许多其他传统光源灯具无法进入的场所，达到这些场所以前无法达到的光需求。

差异性：与其他光源存在差异，在套用到传统光源的灯具之中时，会产生许多缺点，如炫光、散热不佳、光型不美等问题。所以在设计套用传统形式灯具时，就要注意使用避开这些缺点的方法；如果条件许可，甚至应该根据LED的优点，以及前面提及的基本照明需求，做出全新的灯具设计。

另外还需注意的是，虽LED灯具因为尺寸关系，巨大功率产生的高温常常集中在一个很小的区域范围中，如果设计上面又不具备如传统高温灯具一般，具有保护人体避免烫伤的设计，那造成意外伤害机会就会大增。此外，大量强度的光挤到了比传统光源更小的一个光点上面，这样光线可以造成的视觉伤害可能已经不亚于激光了。所以在LED灯具的设计上面，还是存在着许多需要注意的事项。

注意事项

另外，对于喜欢玩各种高科技的潮流人物，由控制与设定的LED灯具。对于没有那么痴迷于高科技的人，提供可自也可以设计出能一个手指简单的灯具。需要以光来营造不同情境气氛，也可以透过良好设计的LED灯具达到想要的效果。以前需要各种配件、复杂控制电路的特效专业灯具，现在通通可以缩减转化成为一般家用、商用灯具。可以在消费决策者选择是否购买时，说服他产品有更高的价值。

第二篇：LED照明灯具散热

LED照明灯具散热

深圳市好望角光电科技有限公司

LED照明作为新一代照明受到了广泛的关注。仅仅依靠LED封装并不能制作出好的照明灯具。本文主要从电子电路、热分析、光学等方面对如何运用LED特性的设计进行解说。

近年来，随着电子产品的高密度、高集成度，热解决方案的重要性越来越高，LED照明也不例外，也需要热解决方案。 虽然白炽灯和荧光灯的能量损失大，但是大部分能量都是通过红外线直接放射出去，光源的发热少；而LED，除了作为可视光消耗的能量，其它能量都转换成了热。另外，由于LED封装面积小，通过对流和辐射的散热少，从而积累了大量的热。

热解决方案是

接下来来考虑怎么制定热解决方案。热解决方案简单的说就是解决因为热产生的各种问题。主要有：

1. 因为热膨胀导致弯曲和龟裂

2. 电子电路的运行障碍

3. 材料品质恶化

除此之外，也会担心如果发热会不会损坏设备？为了避免这些问题，要尽量控制电子设备的温度，也就是说有效散热很重要，重点是考虑机器的使用环境和安装方法制定最佳的热解决方案。 下面列举了由热导致的问题。后半部分以LED灯为例，就LED相关的解决方案进行解说。

由热导致的问题

1.因为热膨胀导致弯曲和龟裂

电子设备由多个零件构成，每个零件的材质都不一样，热胀冷缩的尺度也不一样。因此， 当各种材质组合在一起的时候就有可能使材质发生弯曲，膨胀时，产品在连接处因为应力过多就会产生龟裂。

2.电子电路的运行障碍

一般来说，作为热源的半导体元件，有这样一个特性，即当电子设备中的半导体元件温度上升，电的阻抗就会变小。这样就容易陷入“温度上升－阻抗下降－电流增加－热增加－温度上升”的恶性循环，进而容易发生烧断的现象。

3.材料品质的恶化

一般说来，电子设备中使用的材料容易氧化，温度越高氧化越快，如果让这些材料反复经过

高温氧化，就会缩短其寿命。同时，反复加热，材料多次膨胀，多次冷缩，会降低材料的强度，从而破坏了材料。

LED的热解决方案

下面以LED灯为例，具体讨论LED的热解决方案。

要避免电子设备的发热有多种方法。比如，加散热器，在热源周围安置能提供冷气的风扇。前者是通过增加散热面积，来增加散热的通道，后者是使热不在热源周围聚集。 但是， LED封装时不能直接连接散热器，也没有安装风扇的位置。而且内部电源电路板也会产生热量，因此LED灯的散热问题可以说是一个非常棘手的问题。这样，如何有效使用LED安装材质和散热器就变得很重要。

那么如何有效利用LED安装材质和散热器呢？首先必须把握产生热的传热路径。 LED元件产生的热通过封装的导线向电路板移动，然后再通过散热器放热。电源电路板产生的热也是如此，通过电路板周围的空气和填充材质，透过散热器向外部散热。

热解决方案中重要的是排除传热路径中阻碍传热的因素，比如可以考虑在传热路径中使用导热性能好的材质、扩大路径的断面面积（例如，粗的铜线比细的铜线更容易导热）、涂导热润滑剂使产品的连接部位不留空隙。

另外，即使通过这些提高了导热特性，但如果散热器不向外部散热，内部还是会聚集很多热。因此也必须提高散热器表面的放热特性。典型的方法就是在表面多安装几个散热片，扩大散热器的放热面积。

运用CAE工具，通过仿真验证热解决方案

CAE的运用

那么怎样验证热解决方法是否有效呢？一种是通过实验测量温度，但是一旦条件改变就要重新测量，效率比较低。因此需要使用CAE软件进行仿真。 图2 运用ANSYS解析软件，在LED灯横向摆放时，对LED灯周围的热和空气的流动进行仿真。与实际情况相比，这个例子只是一个非常简单的模型，但从某种程度上却能验证产品的温度分布和空气的自然对流。 从整个灯的温度分布来看，虽说盖子的温度低，其他部位温度高，但是某种程度上还是处于一个均等的温度分布。这表面产生的热量大部分都转移到散热器上，而且传送路径中没有障碍。散热器可以起到一个散热的作用，但是如果散热特性不好，整个灯的温度就会上升，因此必须注意散热器的形状（安装散热片的大小、形状、个数等）。

仿真中需要解析对象的形状、产品特性、条件等各种信息，但是通过想要确认的信息可以区别简易解析模型和详细解析模型，从而有效把握想要验证的热解决方法的好坏。例如，本例是对整个电灯的简易建模，并不能把握LED封装内部详细的温度分布，但是如果对该部分进行详细的建模，就能够确认元件实际的温度。

反复实验，通过仿真修改部分信息就可以简单的进行操作，例如容易把握散热器中散热片的形状和个数对温度的影响。作为仿真用软件，可以直接使用CAD信息进行分析，可以在统一环境中对构造、导热、热流体等进行广泛的分析，而且可以进行各种组合分析。在设计中不仅要考虑热的问题，其他因素也必须考虑，组合分析的难易是熟练进行仿真的一个关键点，这些我们在后面进行论述。 本次仅就热的问题进行了探讨，但也存在即使解决了热的问题，却不能解决光、

电的问题的情况。产品重在寿命长、无性能损坏、使用安全，因此我们的课题就是实现整体的最优化设计。

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