LED戶外亮化照明燈具工作環境比較復雜,受溫度、UV紫外線、濕度、暴風雨、沙塵、化學氣體等自然環境影響,時間一長,就會出現LED光衰的嚴重問題。在設計時應考慮外部環境因素對LED戶外亮化照明燈具的影響。
一、散熱材料與燈罩選擇
在戶外使用的LED亮化燈具一般選用壓鑄鋁或鋁合金、銅或銅合金,以及導熱良好的其他合金。一般情況下將外殼和散熱器設計為一體。目前,燈罩材料有透明有機玻璃、PC 等,一般來說,戶外燈具的燈罩大部分是玻璃制品,可以減小陽光、紫外線、沙塵、化學氣體、晝夜溫差變化等因素對燈罩老化、壽命減短等的影響。但不易清潔干凈,降低了燈罩透明度而影響其光線輸出。采用透明塑料、有機玻璃等材料做的燈罩,用于室內燈具較好。
二、LED 芯片的封裝技術
目前國內
LED戶外亮化照明燈具大都采用 1W 或 1~3W 及中功率的 LED,對多個LED燈串并聯或混聯進行組裝,其熱阻較大,封裝技術不先進,不容易造出高品質的燈具。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連接,其熱阻比用LED器件組裝的產品的熱阻要小,更利于散熱。采用LED模組的燈具,模組基板一般為銅基板,它與外散熱器的連接要使用好的相變材料或好的散熱硅脂,以保證銅基板上的熱量能及時傳到外散熱器上去。

三、LED 燈具散熱器設計
散熱器是LED戶外亮化照明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恰到好處,散熱器太小,LED 燈工作溫度太高,則影響發光效率和壽命;散熱器太大,則消耗材料,增加產品成本和質量,使產品競爭力下降。散熱方式有空氣對流散熱、強風冷卻散熱和熱管散熱。散熱方式的選擇對燈具的成本有直接影響,應綜合考慮,與設計產品配套而選出最佳方案。
(1)明確LED燈需要散熱的功率。
(2)設計散熱器參數,如金屬的比熱、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)確定散熱的類型(自然對流散熱、強風冷卻散熱、熱管散熱,以及其他的散熱式)。從造價上比較,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),計算散熱器的體積、散熱面積,并確定散熱器的形狀。
通常設計或選擇合理散熱體(散熱外殼),采用適當散熱方式,將LED戶外亮化照明燈具外殼溫度控制在設計范圍內,這樣可以降低LED光源結溫溫度,使其在規格書要求的范圍內,提高LED光源壽命。
(5)將散熱器與LED燈組合成完整燈具,并通電工作8h以上,在室溫25℃、濕度90%RH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。
在設計時要求LED戶外亮化照明燈具功率、光通量、光效、色溫、顯色性、光束角、燈具效率等達到設計要求,耐壓測試、絕緣電阻試驗、泄漏電流測量、爬電距離與電氣間隙、電磁與輻射等安規要求達到國家標準。
(6)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。
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