大功率LED路灯设计方案

1 大功率 灯设计方案 大功率 灯之全方面解析 一普通路灯与 灯的现状与未来 目前 灯改造的成本仍存在压力，以 60W 灯具看，市场上 体灯具的价格在 3000左右，传统的 250W 高压纳灯仅需要 1000，两者的价差还相当大。 但 律让我们看到希望，据估计， 本每年将以 10%速度逐年递减，再加上 路灯整合制造成本， 传统高压纳灯的成本差距将压缩到 2 倍之内，考虑到后期的电费与维护成本， 灯的综合优势将使其逐渐成为照明市场主流。 二 灯与传统路灯的竞争力 照明种类 2007) 光源 (灯泡 )效率 80 55 驱动电源效率 90% 70 灯具效率 85 50 道路照明效率 (光污染 ) 85% 65% 道路照明总效率 12 寿命 50,000 2,50000 三 2007 年道路照明技术 照明种类 400W 200W 省电灯泡 (2007) 水银灯 (安定器 ) 水银灯 (安定器 ) ( 光源 (灯泡 )效率 70 61 57 40 驱动电源效率 90% 75% 75% 65% 灯具效率 85% 70% 70% 60% 道路照明效率 85% 65% 65% - 总效率 , 照明耗电 , W/ 2 相对 耗电比 1 电率 100% 四多个 集排列的照明系统 器件耗散功率： 20w 散热面积： 330 底板温度将达 83 C 以上。 (环境温度 25 C) 芯片结温将达 100 C 上图案例必须考虑更有效的散热途径 大功率 条结构与新型准值 源的设计 1） 破坏性创新 大功率 条结构 包括一高功率 块，一散热灯条及一控制电路板，其高功率块产生的热，直接传热到散热条上散热，控制电路板悬空设置于散热灯条的容置区内，其上、下两面不接触散热灯条，因此产生的热源可通过上、下两空间充分散热，从而降低高功率 块产生的热的相互加乘的不良影响增加本高功率 条的稳定性与使用寿命，另外，在电路板基座的两端分别焊有 A、 B 端子座，用于相同的两光条相互串联，使用者可根据实际需要自行组合。另外，高功率 条结构还提供一简易的组装方法，可以简单更换高功率 块光源，透明灯罩、反光灯罩、 聚焦透镜等多种多用途使用方式。 2） 当 用于投射照明时，需要设计一种高效的准直 源； 3） 如采用二次光学元件 准直透镜，与封装后的 合使用，则由于空隙的存在，必然会引起反射损耗； 4） 设计了一个直接对 片进行封装准直的透镜系统。 直透镜的设计分为两部分： 3 1. 编程计算准直透镜的二维曲线； 2. 采用蒙特卡罗方法对采用二维曲线生成的三维实体进行模拟验证。 准直 源光强的参数 1. 准直透镜系统的出光效率：为球透镜 88%。 2. 对于 1 1/2 理论值为 3. 其 1/2实 际测量值为 准直 源光强远场分布 扁翼 源光强远场分布 4 大功率 灯的关键技术整合 1 购策略 长寿型封装材料 熱性、導熱結構优化产品。 一次光学 2 电子工程实施策略 流恒压低温驱动技术 微型大功率 C 低温电流解决方案 3 灯具设计策略 符合 决方案 多样化 ,全天候无灯壳设计方案 模组化散热设计方案 二次光学 灯具美学 4 散热材料选用策略 采用 6063 牌号铝合金 采用 化硼陶瓷散熱塗料 5 导 /散热技术策略 刺猬型 散热鳍片设计方案 5 散热鳍片表面图妆方案 软性硅胶导热片 6） 列大功率 灯的低温设计方案 选用内部热导效率高的低温型 流恒压低温高亮驱动解决方案 设计低温型市电 电模块 选用高散热效率的灯具材料 设计高散热效率的散热模块 应用提高散热效率的表面涂层技术 选用高散热效率的灯具材导热 设计高散热效率的灯具 7）芯片尺寸与散热的关系 提高功率 亮度最直接的方法是增大输入功率，而为了防止有源层的饱和必须相应地增大 增大输入功率必然使 结温升高， 进而使量子效率 降低。单管功率的提高取决于器件将热量从 在保持现有芯片材料、结构、封装工艺、芯片上电流密度不变及等同的散热条件下，单独增加芯片的尺寸 , 结区温度将不断上升。 6 8）影响芯片尺寸的主要因素 热阻 倒装焊更有利于散热，但凸焊点的热阻还需减小。 导热银胶的热阻有待改善。 封装材料方面，传统的环氧胶高温性能不佳。 多个 集排列的照明系统 9） 6063 铝合金具有良好的导热性 从材料的导热性能来看，银最好、铜、金次之、然后是铝，但是金、银的价格相对昂贵，不适宜大量使用； 铜的导热性比铝好，但是铜比铝重约两倍而且加工成形性差，只能制作成简单的形状； 铝的导热性良好、重量轻、比铜便宜而且耐腐蚀、利用加工设备可以制成各种复杂的形状，能满足电子电力行业对散热器的诸多要求，因此被认为是制作散热器的最佳材料； 而 6063 铝合金具有良好的导热性 ,成形性 ,强化处理后强度适中适合各种机加工 ,是制造型材散热器的首选材料。 散热鳍片体表面积变化与散热效能示意图 7 10）铝材散热器的散热面积是怎么计算的？ 铝材散热器的散热面积等于（周长截断长度），其中：周长是厂家图纸提供的，截断长度由用户确定； 简单地可以用（ 2 翅片高度翅片数量底板宽度）截断长度来估算；如果翅片上带小齿，其散热面积比不带小齿（光齿）的翅片增加 15左右。 11）采用 化硼陶瓷散熱塗料 1 化硼陶瓷散熱塗料具有耐高溫、高散熱、高導熱、高熱輻射、絕緣及抗腐蝕、耐強酸強鹼等特性，是散熱解決方案最佳的選擇。 2 用途 : 化硼導熱 /散熱塗料是市場上最具價值的散熱塗料之一，不論是任何金屬材質、塑膠或其他複合材質，皆可使用 化硼導熱 /散熱塗料來提升散熱效能，並且使用方便、簡單，消費者可輕易 工。 3 說明 : 六方片狀氮化硼具有良好的熱導能力，並且其高熱輻射的特性即使在無風的狀態下，亦可持續進行散熱作用。 12）散热器的表面颜色对散热性能有什么影响？ 1通常散热器的表面颜色制成银白色（铝本色）、黑色、金黄色及其他鲜艳的颜色，由于黑色的热辐射能力最强，在自然对流的条件下，黑色的散热器比银白色的散热能力提高 5左右，而金黄色及其他鲜艳的颜色，则不会增加散热能力或增加极小，但对表面能起到保护作用。 2. 在强制冷却（如风冷）条件下，散热器表面颜色对散热性能没有影响。 13) 采用 化硼陶瓷散熱塗料 1. 空氣冷卻很重 要的一個因素接觸空氣的面積，面積越大散熱效果越好，一般金屬表面平滑，而使用氮化硼導熱 /散熱塗料後的金屬成不規則片狀表面，以冷排為例，好比散熱鰭片上又多了許多小鰭片，此時接觸空氣的面積比原先約增加 50%。 2. 導熱特色 : 六方片狀氮化硼具有極優的熱導能力，由下表可看到六方片狀氮化硼的熱導率優於鋁僅次於銅，且氮化硼熱幅射能力更是其他材質無可比擬的，由此可知氮化硼是導熱散熱的最好選擇。 材質 熱導率 (W/ 385 化硼 300+ 30% 矽 200 052 鋁 150 銅 109 92 8 大功率 灯研发设计策略 坏性创新】 破坏性创新（ 念设计的 合京都协议绿色产品生产要素 ,设计照明技术领先全国 同样瓦数的灯具该灯具同时具备 : 1 积木式基本单元模块设计 标准完成率达 99% 2 按需任意组合各种形式的灯具 3 体积最小重量最轻 储存与物流成本 4 有色金属材料最少 5 生产过程耗能少 6 生产过程无污染 7 组装工序最简单 8 安装工程最省事 可以单人独立作业节省安装成本 9 维护成本最低 以上多项国际 ,国内领先优势 9 10 11 R 系列大功率 灯 其他 灯 功率损耗 120W 100 120W 200 000 5000 灯头 ) 11整流器 2 10 24 装 模块化设计 ,安装非常容易 ,重量轻 ,方便人员于高空作业 需整组装设 ,重量重 ,高空安装较不易 维修 光形设计 改变灯盘，即可改变光形设计。因此光形 设计容易。 散热片，铝基版需要重做，改变光形设计非常困难。 色温调整 可依客户需求弹性更换冷色系 ,暖色系或部分冷色部分暖色系灯条。 出厂即定型， 般焊在铝基板上，无法弹性更换。 景观照明 附加变色灯条 ,达到造景功能 无此功能 12 价位 功率 品取得国际专利与产品认证 坏性创新】 取得国际 际认证 取得多项台湾专利 发光二极体彩色照明装置；高功率发光二极 体投射灯，具红外线遥控功能之高功率发光二极体彩色灯泡，高功率发光二极体结构；彩色手电筒，可调式光功率衰减器 取得日本专利 高功率发光二极体彩色手电筒 取得中国大陆专利 高功率发光二极体结构，具红外线遥控功能之高功率发光二极体彩色灯泡，发光二极体彩色照明装置；高功率发光二极体投射灯 13 大功率 灯照明 180W 150W 120W 110 / 220 V 110 / 220 V 110 / 220 V 0 60 0 60 0 60 26 W 105 W 84 W 180 W 150 W 120 W 0,000 0,000 0,000 10,800 ,000 ,200 2050 2050 2050 4060 4060 4060 090 % 1090 % 1090 % 560 560 560 (605 535 470 159 117 73 10 12 m 9 11 m 8 10 m 2M 28 26 27 11M 33 32 32 10M 39 38 38 9M 46 46 47 8M 60 57 60 7M 78 73 77 14 15 90W 60W 45W 110 / 220 V 110 / 220 V 110 / 220 V 0 60 0 60 0 60 3 W 42 W 90 W 60 W 45 W 0,000 0,000 0,000 5400 ,600 ,700 2050 2050 2050 4060 4060 4060 090 % 1090 % 1090 % 560 560 560 (355 234 230 72 64 62 7 9 m 6 8 m 5 7 m 2M 25 17 13 11M 30 21 15 10M 36 24 17