侧发光LED面板灯设计(精)

侧发光 LED 面板灯项目设计 Side emitting LED panel light project design 深圳市 xx 科技有限公司 张宝林 2012 07 10 前叙 LED 面板灯 也叫平板灯 下文中会同时出现这两种叫法 是随着 LED 的发展 在原来的 LED 背光的基础上衍生而来的 其基础原理是把 LED 电光源或者线光源转换成面光源 因此也称 LED 面板灯 因其通体明亮 光线均匀柔和 无眩光 结构精致 从而产品一推出 变得到市场 的认 可 是一款宜美高档的室 内照 明灯 具 其 外边框由铝合金经阳极氧化 而成 光源 为 LED 整个 灯 具设计 美 观简洁 大气豪华 既 有 良好 的 照 明 效果 又能给人带 来美的 感受 LED 面板灯 设计独 特 光 经过 高 透 光 率 的 导 光板 后形 成一种均匀的平面发光 效果 照度 均匀 性好 光线柔和 舒适 而 不失 明亮 可有 效缓解眼疲劳 LED 面板灯 还能防辐射 不 会 刺激孕妇 老人 儿童 的 皮肤 其优势在于 1 设计灵活 LED 是一种 点状 发光体 设计人员 通 过点 线 面的 灵活组合 可 按客户要求设计各 种 不 同 形状 不 同 颗粒 的 LED 光源 其 设计非常灵活 2 照度高 LED 面板灯 采用了 发光均匀的 反 光面板 及密封式设计 配 合 高 效导 光板 及铝合金 材料制 成 的 外框 发光 效果 均匀 照度 更 高 3 灯发热少 LED 面板灯 外 型轻薄 散热功 能 完备 功 率 低 发 热少 4 寿命长 LED 理 论寿命长达 10万小 时 如 按 每天 8小 时 计 算 其理 论寿命 在 27年以 上 CPL 灯 杯 的理 论寿命甚至超 过 10万小 时 以 上 5 变化方式多样 LED 面板灯可 以根据 不 同的 需 要 和 环境 变 化 调节 光 色 不 仅没 有 辐射 和 炫 光的产生 而 且 可 以 保护视力 光 色更 为 温 和 6 抗振力强 在 LED 面板灯中 LED 光源是一种高 硬 度 树脂 发光体而 非 钨丝玻璃等 不 容易损坏 因此其 抗 振力相对较 高 环境温 度适 应力强 7 控制能力强 LED 面板灯可通 过外 接控制器进行 各 种 动态程序 的 控制 能 够进行色温 的 调控以 及 明 暗程 度 的 调节 8 LED面板灯耗电低 同时 LED 面板灯 照 明技 术 还 是一 项绿色 照 明技 术 产品 不 含汞 废弃物少 制造 过 程几乎 不 存 在 污染 半 导 体 照 明 具 有可 循环 可 回收 的 特点 对 经 济社 会的可 持续 发展 具 有 重 要 作 用 面板灯在 实际使 用效果 面板灯 实 物 其组成部分 平板灯的结构 主 要 包括 铝框架 光扩散板 导光板 反光纸 LED 光源 光源基板 电源 驱动 等 其中光 扩 散 板 导 光板是平板灯的 核心 导光板 将侧 面 LED 光通 过 网 点 折 射 反射 改 变光线 角 度射 出 从而 将 线光源转换成面光源 就 就 丝 印 LED 导 光板来 说 导 光板基 材 网 点设计 和 印刷油墨三 者 直 接 决定 着 导 光板的 质量 1 网 点设计 有一 定 的光 学 原理 如 果 网 点设计不好 就 会出现 整 体亮 度不 一致 局部 暗 区 明 显 有 云彩图 的 感 觉 2 板 材 的 选 用 板 材 的光 学 特性 透 光 率 是 个 很重 要 的 指标 但 是 如 果 一 味追 求 品 牌 板 也有 欠妥当 比 如 市场上 流 行 的 三菱 板 奇 美板 等 其 大 部分 好 的板 材 都已 经 被厂家订购 好 啦 很多 市场上 流 出来的 多 为 这 些 品 牌 板的 边 角 料 其 实 透 光 率 未必 一 定比国 产光 学级 板 材 好 所 以 板 材 的 选 用 只测试 透 光 率 高光 效 就 Ok 3 油墨 的光 学 特性 直 接 影响 着光的 吸收 折 射 和 反射性能 光扩散板 起 着 将 导 光板 射 出的光 更进 一 层 的均匀 散 出 形 成光线均匀的面光源 同时 起 着 遮挡 网 点 的 作 用 扩 散 板 装 上 以 后不能 看见网 点 同时 透 光 率要 在 90 以 上 这 就 要 权衡扩 散 板 透 光 率 和 雾 度 这两 个 矛盾 的 统 一体 市场上 常 见 的 扩 散 板 材料 有 PMMA 和 PC 两种 料 当然 还 有档 次 更 加 低 端 的 PS 扩 散 板 不 同 材 质 的 扩 散 板 有着 不 同的光 学 和 物 理 化 学 特性 单 就 透 光 率 这 个 角 度 而 言 亚克 力 扩 散 板 远 较 PC 扩 散 板有 优势 因而其 作 为 LED 平板灯的面 板 是 尽 可 能 降 低 光 损 的理 想 材料 选 择 对应 其 详细 的 材 质 之类 可 见 本 人 另 外 撰写 的 面 板灯 扩 散 板 材 质 介绍 灯 具整 体 图 整 体和电源 驱 动 扩 散 板 导 光板 其中 就 可 看 到 网 点 外框 兼做 散热 LED 面板灯设计 接 下来 介绍 一下在 LED 面板灯 实际 开 发 过 程 中的 各 环节 中的 责任 人 和 注意 的 细 节 项目分为 立项 外观设计 散热设计 安装设计 电气设计 光学设计 产品验 证 包装设计 成本控制 其 各个 步骤 的 设计 都 会 分 散 到 各个 工 程 师手 上 呵呵 小 公司 就 一两 个 工 程 师搞 定 了 如 立 项 项 目 经 理或 项 目工 程 师 外观设计 散热 设计 安 装 设计 和 包装 设计 结构 工 程 师 电 气设计 电 气 电 子工 程 师 实际 上电 气 环节 不 多主 要 在电 子 设计 光 学 设计 光 学 工 程 师 结构 工 程 师兼任 产品 验证 测试 工 程 师 一 般 由 公司 第 三 方 测试部 门 出的结 果 公 正 成 本 控制 采 购 工 程 师 小 公司 由 项 目 经 理在 立 项 前 已 经 预 算 出 大 概 成 本 后 交 由采 购 操 作 1立项 项目经理 立项需求 来源公司发展和市场需求 1 灯 具适用 场 合 适用 于 家 庭 室 内照 明 商 场 超 市 商业写字楼 办 公场 所 学 校 医院 楼宇 公 共 场 所 家 具 酒店 橱窗 商店橱柜 娱乐 场 所 适用 于车站 出 入口 通 道 公 共 区 设 备 区 管 理 用 房 呵呵 这 都 是 些 客 套话 2 灯 具 功 能要求 和 参数 光线均匀柔和 无眩光 显指 在 80以 上 整 灯光 效 在 70Lm W以 上 适 光源而 定 功 率要求 在 45 55W 光通 量 在 3500Lm 以 上 可 实 现 智 能化 控制 尺寸 1200 300mm 300 300mm 300 600mm 600 600mm 600 1200mm 根据 天 花 板 单元块 大 小 材 质 铝合金 光 学级 亚克 力 防 护等 级 IP40 输入 电 压 AC85 265V 50 60Hz 3 可 行 性 根据 公司现有和市场 需 求 对项 目 进行 评估 包括 产品 性能 公司 资 源 分 配 市场 竞争 力等 1 外框 材料 外框 是 led 散热 的 主 要 通 道 外观简 单 大 方 可 以 采用 AL6063 采用 模 具 冲 压开 模费 用 低 加工 费 用 也 低 压 铸 的 铝框 架 IP 等 级 可 以 高一 点 表 面 质 感好 整 体美 观 但 是 前 期投 入 模 具 费 用 较 高 波浪 型 结构 结构 过度 平 滑 美 观 2 卡槽位 可 实 现法 兰 边外 加安 装 且 可 实 现 多 样 化 模 组 拼 接 参考方式见下图 3 散热 体 后 盖 为 压 条锁 压 压 条 上有 沉孔 整 体美 观 可 提 高灯 具防 护 灯 具 IP 等 级 背面板 压 条 4 边框 进行 倒 角 防 止划伤 倒 角 可 以更 圆滑 点 利 用 挤 型材 AL6063 高 效导 热 系 数 201 218W m K 配 合导 热 硅胶 将 铝 基板 紧 密 的 贴 合 散热 体 单 边 12W 灯 条 4面发光 单 颗 LED 散热 面 积 达 98 33cm w 4包装设计 结构工程师 包装 方 案 可 采 方 案 如 下 采用 双坑瓦楞盒 方 式 其中 为 保护 灯 具 灯 具 四周 安 放 有 包 边 珍珠棉 上下 也 垫 有 保护 珍珠棉 确 保 灯 具 固 定 牢固 不 会 前 后 左右 及 上下 窜 动 以 确 保 成品 能 通 过 跌落 测试 5 安装设计 结构工程师 面板灯安装可分为 嵌入式 吸顶式 吊挂式 挂装式 如下图 吸顶式效果图 现在主要讲解下吸顶式 悬挂式效果图 现在主要讲解下吸顶式 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 6 光学设计 独特设计的斜角 配合高反射效率的古河电工 MCPET 反射效率高达 98 再装上雾度低高透光 的扩散板 整灯出光效率高达 70 左右 光学简易效果图如下 光学设计时候需要注意 1 光源选择 依市场要求 采用大功率 OSRAM XP 3535 80 角 LED 即可满足 这只是这个案例 一般的会选择 3528 发光效率高 3014 可以做得更薄 5630 传说这是 万能光源 2 反光膜的选择 古河电工 MCPET 可实现模型冲压 与 PCBA 贴合可减少 LED 余光的损失 3 内部除灯帽处 都需贴上反射膜 将余光大量的反射回去以达到更高的利用 且使 出光面更加 均匀 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 7电气电子设计 针对于面板灯的电气电子设计分为 产品电子设计和安装使用电气设计 产品电子设计 包括光源 PCB 的设计和驱动电源的设计 光源 PCB 一保证其散热和耐高压 驱动电源的设计就保证如下 1 短路保护 要求供应商添加短路保护 以防电源短路对 LED 灯具造成损坏 2 空载保护 要求供应商添加空载保护 确保电源的使用寿命 3 高效 电源效率必须达到 85 使 LED 灯具更节能 光效更高 4 PF 大于等于 0 9 电源 PF 值需达到 0 9 以上 让电网负荷减小 防止电路负荷过大起火 5 电源品质质保 3 年 在外购的情况下与供应商签署协议质保 3 年 以保证灯具的寿命 自己设计电源的话那就在 方案的选定设计论证 原材料选用 MOS 管 输出电容和变压器等功率元器件 破坏性试 验和高低冲温测试等上着重考量 由于电源技术和寿命话题很大 在此不过多篇幅 说明 由于后期做产品认证 CE UL 3C FCC 等 所有在产品设计时就需要考量 其这些认证的测 试部分不外乎 EMC 电磁干扰和 LVD 耐压测试 可以看我另外撰写收集的 CE 认证测试项目 对于面板灯这种灯具与电源分离的产品很好做 只要在灯具设计上保证足够的耐压 把灯具设计 成超低压输入 小于等于 36V DC 认证对灯具就不严格 再选购和设计开发一款可以单独过 UL 和 CE 的电源 所以整套产品过认证就没问题 安装使用电气设计 这种属于强电即电气设计 在使用或者在撰写使用说明书时要考量 1 输入电流 灯具功率大小和输入电压多少这直接影响到输入电流的大小 因为用户在使用时 特别是商业 照明改造过程中数量是很大的所以照明电气总线也是要着重考量的 2 电源应该与易燃易爆的物体相隔 0 2m 对于安装电气这块就描述到这 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 8 产品验证 对于任何一款产品从研发到最后还是以产品验证的数据来说明一切 初步确定 需作以下可靠性测试 1 包装整体跌落测试 3 米以上 2 防护等级 室内产品 IP44 测试 3 电路板恒温恒湿及低温测试 4 电源开关冲击 也即寿命 1000 次循环以上 5 高低温测试 这个主要是用来测试电源 6 表面最高温度以及寿命估算 测试 LED 和电路板某些关键位置 LED 通过表面温度估算结温 电源测试其功率元器件 的温度 按 MTBF 来估算其灯具寿命 这里主要考量电源和光源以便保 证其寿命 7 灯具老化 这个是成品要做的 也即投产后需要做的 8 照度及光色电数据 使用积分球和照度计 但由于面板灯不不宜在积分球内测试光 通量 所以 积分球的数据只能参考看其光色等 9 配光曲线和表面均匀度 用于专业用户的室内照明设计 小公司由于没暗房可以在 产品设计时 用 TP 仿真一个或是到外面花钱测试