【技術論壇】“玩轉”LED照明設計的四步法則

一、光學設計的重要性LED是點光源，不同於目前市場上的節能燈或白熾燈。

... 光源變成具有一定角度的散光，這也就是大家所熟悉的草帽LED，草帽LED是專業用於照明設計的 ... LED照明的部落格 跳到主文 歡迎光臨群能科技在痞客邦的小天地，提供半導體照明相關知識、照明裝潢設計、產品設計、產業動態等~ 部落格全站分類：社團組織 相簿 部落格 留言 名片 Jun23Mon201408:34 【技術論壇】“玩轉”LED照明設計的四步法則 一、光學設計的重要性 　　LED是點光源，不同於目前市場上的節能燈或白熾燈。

點光源顧名思義也就是一個點發出的光亮，而這個點發出光還同時具有另一個重要特徵，那就是只有一方向上有光(所有傳統的背面反光罩對於LED本身來說是沒有任何意義的)。

　　如果我們想要用這種特殊的光來做照明使用，就必須對這個光進行一定的處理，才可以達到我們的要求和目的，所以我們要加上光學設計，把這個相對集中的點光源變成具有一定角度的散光，這也就是大家所熟悉的草帽LED，草帽LED是專業用於照明設計的一種封裝形式，一方面它可以讓光線從一個集中的點光源變成具有一定角度的散光源，另一方面，它具有更少的光衰效果，而讓更多的光透射出來為我們所用。

　　雖然草帽LED在光學角度上有了質的飛躍，但相對我們所熟悉的面光源來講，它依舊是一個點光源，因其亮度過於集中，如果人眼直接看向光源，還是會對我們的眼睛造成一定的傷害。

　　所以在LED照明應用於家庭照明燈中，我們還要進一步進其光線進行處理，再增加一定的光學設計，而達到人眼可以直接觀測的目的，同時柔和光線，另一方面還要再次放大其照射角度，雖然草帽LED本身已經做到120度範圍，但如果直接應用於家庭照明，給我們的感覺是屋頂上表現出來是一片漆黑，我們要利用燈具最外面的透明罩把光線再次分散開來，從而適應正常的家庭照明。

　　二、大功率與小功率LED的區別 　　隨著LED技術的不斷發展，人們為適應大面積照明而研發出功率越來越大的單顆LED芯片，目前全球最前沿已經可以做到單顆LED功率為200W以上，雖然功率可以做到很大，但其性價比並不佳。

下面以我們以常見的幾種LED為例做一個分析。

　　目前業內大量使用的都是單顆0.06W功率，其亮度最大可以做到7LM，我們暫按普通的做到6LM計算，如果要讓功率達到1W，我們需要用17個同樣的LED，其總亮度為17*6=102LM，也就是說可以做到100LM/W，如果我們採用單顆芯片為1W的功率，其輸出的亮度最高做到80LM，常用的一般在60LM左右，這是亮度上的一個主要區別，由此可見，對於家庭使用來講，我們還是要選擇小功率的LED比較合適。

　　從產品成本角度講，大功率的LED成本要高於小功率的成本，這來自於兩個方面，一是LED本身的造價，二是大功率的LED要加鋁散熱片，小功率只要用普通電路板，加上自然散熱就可以達到要求。

　　從產品日後維護成本來看，如果我們的燈具在使用中出現故障，可以找任何一家電器修理店去更換損壞的LED，一顆0.06W的LED成本最多1元錢，加上維修費也不超過5元，如果是更換1顆1W的LED，LED成本就要8元，加上維修費用就要15元左右。

而相對來講，小功率的LED市場上隨便一個電子市場都可以採購到，大功率的則不一定哪裡都可以買到。

　　LED走向大功率是一個市場趨勢，也是未來發展的主流，但目前由於技術上還未能達到我們所期望的結果，從技術角度講，目前還不太適合用於家庭照明。

　　三、散熱設計的重要性 　　LED本身是半導體器件，所有半導體器件正常工作都有一定的溫度要求，包括環境溫度和工作溫度。

一般半導體器件正常工作的環境溫度都要低於80度，當LED內部的PN結溫度到達140度的時候，就會失效。

正常工作時其自身的溫度會通過引腳或專用底座散發出來，進而再通過連接在引腳上的電路板或鋁基板向四周的空氣中散發出去，以保證LED的正常工作。

　　一般來講單顆功率大於0.2W以上，都要採用鋁基板做散熱，再大功率還要增加鋁殼和鋁散熱片。

當然這與整個燈內LED的數量和密度有關，過於集中的小功率LED同樣要考慮散熱設計。

這如同於各位身邊的每一件電子產品，如：電視機、顯示器、計算機主機等。

不正確的散熱設計會直接導致LED壽命縮短和加快光衰速度。

　　現在大部分的結溫上限都能做到120度左右，目前CREE的應該算是較高的，為150度。

　　燈珠熱阻根據封裝材料結構不同而不同，有些多芯片的高達幾十，單芯片的一般都是個位數，頂多十幾，當然這直接關係到結溫，算是關係到LE​​D壽命，光效等的重要參數了。

　　目前大部分LED燈具設計壽命都是20000~50000H，這由許多因素決定，首先IC等的壽命就限制了整燈的壽命。

　　結構佈局上從散熱方面來說其實就是接觸熱阻與導熱瓶頸的問題，這涉及較多，不好列出。

總的來說就是結構一體，大面積良好接觸。

PCB上面燈珠盡量平均分佈就是了，避免熱源集中。

　　驅動效率當然越高越好，佈局上盡量原理最大熱源，也就是LED燈珠。

可採用灌膠等方式，達到散熱固定絕緣的效果。

　　綜合考慮：良好的散熱設計溫升最好控制在35以下。

結溫80以下。

理論壽命50000以上。

　　四、目前的散熱設計難題 　　1.自然散熱受空間限制太大(輻射散熱本身影響較小，且受空間尺寸限制)。

　　2.自然散熱面積改善空間有限(對流散熱有限)。

　　3.目前都採用金屬部件做散熱器，較小空間內熱傳導已經足夠。

(散熱器溫差較小，導熱係數影響較小)。

　　4.大部分的散熱設計都只能集中在燈珠選擇，散熱面積，界面接觸熱阻，輻射散熱上面。

幾乎窮途末路。

　　5.目前狀況，散熱設計的突破點在燈具系統的散熱設計，是一個實際生產製造，材料配件，結構造型與散熱設計各種經驗相結合的成果。

viaCNLED 全站熱搜 創作者介紹 LED照明-群能科技 LED照明的部落格 LED照明-群能科技發表在痞客邦留言(0)人氣() E-mail轉寄 全站分類：裝潢設計個人分類：照明知識(技術專欄)此分類上一篇：【技術論壇】為什麼有的LED燈價格低得離譜？ 此分類下一篇：【技術專欄】驅動電源：隔離型PK非隔離型前者成主流 上一篇：【產業資訊】20140623_豐田合成：白光LEDYAG專利2017年到期 下一篇：【產業資訊】20140624_芝加哥邁向資料城市！一盞盞路燈化身成感測器什麼都測 歷史上的今天 2014:【產業資訊】20140623_豐田合成：白光LEDYAG專利2017年到期 ▲top 留言列表 發表留言 最新文章 文章分類 CaseStudy(29)產品新聞(43)照明知識(技術專欄)(101)管理類別(22)展覽資訊(60)設計類別(119)產業資訊(446)公司/產品簡介(13) 文章搜尋 文章精選 文章精選 2016五月(3) 2016三月(3) 2016一月(2) 2015十二月(1) 2015十一月(11) 2015十月(2) 2015九月(2) 2015八月(13) 2015七月(9) 2015六月(8) 2015五月(10) 2015四月(22) 2015三月(18) 2015二月(11) 2015一月(10) 2014十二月(16) 2014十一月(8) 2014十月(17) 2014九月(18) 2014八月(9) 2014七月(21) 2014六月(23) 2014五月(45) 2014四月(22) 2014三月(27) 2014二月(37) 2014一月(25) 2013十二月(40) 2013十一月(42) 2013十月(41) 2013九月(44) 2013八月(49) 2013七月(54) 2013六月(43) 2013五月(26) 2013四月(61) 2013三月(17) 2013二月(9) 2013一月(10) 2012十二月(1) 2012十一月(1) 2012一月(1) 2011一月(1) 所有文章列表 QRCode 參觀人氣 本日人氣： 累積人氣： 最新留言 誰來我家 {{article.user_name}} {{article.timestamp*1000|date:'MMM.dd.y.hh.mm'}} {{article.title}} {{article.content}} 我要留言 回到頁首 回到主文 免費註冊 客服中心 痞客邦首頁 ©2003-2021PIXNET 關閉視窗 PIXNET Facebook Yahoo! Google MSN {{guestName}} (登出) 您尚未登入，將以訪客身份留言。

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