3.3 LED灯具设计需注意的几个问题

LED照明灯具工作环境比较复杂，受温度、紫外线、湿度、雨水、沙尘、化学气体等自然条件的影响，时间一长，就会出现LED光衰的严重问题。所以，在设计LED户外照明灯具时应考虑外部环境因素对LED户外照明灯具的影响。

1．散热材料与灯罩选择

在户外使用的LED照明灯具，一般选用铝或铝合金、铜或铜合金，以及导热良好的其他合金。一般情况下将外壳和散热器设计为一体。散热方式有空气对流散热、强风冷却散热和热管散热。散热方式对灯具的成本有直接影响，应综合考虑与设计产品配套而选出最佳方案。

目前，灯罩材料有透明有机玻璃、PC材料等。一般来说，户外灯具的灯罩大部分是玻璃制品，可以减少户外阳光、紫外线、沙尘、化学气体、昼夜温差变化等因素使灯罩老化、寿命减短等影响。但不易清洁干净，降低了灯罩透明度而影响其光线输出。采用透明塑料、有机玻璃等材料做的灯罩，适合用于室内。

2．LED芯片的封装技术

目前国内LED灯具大都采用1W的LED灯多个串、并联进行组装，其热阻较先进封装技术的产品高，所以不容易造出高品质的灯具。或者采用30W、50W甚至更大的模组进行组装，以达到所需要的功率。LED的封装材料有用环氧树脂封装的，也有用硅胶封装的。二者的区别是：环氧树脂封装耐温较差，时间久了易老化；硅胶封装则耐温较好。

采用多芯片与散热器整体封装比较好，或采用铝基板多芯片封装，再通过相变材料或散热硅脂与散热器相连接，其热阻比用LED器件组装的产品的热阻小，更利于散热。采用LED模组的灯具，模组基板一般为铜基板，它与外散热器的连接应使用好的相变材料或好的散热硅脂，以保证铜基板上的热量能及时传到外散热器上。

3．LED灯具散热器设计

散热器是LED灯具中关键的一个部件，其形状、体积、散热表面积都要设计得恰到好处，散热器太小，LED灯工作温度太高，则影响发光效率和寿命；散热器太大，则消耗材料，增加产品成本和质量，使产品竞争力下降。设计原则如下。

（1）明确LED灯需要散热的功率。

（2）设计散热器参数，如金属的比热容、金属的导热系数、芯片热阻、散热器热阻、周围环境空气热阻等。

（3）确定散热的类型（如自然对流散热、强风冷却散热、热管散热，以及其他的散热方式）。从造价上比较，自然对流散热造价最低，强风冷却散热中等，热管散热造价较高，喷气制冷散热造价最高。

（4）确定LED灯具许可的最高工作温度（环境温度加灯具许可温升），计算散热器的体积、散热面积，并确定散热器的形状。

（5）将散热器与LED灯组合成完整灯具，并通电工作8h以上，在室温39～40℃的环境下检查灯具的温度，看是否满足散热要求，以检验计算是否正确。若不满足使用条件，则重新计算和调整参数。

（6）散热器与灯罩的密封要防水、防尘，灯罩与散热器之间要垫抗老化的橡皮垫或硅橡胶垫，用不锈钢螺栓紧固，密封防水、防尘。