LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)指引完全版

1、照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南完全版本文詳細(xì)討論照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的六個(gè)設(shè)計(jì)步驟：確定照明需求；確定設(shè)計(jì)目標(biāo)估計(jì)光學(xué)；熱和電氣 系統(tǒng)的效率；（4）計(jì)算需要的數(shù)量；（5）對(duì)所有的設(shè)計(jì)可能都予以考慮，從中選擇最佳設(shè)計(jì)；（6）完成最后步 驟。雖然本文以一個(gè)室內(nèi)照明設(shè)計(jì)為例，但所述的設(shè)計(jì)過程可以用于任何 照明設(shè)計(jì)中?，F(xiàn)在的照明應(yīng)用，具有普通照明所需的亮度、效率、使用壽命、色溫以及白點(diǎn)穩(wěn)定性。因此，絕大多數(shù)普通照明應(yīng)用設(shè)計(jì)中都采用這類，包括路面、停車區(qū)以及室內(nèi)方向照明。在這些應(yīng)用中，由于無需維護(hù)（因?yàn)榈氖褂脡勖葌鹘y(tǒng)燈泡的要長(zhǎng)得多）且能耗降低，所以基于的照明降低了總體擁有成本（）。全世界有200億以上的燈具使用白熾、鹵素或

2、 熒光燈。其中許多燈具用作方向照明，但都是采用在所有方 向發(fā)光的燈。美國(guó)能源部（）稱，在新住宅建筑里，嵌頂燈是安裝最普遍的照明燈。此外，報(bào)告稱，采用非 反射燈的嵌頂燈一般效率只有 50%，就是說，這類燈所產(chǎn)生光的一半都浪費(fèi)到燈具內(nèi)了。相反，照明級(jí)具有至少50,000小時(shí)的高效、方向性照明。利用照明級(jí)的所有優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)的室內(nèi)照明有以下優(yōu)占：八、1功效超過所有白熾燈和鹵素?zé)艟?能與甚至最好的（緊湊熒光）嵌頂燈的性能相媲美3與這些燈具相比，需要維修前的壽命要長(zhǎng)5到50倍4降低光對(duì)環(huán)境的影響：不含汞、電站污染小、垃圾處理費(fèi)用低。照明還是燈？在普通照明中設(shè)計(jì)需要在兩種方法間作岀選擇，是設(shè)計(jì)基于的完整的照明，

3、還是設(shè)計(jì)安裝到已有燈具上的 基于的燈。一般來說，一個(gè)完整的照明設(shè)計(jì)，其光學(xué)、熱和電氣性能要好于式樣翻新的燈，因?yàn)楝F(xiàn)有燈具 不會(huì)約束設(shè)計(jì)。對(duì)目標(biāo)應(yīng)用，到底是新照明的總體系統(tǒng)性能重要還是式樣翻新的燈的方便性更重要，這要 由設(shè)計(jì)師來決定。針對(duì)已有照明的設(shè)計(jì)方法如果目標(biāo)應(yīng)用采用構(gòu)造新型照明更好，那么就設(shè)計(jì)照明的光輸出，使其相當(dāng)于或者超過現(xiàn)有照明匹配具有 多種優(yōu)點(diǎn)。首先，現(xiàn)有設(shè)計(jì)已經(jīng)針對(duì)目標(biāo)應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，可以在圍繞有關(guān)光輸岀、成本和工作環(huán)境而確 定設(shè)計(jì)目標(biāo)時(shí)提供指導(dǎo)。其次，現(xiàn)有設(shè)計(jì)的外形尺寸已經(jīng)得到認(rèn)可。如果外形尺寸相同，終端用戶轉(zhuǎn)換成 照明更容易一些。遺憾的是，有些照明制造商錯(cuò)誤報(bào)告或者夸大了照明的

4、效率和使用壽命特性。在替換燈泡的早期的數(shù)年， 照明業(yè)也遇到了類似問題。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的缺乏，以及早期產(chǎn)品質(zhì)量的巨大差異將技術(shù)的采用推遲了很多年。美國(guó)能源部意識(shí)到了早期照明也可能存在相同的標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量問題，并且這些問題可能以類似的方式延遲了 照明的使用。作為應(yīng)對(duì)措施，美國(guó)能源部發(fā)起了“商用產(chǎn)品測(cè)試計(jì)劃（）”對(duì)照明制造商聲稱的指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。該計(jì)劃以匿名方式測(cè)試照明的下列4個(gè)特性：照明光輸岀（流明）、照明效率（流明每瓦）、相關(guān)色溫（開氏度）、顯色指數(shù)。的將關(guān)注點(diǎn)放在了照明可用光輸岀上，而不僅僅是照明的光輸岀上， 這為照明設(shè)計(jì)設(shè)定了一個(gè)很好的先例。燈的概念可能過時(shí)了光的使用壽命很長(zhǎng)，這就可能使燈的概念變得過時(shí)

5、了。照明級(jí)不會(huì)像電燈泡那樣岀現(xiàn)災(zāi)難性失效。相反，照明級(jí)在逐漸退化到其最初光輸岀通量（也稱作流明維持）的70%之前，具有至少5萬小時(shí)的使用壽命，也就是說連續(xù)點(diǎn)亮5.7年！不過，在大多數(shù)照明環(huán)境下，燈有規(guī)律地熄滅。這一熄滅期足足可以將的使用壽命延長(zhǎng)到30年以上，如曲線1所示。過了這么多年之后，照明將燒盡”而那時(shí)照明技術(shù)下的照明將更亮、效率更高，與老式照明相比很可能要節(jié)省。Hours On PerChcirt 1 - What 50；000 Hours Means in Prctital Terms不要忘記：照明的這5萬小時(shí)使用壽命避免了多少對(duì)環(huán)境的影響。送往填埋場(chǎng)的白熾燈泡至少要少 25倍,并且能

6、源消耗量要少5倍。（美國(guó)約50%的能源來自燃煤，而燃煤會(huì)給空氣中釋放汞 ）?；蛘?，送往處理的 含汞C燈泡至少減少5倍。如前面提到的，不用維護(hù)是照明的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)。因此，設(shè)計(jì)照明，使其使用壽命最長(zhǎng)并節(jié)省是一個(gè)應(yīng)對(duì) 照明原始成本高這一障礙的極佳策略。表1列出了設(shè)計(jì)大功率照明的一般步驟。本文的其余部分依次討論這些設(shè)計(jì)步驟。為了更好地說明這些設(shè) 計(jì)概念，本文給出了一個(gè)照明取代23W 嵌頂燈的計(jì)算例子。不僅對(duì)本例，對(duì)所有類型照明，本設(shè)計(jì)步驟都可重復(fù)使用。表D丈功率照明的一般設(shè)計(jì)步驟。步驟說明1 -確定照明需求設(shè)計(jì)日標(biāo)應(yīng)是基于現(xiàn)有燈具的性能，或者星基于應(yīng)用的照明 需求*2確定設(shè)計(jì)目標(biāo)列出設(shè)計(jì)目標(biāo)，這些目標(biāo)

7、應(yīng)很據(jù)應(yīng)用的照明需求而定。*設(shè)計(jì)師應(yīng)列出影響設(shè)計(jì)的所有其它目標(biāo)，如特殊光宴求威 者是要能耐受高蠱。玉估計(jì)光學(xué)、熱和電氣系 統(tǒng)的效率設(shè)計(jì)目榆會(huì)對(duì)光學(xué)、爆和電氣系統(tǒng)產(chǎn)生限制中-根據(jù)這些限制對(duì)各系統(tǒng)的效率進(jìn)行怙計(jì).結(jié)果不錯(cuò).，將照明目標(biāo)和系缺率結(jié)合起未，能驅(qū)動(dòng)照明需要的LED 數(shù)亀乳計(jì)算需要的JED數(shù)量根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)和估計(jì)的損失程度，設(shè)計(jì)師可以計(jì)算滿足設(shè) 計(jì)目標(biāo)需要的1ED數(shù)量o5-對(duì)所有的設(shè)計(jì)可自礙予 以考慮，從中選擇最佳設(shè) 計(jì)所有設(shè)計(jì)都一扌黑 有許塞不同的方法達(dá)刮最佳謨計(jì)目扮。 "LED照羽仍然是一個(gè)新興領(lǐng)域，所以”對(duì)傳銃照明源所做 的假設(shè)可能無袪用于LED照明設(shè)計(jì)立C.完成最后步驟*完

8、成電路植布局出型機(jī)照明.測(cè)試滾計(jì)選擇。確認(rèn)設(shè)計(jì)達(dá)到了所有設(shè)計(jì)目訊*便用原型機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)一步完善照明設(shè)計(jì)*寫岀觀察報(bào)告和改進(jìn)倉(cāng)見.步驟一：確定照明需求照明必須滿足或超過目標(biāo)應(yīng)用的照明要求。因此，在建立設(shè)計(jì)目標(biāo)之前就必須確定照明要求。對(duì)于某些應(yīng) 用，存在現(xiàn)成的照明標(biāo)準(zhǔn)，可以直接確定要求。對(duì)其它應(yīng)用，確定現(xiàn)有照明的特性是一個(gè)好方法。表2列岀了確定現(xiàn)有照明特性時(shí)要考慮的主要特性。光輸岀和功率特性始終很關(guān)鍵，而根據(jù)應(yīng)用的不同， 其它特性可能重要，也可能不重要。ImportanceCharacteristicI Units1Lumino-us fluxlumens (Im)CriticalIllunijnan

9、ce distributionfootcandlc (fc)Electrical power consumptionwatts (W)Luminaire aestheticsPrKef 總 time：hourOperating temperatures°CPotentiallyOperating humidity% RHImporta nt匚olor temperaureKCRIManufacturabilityEast of installatiDnForm factorTable 2 - Important Characteristics of Target Luminaire所

10、有照明公司都可以提供數(shù)據(jù)文件或文檔，詳細(xì)給岀其各種燈具的關(guān)鍵特性。潛在關(guān)鍵”的特性要更主觀一些，或者在制造商文檔里沒有列岀。在這種情況下，由設(shè)計(jì)師確定現(xiàn)有照明的特性。圖1說明了例中嵌頂燈的關(guān)鍵特性。Fixture s Flux (Im) Power (W)Inta11«d Ceiling HeightF Igure 1 criticil Chimaerlttlct for Exampl* crL Down阿heummarDistributi表3給岀了現(xiàn)有照明的全部特性。PartCharacteristicUnftValueTechnologyCFL1Light outputIm1.5

11、C0LampPo刪曰WEfficacvIm/W估Lifetimehrs10,000Avci jgt tiling p1 ictUS勺&Coefficrent of utidzanon (CU)%54Light eutputim810FixturePowtr (eKdu<lJng ballast)w23EfficacyIm/wUS $20Tabfe 了 - Fxdinple epi. Dowitlighr Ctiardcieri7tion步驟二：確定設(shè)計(jì)目標(biāo) 照明要求確定好了之后，就可以確定照明的設(shè)計(jì)目標(biāo)了。與定義照明要求時(shí)一樣，關(guān)鍵設(shè)計(jì)目標(biāo)與光輸岀和功耗有關(guān)。確保包含了對(duì)目標(biāo)應(yīng)用

12、也可能重要的其它設(shè)計(jì)目標(biāo)，包括工作環(huán)境、材料清單（）成本和使用壽命。表4以照明為例列岀的設(shè)計(jì)目標(biāo)。CZharaderisltc;UnitGoalNotesLi弓h(huán)t outputImdlOanumjFta-nci- distTfctutiflnkSameas tiirgec；at bener illucninancePower (exdiwlmg d：ivtrjw23ErflcacyIm W3SLifetimehou陣50.WUCCTK|加Q0CRLupfefiinginIB &.IM-iximurr flrribii，rH tc-Tip.QGS5Commertiat buBd4ng

13、witti ifentcd ceilingsM»gh vol urn* BOM costIL"。一:Tbk 4 Ocgn cok fr ctl Ocwnllght lacennt色步驟三：估計(jì)光學(xué)系統(tǒng)、熱系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的效率設(shè)計(jì)過程中最重要的參數(shù)之一是，需要多少個(gè)才能滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)。其他的設(shè)計(jì)決策都是圍繞數(shù)量展開，因 為數(shù)量直接影響光輸岀、功耗以及照明成本。查看數(shù)據(jù)手冊(cè)列出的典型光通量，用該數(shù)除設(shè)計(jì)目標(biāo)流明，這種方法很誘人。然而，此方法太簡(jiǎn)化了，依 此設(shè)計(jì)將滿足不了應(yīng)用的照明要求。的光通量依賴于多種因素，包括驅(qū)動(dòng)電流和結(jié)溫。要準(zhǔn)確計(jì)算所需要的數(shù)量，必須首先估計(jì)光學(xué)、熱和電 氣

14、系統(tǒng)的無效率。以前原型機(jī)設(shè)計(jì)的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，或者本文提供的例子數(shù)量，都可以作為指南來估計(jì)這些損 失。本節(jié)對(duì)估計(jì)這些系統(tǒng)損失的過程進(jìn)行簡(jiǎn)述。光學(xué)系統(tǒng)效率通過考察光損失估計(jì)光學(xué)系統(tǒng)的功效。要估計(jì)的兩種主要的光損失源為: 1.次級(jí)光學(xué)器件次級(jí)光學(xué)器件是不屬于本身的所有光學(xué)系統(tǒng)，如上的透鏡或擴(kuò)散片。與次級(jí)光學(xué)器件相關(guān)的損失根據(jù)使用 的特定元件的不同而變化。通過各次級(jí)光元件的典型光學(xué)效率在85%和90%之間。2燈具內(nèi)的光損失當(dāng)光線在到達(dá)目標(biāo)物之前，打到燈具罩上時(shí)，就產(chǎn)生了燈具光損失。某些光被燈具罩吸收，有些則反射回?zé)艟?。固定物的效率由照明的布局、燈具殼的形狀及燈具罩的材料決定。如圖2所示，光具有方向性，可達(dá)

15、到的效率比全方向照明可能達(dá)到的要高得多。Figure ?of CFI Ri LFtl Curfhi inil(4 Utiil/iitiim500XLan Xf<-E <FL FbctureICGAngleClwrt 2 - I iglit Ouput V5* Angle for CFl Fixture & XI cimp XR E LED 對(duì)示例中的照明，如果照明需要次級(jí)光學(xué)器件，則只存在次級(jí)光損失。次級(jí)光學(xué)器件的主要目的是改變的光輸出圖像。曲線2將 的光束角度與目標(biāo)燈具的光輸出圖像進(jìn)行了比較。裸的光束角度與目標(biāo)燈具的非常相似，所以不需要次級(jí)光學(xué)器件。因此，對(duì)本示例照明，不

16、存在次級(jí)光學(xué)器件引起的光損失。要計(jì)算本示例的燈具損失，我們假定燈具反射杯的反射率為85%，60%的光將打到反射杯上。因此，光學(xué)效率為：Optical Efficiency = (100% x 40%) + (85% x 60%)Optical Efficiency = 91%熱損失的相對(duì)通量輸出隨著結(jié)溫的上升而降低。大多數(shù)數(shù)據(jù)手冊(cè)都列出了25 'C下的典型光通量值，而大多數(shù)應(yīng)用都采用較高的結(jié)溫。當(dāng)結(jié)溫 > 25 C時(shí)，光通量肯定比數(shù)據(jù)手冊(cè)給岀的值差。數(shù)據(jù)手冊(cè)中有一個(gè)曲線，給出了相對(duì)光輸出與結(jié)溫的關(guān)系，例如如曲線3所示的白色。該曲線通過選擇特定相對(duì)光輸岀或者特定結(jié)溫，給岀了其它特性

17、值。對(duì)本示例，其照明只是為屋頂通風(fēng)的商業(yè)建筑設(shè)計(jì)的。本設(shè)計(jì)基于所列的設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)光輸岀、功效和使 用壽命的優(yōu)先次序進(jìn)行了劃分。額定為5萬小時(shí)后提供平均70%的流明維持率，結(jié)溫保持在 80 C或以下。因此，示例的最高合適結(jié)溫 為80 C。對(duì)應(yīng)的最小相對(duì)光通量為 85%，如曲線3所示。這一 85%相對(duì)光通量是對(duì)本例照明熱功效估計(jì) 的值。*nd4no rdOJAHralJDe!Chart 3 - Example Relative Tiitensit/ vs Junction Ternpera-ture Graph for XLdmp XR E White LED電氣損失驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備將可用功率源 （如

18、墻體插座交流電或電池）轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的電流源。這一過程與所有電源一樣， 效率不會(huì)達(dá)到100%。驅(qū)動(dòng)器中的電氣損失降低了總體照明效能，因?yàn)榘演斎牍β世速M(fèi)在發(fā)熱上了，而沒 有用在發(fā)光上。在開始設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，就應(yīng)考慮到電氣損失。典型驅(qū)動(dòng)器的效率在80%到90%之間。效率高于90%的驅(qū)動(dòng)器的成本要高得多。要注意，驅(qū)動(dòng)器效率可 能隨輸岀負(fù)載而變化，如曲線 4所示。應(yīng)指定驅(qū)動(dòng)器工作在大于 50%輸岀負(fù)載下，以使效率最大，并使成 本最低。曲線4示例的驅(qū)動(dòng)器效率與負(fù)載的關(guān)系85/1 170656040 60 60 100Output LoadClirt 4 - Example Efficieiuy Load Gra

19、ph for LED Driver對(duì)于室內(nèi)應(yīng)用，驅(qū)動(dòng)器效率 87%的估值很好。室外用或非常長(zhǎng)的使用壽命的驅(qū)動(dòng)器，效率可能要低一些。fable表5概括了示例照明的光、熱和電氣系統(tǒng)的效率。SystemEfficiencyTypeOptical91%Light|Thermal85%LightElectrical87%Powe5 - Summary of Example CFL Replacement Efficiencies步驟四：計(jì)算需要的數(shù)量 實(shí)際需要的流明量 所有系統(tǒng)效率估算好之后，就可計(jì)算要達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)需要的實(shí)際流明數(shù)。對(duì)本計(jì)算，只使用光效率 （光學(xué)和 熱）。電氣效率只影響總功耗和燈具效能，

20、而不影響照明的光輸岀量。示例照明 需要的實(shí)際流明”的計(jì)算如 下：所需的實(shí)際流明=目標(biāo)流明/(光學(xué)效率 羽熱效率)=810/(91% X 85%)=1,050 工作電流 另一個(gè)需要確定的是的工作電流。工作電流在確定照明的效能和使用壽命時(shí)很重要。增加工作電流，則各的光輸岀會(huì)變大，因而減少了所需的數(shù)量。不過，增加工作電流同時(shí)也帶來多個(gè)缺點(diǎn)，如表6所示。根據(jù)應(yīng)用的不同，考慮到每個(gè)流明輸岀值更高，這些缺點(diǎn)也許可以接受。對(duì)示例照明，使用壽命和功效是最應(yīng)優(yōu)先考慮的設(shè)計(jì)目標(biāo)，本照明以數(shù)據(jù)手冊(cè)所列的最小工作電流 (350 )工作，以最大限度提高功效并延長(zhǎng)使用壽命。表6高訶D照窮工作電流的缺點(diǎn)。映點(diǎn)解釋功效降條工

21、作電流提高會(huì)降低功率兀ED電流產(chǎn)生的功煉一般來說卩電 源尺寸夫小將総工作電流前提高而增夫，因?yàn)楫a(chǎn)生相同前流明 數(shù)需要的功率更大.撮高環(huán)境溫度哮低31 者使用壽命縮短電流的捏高將譜大LED結(jié)點(diǎn)和LED熱通道的溫差°實(shí)際上由 于已經(jīng)確定了最高姑溫，因此這樣可以障勰明的晟高壞境溫 度反之，如果暈高環(huán)境溫度冷是降低，而是升高，則在LED 的使肩壽命期內(nèi)"光輸出下降仝更快.數(shù)量 工作電流確定之后，就可以計(jì)算各的流明輸岀數(shù)了。由于的熱損失已經(jīng)在實(shí)際需要的流明數(shù)計(jì)算中考慮到 了，故供應(yīng)商文檔給岀的數(shù)量可以直接使用。對(duì)本計(jì)算，使用訂單代碼所列的最小通量，而不是使用數(shù)據(jù)手冊(cè)給岀的典型數(shù)量。大

22、多數(shù)公司根據(jù)最小通 量范圍銷售。根據(jù)此最小數(shù)來設(shè)計(jì)，就可以確保用該訂單代碼制作的所有照明都能滿足目標(biāo)要求。本例中的照明使用 4000K的，350時(shí)的最小光通量為 67.2 (P2)。的數(shù)量計(jì)算如下。的數(shù)量=實(shí)際所需的流明數(shù)/每個(gè)的流明數(shù)=1,050/ 67.2 16個(gè)步驟五：考慮所有設(shè)計(jì)可能并選擇最佳設(shè)計(jì)數(shù)計(jì)算好之后，考慮滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)的所有設(shè)計(jì)可能。由于每個(gè)都是一個(gè)小照明，比傳統(tǒng)照明的使用壽命要 長(zhǎng)許多，因此可以與新型和非常規(guī)設(shè)計(jì)元件一起集成到照明中。設(shè)計(jì)師可以充分利用光的方向性和大量可 用的次級(jí)光學(xué)器件來構(gòu)造原始設(shè)計(jì)，。同時(shí)不要忘記，有許多不同規(guī)則限制著設(shè)計(jì)的選擇。要給岀適用照明的完整的世界

23、標(biāo)準(zhǔn)列表超岀了本文的 范圍，不過，下面的表 7給岀了世界某些地域使用的規(guī)則的例子。本節(jié)的其余部分對(duì)本示例照明的各系統(tǒng)(光學(xué)、熱和電器)的3個(gè)選項(xiàng)進(jìn)行說明。對(duì)每個(gè)系統(tǒng)，給岀了最佳選項(xiàng)的選擇指南。Type： af StandrrlFsampJe StandardsLightingEMIi (Eitaro-Magnetic ifiteiTerence) FCXCTFt Title 41 Part 15 FN6ia&0 EM巧015safety UL 1310,2 UL朋Erfficiencv+匚alllu: eiid Tilit 34, Part E” bi theCode of Rtuil

24、aliuns:Calrforni t tnergy Ef'ftcincv Standards for Residenti1 訓(xùn)id Non- residential BuildingsTiile 7 - Example StandanH that Perldin to Lf E> LtQhting光學(xué)系統(tǒng)選項(xiàng)1 裸和現(xiàn)有燈反射器如前面所述，現(xiàn)有燈具的角度和的角度非常相似，因此，可選則不使用次級(jí)光學(xué)器件。本選項(xiàng)可使成本最 低，并且系統(tǒng)光損失最小。使用的元件較少，人力也較少，這樣使照明安裝更簡(jiǎn)單并且費(fèi)用更低。缺點(diǎn)是會(huì)岀現(xiàn)多照明陰影效應(yīng)，下面將對(duì)此予以說明。另外，如果的光分布與目標(biāo)照明

25、的光分布差異很大，就不能采用此方法。2 帶有次級(jí)光學(xué)器件的和現(xiàn)有燈反射器次級(jí)光學(xué)器件是除初級(jí)光學(xué)器件外附加的光學(xué)元件，用于對(duì)的光輸岀進(jìn)行整形。一般的次級(jí)光學(xué)器件類型為反射（光從某個(gè)表面反射回），或者折射（光通過折射材料彎曲，折射材料通常為玻璃或塑料）。次級(jí)光學(xué)器件可以通過購(gòu)買標(biāo)準(zhǔn)件、現(xiàn)成的零件或用照明模型通過光線跟蹤模擬來設(shè)計(jì)定制。每個(gè)使用一個(gè)次級(jí)光學(xué)器件，各的光束角度就可以定制，從而得到所需的準(zhǔn)確光圖像輸岀。例如，可以縮小各的光束角度，為點(diǎn)照明優(yōu)化照明，而不是為普通照明優(yōu)化。這種方法有幾個(gè)缺點(diǎn)。首先，因?yàn)樵黾恿嗽⑶已b配較復(fù)雜，所以照明的成本較高。其次，由于光學(xué)器件連接到各上，可能仍然存在

26、多照明陰影。最后，次級(jí)光學(xué)器件會(huì)降低光學(xué)系統(tǒng)的功效。3裸，現(xiàn)有的燈反射器和漫射器不是每個(gè)都使用一個(gè)光學(xué)器件，整個(gè)陣列可以使用一個(gè)漫射器來傳播光。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是光束角度比裸 能達(dá)到的光束角度寬，并且消除了多照明陰影效應(yīng)。選項(xiàng)2的缺點(diǎn)是成本較高，并且光學(xué)系統(tǒng)的功效低。由于漫射器只能發(fā)散光，不能聚集，所以，如果光分 布必須窄于裸的分布，則不能選擇這種方法。光照度分布、多源陰影效應(yīng)和美觀度通常決定了光學(xué)系統(tǒng)的選擇。如果光輸岀必須比裸的光輸岀窄，就只 能選擇選項(xiàng)2。否則，選項(xiàng)1在成本、功效和亮度上要更好。不過，選項(xiàng)1和2都有多源陰影效應(yīng)。另外，用戶查看選項(xiàng)1和2時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)單個(gè)的，而使用選項(xiàng) 3的用戶只

27、能看見一個(gè)發(fā)散而均勻的照明。多源陰影效應(yīng)多源陰影效應(yīng)是當(dāng)物體位于多個(gè)照明之間時(shí)，表面出現(xiàn)多個(gè)陰影的現(xiàn)象。大多數(shù)人都見過安裝在浴室水池上方的多個(gè)燈泡，會(huì)注意到后面墻壁上有多個(gè)自己的影子，這就是多源陰影效應(yīng)。布局很近的將產(chǎn)生多個(gè)相互接近的陰影。在目標(biāo)應(yīng)用中，這些接近的陰影的出現(xiàn)可能不受歡迎。設(shè)計(jì)師要 決定，對(duì)目標(biāo)應(yīng)用，多陰影效應(yīng)的重要性有多大，增加滿射器以減小此效應(yīng)而帶來的額外光學(xué)損失是否值 得。b = ( a x L2 )/ L1a = LED spacingb = ShadowLI Distance between LED & objectL2 - Distance between o

28、bject & surface熱系統(tǒng)選項(xiàng)1 現(xiàn)有燈具罩最低成本選項(xiàng)是將現(xiàn)有設(shè)計(jì)的燈具罩作為照明的罩和散熱片來重新使用。新照明設(shè)計(jì)顯然不能選擇這一選項(xiàng)。另外，多數(shù)現(xiàn)有罩都是鋼制的，熱導(dǎo)性差。一般來說，選擇鋼罩不利 于散熱。2 現(xiàn)成的散熱片另一個(gè)選項(xiàng)是購(gòu)買現(xiàn)成的散熱片。這種現(xiàn)成的散熱片設(shè)計(jì)經(jīng)過驗(yàn)證，制造商有完整的技術(shù)指標(biāo)。不過，其 性能、尺寸和形狀可能沒有面向目標(biāo)應(yīng)用而優(yōu)化。3 定制散熱片定制方案為應(yīng)用提供了優(yōu)化散熱片的最佳機(jī)會(huì)，但有幾個(gè)缺點(diǎn)。這一選項(xiàng)需要設(shè)計(jì)師能利用熱仿真軟件，或者由有熱設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的第三方來協(xié)助。加工和制造費(fèi)用可能使定 制散熱片的單位成本高于現(xiàn)成設(shè)計(jì)的成本。目標(biāo)照明的成本、

29、可用的散熱片開發(fā)時(shí)間以及目標(biāo)最高環(huán)境溫度常常決定了熱系統(tǒng)的選擇。一般來說，在降低成本比最高環(huán)境溫度更重要的情況下，選項(xiàng)2更好。在最高環(huán)境溫度更重要的情況下 ，選項(xiàng)3更優(yōu)(如室外照明或條件不好的室內(nèi)照明)。例子中的照明使用熱阻為 0.47 'C萬的現(xiàn)成散熱片。使用這一散熱片熱阻值，最高環(huán)境溫度可以用下式計(jì)算：+ ( X )+ ( X )其中，為 結(jié)溫，為環(huán)境溫度， 為散熱片的熱阻，為單個(gè)的功耗，工作電流X該工作電流下的典型，=總功耗數(shù)X，封裝熱阻。示例中的照明的值為：80 C0.47 C0.35 AX3.3 1.155 W16 X1.155 18.48 W8 °C(X )-(

30、X )=80 C - ( 0.47 C X18.48 W ) -( 8 C X1.155 W )=80 C - 8.6856 C -9.24 C=62 C對(duì)本室內(nèi)應(yīng)用，例中照明的最高環(huán)境溫度62 C可以接受。對(duì)需要最高環(huán)境溫度更高的工作環(huán)境，既可以提高最大結(jié)溫(可能影響使用壽命)，也可以改進(jìn)熱系統(tǒng)()(例如選擇更好的散熱片)。電氣系統(tǒng)選項(xiàng)1 現(xiàn)成的驅(qū)動(dòng)器由于現(xiàn)成驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)可以使用了，并且有參考電路設(shè)計(jì)，所以，使用現(xiàn)成的驅(qū)動(dòng)器將使設(shè)計(jì)時(shí)間最快。對(duì)所有零件都進(jìn)行 電磁干擾()和安規(guī)測(cè)試，并且一般來說，批量情況下每單位的成本最低。缺點(diǎn)是現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)器效率通常在80%中間范圍。根據(jù)銷售商和應(yīng)用的不同，使用壽命和工作溫度也可能是個(gè)問題。2 下一代驅(qū)動(dòng)器隨著照明的逐漸普及，更多的半導(dǎo)體公司都在將注意力轉(zhuǎn)向優(yōu)化設(shè)計(jì)。也可選擇與一家這樣的公司就下一代驅(qū)動(dòng)器開發(fā)進(jìn)行合作，這樣效率更高，并且能獲得管理部門的完全認(rèn)可。不過，等待產(chǎn)品開發(fā)可能推遲照明的開發(fā)。另外，小一些的公司可能無法找到驅(qū)動(dòng)器公司來一起開發(fā)未上 市的產(chǎn)品。3 .定制設(shè)計(jì)對(duì)于熱設(shè)計(jì)，可以選擇完全定制電氣系統(tǒng)。可能比使用現(xiàn)成零件達(dá)到的效