摘要：LED照明是一种绿色节能光源，具有节能环保、响应速度快、使用寿命长等优点，在应急照明和交通信号灯等领域有许多成功的应用先例。我国节能减排工作不断推进，LED作为绿色照明的代表，在道路照明中的应用日益广泛。
关键词：LED照明灯具；散热器；轻量化；创新性设计；
相比传统光源，LED照明灯具在外观造型的创新研发方面有更宽的设计空间，而灯具的轻量化、功能多样化一直是产品研发工程师追求的目标。LED新型仓库灯充分利用LED作为光源在设计上的灵活性，突破了以往仓库灯的设计模式，采用挤铝成型散热器配合光学透镜模块的结构，极大地降低了整灯的重量，并优化了光学参数和配光曲线。
一、LED新型筒灯
1.插片式结构设计。LED新型筒灯采用铝型材冲压工艺作为散热结构，本体上有环形均匀分布的长方形通槽，槽宽1.2mm。散热片为折弯结构，依次插入灯杯本体的长方形通槽内。然后光源板（PCBA）直接与散热片底面互相贴合，整体再使用一定数量的螺钉进行锁紧固定。为了保证散热效果，光源PCBA与散热片底面之间涂抹少量的导热硅脂。通过这种结构，使LED光源产生的热量迅速地传导至散热结构。此外，结合光学软件的模拟数据进行光学方案的设计，选择LED芯片和配光透镜以及满足电性能参数要求的外置电源。灯具效果图如图 1 所示。
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图 1新型筒灯外观效果图
相比传统的压铸铝材以及挤铝工艺的散热结构，耗能少且节省成本，污染改善显著，并极大降低了灯具的实际重量，同时在保证各部件装配强度的前提下，对材料厚度进行了有效控制，避免了在结构设计过程中添加不必要的装配零件，从而确保灯具重量仅为0.6kg以下，相当于同规格筒灯重量的50%-70%，符合照明市场对灯具日益轻量化的要求。
散热分析。插片式散热器设计对于散热效果有较大改善，散热片均为导热系数较高的铝型材，其方向垂直于光源PCBA相比其他方式具有更好的散热效果；降低散热片厚度、增加散热片的数量、增大了散热面积；交错的插片结构有益于空气流动，增加热交换系数，从而提高散热性。通过对散热系统的热阻计算 ，
R t h=（T junction -T ambient）/Q：其中，R t h 为热阻，T junction 为芯片温度，T ambient 为环境温度，Q 为热耗散功率。 以确认此设计方案的散热性能，其热阻越小，表示相同的热耗散功率下系统的散热性能越好，芯片温度与环境温度差越小。
二、LED新型仓库灯
1.可折叠的结构设计。灯具由左右对称的模块构成，中间通过连接器进行组装，可实现1000的角度调节。散热器采用挤铝加工的结构方案，工艺简单节省了模具成本，表面设计为拉丝效果显其高档，同时防止了组装过程中划伤造成的外观不良。配光透镜的外观类似巧克力形状，与散热器巧妙的结合使整灯外形生动简洁。同时，灯具背部设有安装支架，支架自身可根据实际需要进行角度调节，目的是适应不同使用场合安装面存在的实际情况。通过两个维度的角度调节，实现指向性的照明方式，并且配合透镜的发光角度，可以达到实际需要的照明效果。
2.散热模拟及分析。方形散热器的形状及尺寸，应用EFD软件结合正交设计法进行热学模拟计算，初步拟定了散热器的截面尺寸。对于散热片而言，形状、加工工艺、尺寸及材料是决定散热性能的重要因素。通过产品的实际温度测试结果，对截面尺寸进行改善。其中，灯具也模拟恶劣环境条件进行了振动试验，检验了整个结构的强度。通过反复的校准与修正，最终确定散热器的截面形状。
三、功能的多样性设计
1.LED新型筒灯：在满足光学参数的前提下，沿用现有结构设计方案追加设计了放置电源的塑料套筒安装在散热器本体上，从而实现由筒灯向高天井灯的产品转换。整灯重量仅为1.2kg,与国内及日本市场同类产品相比较，优势明显。
2.新型可折叠仓库灯凭借其各项创新性的设计，在该领域中具有一定的技术优势：（1）灯具的发光角度可根据客户需求进行调节，适用场合较为广泛；（2）轻量化：相比传统仓库灯的重量，优势十分明显，且安装简单易维修；（3）通过简单地设计变更，达到防水的IP65等级，可用于室外照明，作为投光灯使用，实现了功能多样性的目的。
四、LED照明的设计应用
1.配光设计问题。现在城市道路照明对地道路的配光评价标准，从传统的照度均匀到现在的亮度均匀为主。配光曲线反映了灯具在空间某个截面上光强与发光角度的关系。理想中的配光曲线应该在设计时，对灯具所需的安装高度与灯杆间的距离进行考虑，根据路面宽度等具体参数，对道路照明质量进行评价，评价时还需要参考路面的照度、阈值增量等，如果配光系统设计达不到要求，那后期的照明效果就会较差，不能达到高效、节能照明的目的。
2.LED路灯的光效及散热。LED照明的散热问题不仅与LED的实际发光效率相关，还与LED的实际寿命有关。一般LED照明使用需要嵌入式的，由于其自身的热量较大，使其在使用过程中的散热问题较为重要。LED照明在使用过程中如何更好的进行散热是现在应用LED照明的重要问题，LED照明的工作温度与光源的使用寿命及光衰有重要关系。虽然现在的LED照明以及散热方面做了一定的优化，但是LED在道路照明过程中还存在问题，例如道路照明中存在灰尘与金属表面的腐蚀，所以LED照明在初始安装时，会有较稳定的使用效果，并且其工作时的温度也较低，但随着使用年限的增加，一些散热片上会发生灰尘的积聚，就会对灯具散热与照明产生影响，长此以往，LED照明的使用寿命就会减弱。
3.LED路灯模块的可靠性。（1）电源系统稳定性。LED照明中的重要组件是驱动电源，如果驱动电源产生故障，那么照明器的使用也会产生问题。经过多次现场实践，发现整灯熄灭或是个别LED灯球死灯现象的产生，多是因为LED电源自身的故障所引起的。
4.其他电子元器件、组件的寿命。LED照明的使用寿命应是整灯的使用寿命，有多种因素影响，一般是由于LED光源的组合、控制电路配套的元器件等，如果LED照明所选择的元器件质量较差，灯具系统在运行时稳定性与可靠性就会较差，后期所产生故障的概率也会非常大，也会对LED照明的运行可靠性产生影响。
5.性价比问题。随着LED技术的不断发展，价格随之下降，但与高压钠灯相比造价仍旧较高，所以存在节能不节钱的情况。现阶段LED与钠灯相比，价格是其二到四倍之间。LED照明的耗电量是钠灯的二分之一，但其安装成本较高，使城市道路照明中使用LED的成本回收周期较长，且由于LED灯的质量多变，所以与实际宣传存在一定的区别，这就造成了使用LED灯的总体性价比较低。所以LED照明如果想要在城市道路照明中使用，就要不断提升自身的质量，保证其技术指标的稳定性，才能在城市道路照明中不断应用。
6.维护问题。现在LED照明多为一体化设计，所以进行内部元器件更换时，无法现场进行。当LED光源产生故障与损坏时，需要对整个灯体进行拆除更换，造成了后期维护成本的增加。而且我国现在对于LED照明没有统一的技术标淮，所以LED产品的质量参差不齐，不同厂家的产品不能通用，造成了后期维护困难。
结语：
总之，城市照明中LED的应用，具有技术要求高的特点，由于其是功能性照明产品，所以LED在道路照明中进行应用时，需要对一些关键性的问题进行解决，如：眩光控制、灯具配套等。
参考文献：
[1]赵金午.浅谈LED灯具设计中的产品空间化构建.2019.
[2]张旭.大功率LED散热研究及散热器设计.2018.