佛山市德珂照明科技有限公司
摘要：LED照明灯具在人类生活和城市建设中发挥着不可替代的作用。本文主要对大功率LED照明灯具的设计进行了分析，讨论了LED照明灯具的现存优势以及所存在的技术问题，并且提出了如何克服LED照明灯具的发展瓶颈，在思路上大胆创新，有效推动LED照明灯具的发展。
关键词：大功率；LED照明；灯具；设计分析
随着技术的发展，LED照明灯具已经成为人类照明新的光源，它具有安全性高，可靠性强，耗电量少，使用寿命长和效率高等优势，并且在城市建设当中，例如广场、庭院、护栏及水下等照明场所当中的LED照明设备已经产生了较高的发光效率，起到了良好的照明效果，同时大功率LED照明工具模块化方式的设计，在降低整体成本的同时，又扩大了生产规模，使大功率LED照明工具广泛应用于商业、工业、道路交通等各个领域，随着LED技术的日渐成熟，LED照明灯具的使用还拥有着更为广阔的前景，有利于建设节约型社会。
一、大功率LED照明灯具所具有的优势
1、成本低
LED照明灯具具有维护成本低，并且安装维护技术要求简便的优势。在LED照明灯具的设计合理的基础上，理论上可以使用10年而不用更换，而传统的高钠灯几乎一年左右就需要更换一次，所以使用大功率LED照明灯具，在很大的程度上降低了维护的成本，虽然LED照明灯具的安装造价也比传统的那能高，但是他的耗电成本和平均使用寿命方面远远高于传统的高钠灯并且工程费用也有相应的减少。
2、节能、环保
合理设计的LED光源以有效的解决传统的光损耗以及二次取光的问题，并且LED照明灯具的反射损失更低，整体光效更高，更省电，相较于传统的高钠灯来说可以节约五到六成的电，甚至如果和太阳能系统配套则能够达到最大的能源利用效率，所以LED照明灯具具有节能的优势，同时由于LED光源无辐射，不会造成光污染，他的使用寿命长，无需经常更换，既环保又能够便于管理和维护。
3、显色强
LED照明灯具具有配光容易，显色性强的优势。LED光源的显色指数接近自然光，并且可人为控制光色，不同于传统的传统光源的单调色，使用LED光源可以通过配光来满足不同领域的照明需求，对光源照射区可以控制光色的均匀度。
二、大功率LED照明灯具在设计中需要突破的问题
1、环保节能设计问题
大功率LED照明灯具会给城市造成一定的光污染，也不利于节能，尽管LED照明技术已经朝着绿色节能的方向发展，仍有一定的不足之处，所以在对大功率LED照明灯具进行设计时，要充分考虑到环保节能的设计，将太阳能与LED技术相融合。
2、个性化的创意设计问题
在生活中随处可见的LED照明灯具，很多都不具备个性化的设计，缺乏新意和创新。虽然模块化的LED照明灯具具有一定的方便性，但是依据传统光源和规格进行设计的LED照明灯具满足不了人们对照明个性化的需求，所以在设计当中。最重要的一点就是对LED产品进行个性化的研发与设计，这也是灯具供货商所面临的最大挑战，要做到与时俱进满足人们不同的需求。
3、电源可靠性的问题
在大功率LED照明灯具的设计当中，必须要保证电源具有较高的可靠性，能够实现高效率驱动，例如用在高空的LED路灯，在维修方面是非常困难的，所以它的可靠性必须得到保证，使电源达到高效率，同时降低损耗功率，在一定程度上避免灯具的升温，这样能够延缓LED的光衰。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4、计算机辅助问题
在LED照明灯具的设计当中包括LED光学系统，装芯片之前的器件内光学设计和器件外的光学设计，包括芯片，反射镜，封装芯片，光学透镜等，并且还需要在芯片外增加透镜反射镜，来改变光线路径和空间分布，这些都需要在计算机的辅助下完成，所以在对大功率LED照明灯具进行，设计师也需要注意计算机软件，辅助设计的问题，正确运用计算机来辅助完成光学系统的设计。
5、散热结构设计的问题
LED灯温度的升高会导致LED灯发光效率的下降，所以LED照明灯具需要解决的重点问题之一就是散热问题，尤其是在环境条件比较苛刻的户外，如果散热不良会导致LED照明灯具的老化，降低他们稳定性，所以在对LED照明灯具设计时，除了LED照明灯具本身要具有良好的散热结构外，灯具的壳体也将需要一定的散热设计，例如可以在拥有散热面的同时增加散热鳍片的设计，方便空气的对流散热。
6、光学考量问题
LED照明灯具进行设计时，要充分考虑光学效果和光效率，在设计时要注意LED等发出的光线不能够被灯具内壁所遮挡，所以必要时可以将灯具内壁设计成具有一定角度的，这样来保证较好的光输出，更为常见的事增加反光片，来增加散光的利用率。
三、大功率LED照明灯具在设计中的注意事项
首先要运用好点光源，LED的光源从本质上来说是点光源，点光源的含义是指理想化为质点向四周发出光线的光源，在理想状态中可以认为点光源是极其微小，但是在现实中却是不存在的，所以我们可以忽略点光源的体积和质量。LED的光源主要是作为发光体的发光二极管的点状光源，与传统光源相比，具有体积小质量轻的特性，所以LED光源可以被称为点光源，这种点状光源可以被制作形成各种形状完美融合与其他器件上，在有利于照明灯具外观设计的同时，还能够实现光强的分布和控制，使人们能够感受到光，却忽略发光点的存在。
其次，要实现光环境的自由。要实现光环境的自由可以在没有光源的位置进行，由于人的心理和生理会由于光色的不同而产生不一样的变化，所以一般情况下，人们并不需要很亮的白光，相反黄光同时或其它颜色的光才是人们在心理上或生理上所需求的光。所以在对大功率LED照明灯具进行设计时，要实现光的亮度、颜色以及灰度的连续变换来满足人们的不同需求，使人们能够根据自己的意愿来设定自己喜欢的照明效果，实现人性化、智能化的控制。在特定的场合环境下，可以利用光线颜色，温度，方向和亮度的变化，做到渲染气氛，满足人们的需求，例如在KTV中就可以使用五颜六色的光来使人们更加愉快，融入到现场轻松的氛围当中，针对不同的空间和时间，变化光的颜色，灰度和亮度，引导和改善人们的情绪，充分体现个性化的照明环境。
结束语
随着LED技术的不断发展，LED照明灯具的应用范围会越来越广泛，所以在对大功率LED照明灯具进行设计时，要更加注意环保节能、电源可靠性、计算机辅助、个性化设计、光学考量以及散热结构的设计问题，使LED照明灯具在能够满足人们需求的同时又能够充分发挥LED灯的特点和优势，并且在设计过程当中从点光源出发，充分利用LED点光源的特性，实现光强的分布和控制，也要注意实现光环境的自由，来满足人们的不同需求。
参考文献：
[1]杨广华，李玉兰，王彩凤，等.基于LED照明灯具的散热片设计与分析[J].电子与封装，2010，10（1）：39-42.
[2]范力维，邓向阳，任豪.大功率LED光纤特种照明灯的设计开发[J].机电工程技术，2010，39（1）：49-51.
[3]冯先龙，恩云飞，宋芳芳.大功率LED照明灯有限元热设计与高效系统开发[J].半导体技术，2010，35（5）：431-435.
[4]王忠锋，黄伟玲，白金强.大功率 LED 灯具散热的优化设计[J].照明工程学报，2014（3）：84-88.
[5]叶菲菲.面向绿色照明的大功率LED面板灯的光学设计与性能分析[J].中国新通信，2014（24）：126-127.
论文作者:张瑞辉
论文发表刊物:《房地产世界》2019年3期
论文发表时间:2019/8/5
标签：照明灯具论文; 光源论文; 光学论文; 灯具论文; 需求论文; 传统论文; 在对论文; 《房地产世界》2019年3期论文;