LED照明設(shè)計
本文圍繞LED照明燈具的設(shè)計進行介紹。具體來說主要是從電子電路、熱分析、光學(xué)方面進行說明。首先是LED照明概要及其與迄今為止的光源的區(qū)別。
調(diào)節(jié)LED光的方法主要有兩種。一種是改變恒定電流,一種是改變脈沖調(diào)制。LED是電子與空穴再結(jié)合時發(fā)光,光束依賴于電流。電流小的情況下,光束和電流基本是成正比的,但當(dāng)LED電流增大,熱量隨之增大,導(dǎo)致發(fā)光效率變低,光束和電流就不成正比了。 在改變脈沖占空比的方法中,由于Talbot-Plateau 效應(yīng)(反復(fù)接受瞬間閃光后,人眼會感受到反復(fù)時間內(nèi)的平均亮度),可以根據(jù)脈沖占空比改變亮度。 - 光特性 與白熾燈和熒光燈相比,1顆LED發(fā)出的光比較少,所以需要使用多顆LED。同時,由于LED的發(fā)光面積小,亮度高,人眼直視的話很容易眩暈。為了降低亮度,需要使用擴散板。但是,使用擴散板的話,光向各個方向發(fā)散,降低了光的效率。 LED、白熾燈、熒光燈的配光分布各不相同。所謂配光分布是指光源的方向以及各方向的發(fā)光強度。即使是相同光束的光源,如果配光分布不同,照度分布也會不同。有時也會出現(xiàn)本來想要照射的地方照度減小,其余部分反而照度增加的情況。 要減少光的浪費,控制配光分布,需要使用透鏡和反光鏡。LED本身就具有發(fā)光面積小、光的放射范圍在半球內(nèi)、配光分布旋轉(zhuǎn)對稱等優(yōu)點,再加上透鏡和反光鏡,就能構(gòu)成一個好的光源。 其他在光源屬性中,還有光譜。LED的發(fā)光光譜集中在特定波長的一個很窄的范圍,不放射紅外線。因此,在不想使照射物變熱的時候,使用LED較好。但是,LED自身會發(fā)熱,所以需要注意防止其導(dǎo)熱。另外還需要注意,熒光粉類型的LED,溫度變化,色溫也會隨之變化。 總結(jié):LED照明設(shè)計 LED照明燈具備受期待的原因就是節(jié)能、使用壽命長。確實,與白熾燈相比,目前的球泡型LED燈效率更高。但是熒光燈與LED照明燈具相比,還是熒光燈較高。這是因為,雖然單獨的LED芯片比熒光燈效率高,但是由于發(fā)熱降低了發(fā)光效率,交流電轉(zhuǎn)換成直流電時,電源效率變低以及由于配光分布變換和使用擴散板導(dǎo)致光效降低,進而造成整個LED照明燈具的效率下降。 因此,為了實現(xiàn)LED的節(jié)能,長壽命,必須對熱、電、光進行各種設(shè)計。單純依靠LED封裝并不能發(fā)揮LED的優(yōu)勢。 要做與迄今為止的設(shè)計不同的設(shè)計需要些什么?怎樣才能找出燈具效率下降的原因?是不是即使多次返工也很難找出原因?并且還花更多時間和成本。要將產(chǎn)品更早的投放市場需要怎么做? 使用電腦仿真能有效的解決這些問題。使用電腦仿真進行設(shè)計稱為CAE(Computer Aided Engineering)。下一期將圍繞怎樣使用CAE軟件對LED照明燈具進行熱、電、光設(shè)計進行說明。 |
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