侧发光LED面板灯设计(精)

侧发光LED面板灯项目设计(SideemittingLEDpanellightprojectdesign深圳市xx科技有限公司张宝林2012.07.10前叙:LED面板灯(也叫平板灯,下文中会同时出现这两种叫法是随着LED的发展,在原来的LED背光的基础上衍生而来的,其基础原理是把LED电光源或者线光源转换成面光源,因此也称LED面板灯,因其通体明亮,光线均匀柔和,无眩光,结构精致,从而产品一推出,变得到市场的认可。是一款宜美高档的室内照明灯具,其外边框由铝合金经阳极氧化而成,光源为LED,整个灯具设计美观简洁、大气豪华,既有良好的照明效果,又能给人带来美的感受。LED面板灯设计独特,光经过高透光率的导光板后形成一种均匀的平面发光效果,照度均匀性好、光线柔和、舒适而不失明亮,可有效缓解眼疲劳。LED面板灯还能防辐射,不会刺激孕妇、老人、儿童的皮肤。其优势在于1.设计灵活LED是一种点状发光体,设计人员通过点、线、面的灵活组合,可按客户要求设计各种不同形状、不同颗粒的LED光源,其设计非常灵活。2.照度高LED面板灯采用了发光均匀的反光面板及密封式设计,配合高效导光板,及铝合金材料制成的外框,发光效果均匀,照度更高。3.灯发热少LED面板灯外型轻薄,散热功能完备,功率低,发热少。4.寿命长LED理论寿命长达10万小时。如按每天8小时计算,其理论寿命在27年以上。CPL灯杯的理论寿命甚至超过10万小时以上。5.变化方式多样LED面板灯可以根据不同的需要和环境变化调节光色,不仅没有辐射和炫光的产生,而且可以保护视力,光色更为温和。6.抗振力强在LED面板灯中,LED光源是一种高硬度树脂发光体而非钨丝玻璃等,不容易损坏,因此其抗振力相对较高,环境温度适应力强。7.控制能力强LED面板灯可通过外接控制器进行各种动态程序的控制,能够进行色温的调控以及明暗程度的调节。8.LED面板灯耗电低同时,LED面板灯照明技术还是一项绿色照明技术,产品不含汞、废弃物少、制造过程几乎不存在污染;半导体照明具有可循环、可回收的特点,对经济社会的可持续发展具有重要作用。面板灯在实际使用效果面板灯实物其组成部分平板灯的结构主要包括:铝框架、光扩散板、导光板、反光纸、LED光源、光源基板、电源驱动等,其中光扩散板、导光板是平板灯的核心:导光板:将侧面LED光通过网点折射、反射改变光线角度射出,从而将线光源转换成面光源。就就丝印LED导光板来说,导光板基材、网点设计和印刷油墨三者直接决定着导光板的质量:1网点设计有一定的光学原理,如果网点设计不好,就会出现整体亮度不一致,局部暗区明显,有云彩图的感觉。2板材的选用,板材的光学特性-透光率是个很重要的指标。但是如果一味追求品牌板,也有欠妥当,比如市场上流行的三菱板,奇美板等,其大部分好的板材都已经被厂家订购好啦,很多市场上流出来的多为这些品牌板的边角料,其实透光率未必一定比国产光学级板材好。所以板材的选用只测试透光率高光效就Ok.3油墨的光学特性直接影响着光的吸收、折射和反射性能。光扩散板:起着将导光板射出的光更进一层的均匀散出,形成光线均匀的面光源,同时起着遮挡网点的作用。扩散板装上以后不能看见网点,同时透光率要在90%以上,这就要权衡扩散板透光率和雾度这两个矛盾的统一体。市场上常见的扩散板材料有PMMA和PC两种料,当然还有档次更加低端的PS扩散板。不同材质的扩散板,有着不同的光学和物理、化学特性。单就透光率这个角度而言,亚克力扩散板远较PC扩散板有优势,因而其作为LED平板灯的面板,是尽可能降低光损的理想材料选择。(对应其详细的材质之类可见本人另外撰写的《面板灯扩散板材质介绍》灯具整体图整体和电源驱动扩散板导光板(其中就可看到网点外框(兼做散热LED面板灯设计:接下来介绍一下在LED面板灯实际开发过程中的各环节中的责任人和注意的细节项目分为:立项、外观设计、散热设计、安装设计、电气设计、光学设计、产品验证、包装设计、成本控制其各个步骤的设计都会分散到各个工程师手上(呵呵,小公司就一两个工程师搞定了如:立项:项目经理或项目工程师;外观设计、散热设计、安装设计和包装设计:结构工程师;电气设计:电气电子工程师(实际上电气环节不多主要在电子设计光学设计:光学工程师(结构工程师兼任产品验证:测试工程师(一般由公司第三方测试部门出的结果公正成本控制:采购工程师(小公司由项目经理在立项前已经预算出大概成本后交由采购操作1立项---项目经理立项需求:来源公司发展和市场需求1.灯具适用场合●适用于家庭室内照明、商场超市、商业写字楼、办公场所、学校、医院、楼宇公共场所、家具、酒店、橱窗、商店橱柜、娱乐场所;●适用于车站出入口通道、公共区、设备区、管理用房。(呵呵这都是些客套话2.灯具功能要求和参数:●光线均匀柔和、无眩光●显指在80以上,整灯光效在70Lm/W以上(适光源而定●功率要求在45~55W,光通量在3500Lm以上●可实现智能化控制●尺寸:1200×300mm、300×300mm、300×600mm、600×600mm、600×1200mm(根据天花板单元块大小●材质:铝合金+(光学级亚克力●防护等级:IP40●输入电压:AC85-265V/50-60Hz3.可行性根据公司现有和市场需求对项目进行评估包括产品性能、公司资源分配、市场竞争力等1.外框材料外框是led散热的主要通道,外观简单大方,可以采用AL6063,采用模具冲压开模费用低,加工费用也低;压铸的铝框架IP等级可以高一点,表面质感好,整体美观,但是前期投入模具费用较高,波浪型结构,结构过度平滑美观2.卡槽位可实现法兰边外加安装;且可实现多样化模组拼接;(参考方式见下图3.散热体后盖为压条锁压,压条上有沉孔,整体美观,可提高灯具防护灯具(IP等级背面板压条4.边框进行倒角,防止划伤倒角可以更圆滑点利用挤型材AL6063,高效导热系数201-218W/m.K,配合导热硅胶将铝基板紧密的贴合散热体,单边12W灯条,4面发光,单颗LED散热面积达98.33cm/w4包装设计---结构工程师包装方案:可采方案,如下:采用双坑瓦楞盒方式,其中为保护灯具,灯具四周安放有包边珍珠棉,上下也垫有保护珍珠棉,确保灯具固定牢固不会前后、左右及上下窜动,以确保成品能通过跌落测试5）安装设计---结构工程师面板灯安装可分为：嵌入式、吸顶式、吊挂式、挂装式（如下图）吸顶式效果图现在主要讲解下吸顶式：悬挂式效果图现在主要讲解下吸顶式：PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建）光学设计独特设计的斜角，配合高反射效率的古河电工MCPET，反射效率高达98%，再装上雾度低高透光的扩散板，整灯出光效率高达70%左右（光学简易效果图如下）光学设计时候需要注意：1.光源选择，依市场要求，采用大功率OSRAMXP353580°角LED即可满足。（这只是这个案例，一般的会选择3528（发光效率高）3014（可以做得更薄）5630（传说这是“万能光源”））2.反光膜的选择，古河电工MCPET，可实现模型冲压，与PCBA贴合可减少LED余光的损失。3.内部除灯帽处，都需贴上反射膜，将余光大量的反射回去以达到更高的利用，且使出光面更加均匀PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建电气电子设计针对于面板灯的电气电子设计分为：产品电子设计和安装使用电气设计产品电子设计包括光源PCB的设计和驱动电源的设计光源PCB一保证其散热和耐高压，驱动电源的设计就保证如下1．短路保护要求供应商添加短路保护，以防电源短路对LED灯具造成损坏2．空载保护要求供应商添加空载保护，确保电源的使用寿命3．高效电源效率必须达到85%，使LED灯具更节能，光效更高4.PF大于等于0.9电源PF值需达到0.9以上，让电网负荷减小，防止电路负荷过大起火5.电源品质质保3年在外购的情况下与供应商签署协议质保3年，以保证灯具的寿命，自己设计电源的话那就在方案的选定设计论证、原材料选用（MOS管、输出电容和变压器等功率元器件）、破坏性试验和高低冲温测试等上着重考量（由于电源技术和寿命话题很大，在此不过多篇幅说明）由于后期做产品认证（CE、UL、3C、FCC等）所有在产品设计时就需要考量。其这些认证的测试部分不外乎EMC(电磁干扰和LVD（耐压测试）(可以看我另外撰写收集的《CE认证测试项目》对于面板灯这种灯具与电源分离的产品很好做，只要在灯具设计上保证足够的耐压（把灯具设计成超低压输入（小于等于36V/DC）认证对灯具就不严格）再选购和设计开发一款可以单独过UL和CE的电源，所以整套产品过认证就没问题安装使用电气设计这种属于强电即电气设计，在使用或者在撰写使用说明书时要考量1）输入电流灯具功率大小和输入电压多少这直接影响到输入电流的大小，因为用户在使用时，特别是商业照明改造过程中数量是很大的所以照明电气总线也是要着重考量的2）电源应该与易燃易爆的物体相隔0.2m对于安装电气这块就描述到这PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建）产品验证对于任何一款产品从研发到最后还是以产品验证的数据来说明一切初步确定，需作以下可靠性测试：1.包装整体跌落测试（3米以上）；2.防护等级（室内产品IP44测试；）3.电路板恒温恒湿及低温测试；4.电源开关冲击（也即寿命,1000次循环以上）；5.高低温测试（这个主要是用来测试电源）；6.表面最高温度以及寿命估算（测试LED和电路板某些关键位置（LED通过表面温度估算结温，电源测试其功率元器件）的温度，按MTBF来估算其灯具寿命，这里主要考量电源和光源以便保证其寿命）；7.灯具老化（这个是成品要做的，也即投产后需要做的）；8.照度及光色电数据（使用积分球和照度计，但由于面板灯不不宜在积分球内测试光通量，所以积分球的数据只能参考看其光色等）9.配光曲线和表面均匀度（用于专业用户的室内照明设计，小公司由于没暗房可以在产品设计时用TP仿真一个或是到外面花钱测试一个）9）成本控制这里由于职业道德和操守，不能把公司的数据外泄只提供一个在论坛中找到的可供读者参考灯具成品主要由散热体、后盖板、反光纸、扩散板、LED、PCB、LED恒流电源等组成，初步零部件统计见下表，所有成本预计控制在RMB/套（元器件皆用优质品牌产品，对灯具的使用寿命及性能有很好的提高）——整体成本大概在650元左右有心的读者会从这份BOM里面找到很有用的东西！！！注：由于本人才疏学浅，在这只是把自己所了解的书写出。其中有些数据和论断是引用论坛和网站的在此鸣谢！PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建