結合元器件參數指標,選擇不低于最低指標要求的電子元器件,由于LED 光學照明系統屬于熱量影響光輸出的特殊系統,因此需要確認LED的驅動電流和結溫,這個環節需要實際測量而不能完全依賴技術手冊。
LED 照明測試參數一般包括光通量( 單位時間內光源輻射產生視覺響應強弱的能力,單位是流明) ; 照明效率( 單位是流明每瓦) ; 相關色度( 與具有相同亮度刺激的顏色最相似的黑體輻射體的溫度,單位是開氏度) ; 顯色指數,白熾燈的顯色指數定義為100,視為理想的基準光源。標準測試系統以8 種彩度中等的標準色樣來檢驗,比較在測試光源下與在同色溫的基準下此8 種標準色樣的偏離程度,以測量該光源的顯色指數,取平均偏差值Ra20 ~ Ra100,以Ra100 為最高,平均色差越大,Ra 值越低。低于Ra20 的光源通常不適于一般用途。
由于LED 自身的特點,要有效控制LED 的工作電流,同時降低最高工作環境溫度,否則將縮短LED 的使用壽命。
( 4) 結合實際亮度計算LED 數量及組合方式
根據不同的驅動電路驅動負載能力和LED 實際流明量計算出需要的LED 數量。同時需要注意,驅動電路的電氣損失會降低總體照明效果,同時將輸入功率轉化為熱量,而且驅動器的效率會隨負載變化而變化,因此不能隨意改動設計方案的負載數量或連接方式。
在選取LED 顆粒時,由于各個廠家的制造工藝的差異致使各個LED 發光強度、驅動電流、承受最大電流以及發熱程度有所差異,容易造成某個LED 的損壞而導致整個照明系統的壽命縮短,因此建議采用動態驅動電路控制LED 陣列,同時盡量采用同廠家同批次的LED 顆粒。
在使用陣列LED 時需要注意LED 的組合方式,常用的一般是平面陣列型和圓球陣列型,由于LED 集成在高密度區域,因此要考慮到散熱問題的處理。
( 5) 比較設計方案并權衡成本效益
由于LED 照明設計屬于逐步成熟階段,因此在設計時提出至少兩套備用方案,根據實際環境測試情況選擇適當方案,方案間的優勢和劣勢要有互補性。
在戶外使用的燈具要考慮達到一定的防塵防水等級,同時考慮到散熱性問題,建議采用導熱板或將燈具外殼設計為類似散熱器的機械結構。
另外,LED 戶外照明系統光學特性直接影響其輸出功率、配光曲線和光斑均勻性,在高質量應用方案的制定時需進行光學理論計算、計算機模擬及優化、光學元器件精密加工和模具制造等環節,最終形成具備較好的均勻度,無熱點、眩光和光污染的光學系統。
這里需要注意重視照明成本。照明成本不僅涉及燈具的初始生產成本,還涉及燈具正常工作所需消耗能源的成本,當電燈無法正常工作時更換電燈所需的勞動成本。白熾燈的初始成本很低,但它們將電能轉換成光能的效率比較低,而且容易燒壞。計算LED 的照明成本時一般都假定:
LED 燈的光輸出降到一半時,LED 燈的使用壽命就終止,因此假定典型LED 燈的壽命是7. 5 萬h而非10 萬h,同時照明成本的計算參量成為生產資料成本、能源損耗成本、生產維護成本以及貨幣流通等資金價值的總和。
( 6) 投入工程實踐并反復論證改進
在工程實踐階段,對于PCB 板圖設計要考慮到散熱、防靜電和成本問題。采取樣機內部試驗驗證光學指標、高低溫指標和電氣系統指標后送交第三方( 例如國家電光源質量監督檢驗中心、國家燈具質量檢測中心等) 測試通過后再定型生產。
( 7) 監督施工環節并定期維護檢測在LED 照明系統工程安裝過程中要注意
1) 電源配置。確認輸入電源是直流還是交流、是否配置漏電保護裝置和過載保護裝置。
2) 防水結構。在戶外使用的LED 照明系統特別要考慮這類問題。
3) 實時監測。安裝前要檢測產品是否破損。
4) 控制LED 數量。不允許隨意串接數量。
5) 燈具打孔需要認真討論。確保燈具防水、防塵和散熱良好。
上述LED 照明系統設計的基本流程以及注意事項是以太陽能光伏LED 路燈為例,但可以將所述設計流程和注意事項應用于其他LED 照明系統設計之中。
結束語
在設計、安裝及使用的過程中結合文中所述LED 照明系統設計流程以及注意事項將會有助于完善LED 照明系統設計方案,提高LED 照明系統設計的安全性和可靠性,加速LED 照明系統的商業化進程。