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摘要：现如今，我国在LED照明灯具技术上实现了快速的发展，无论是照明灯具的结构还是其性能都实现了长足的进步，而由于技术的不断普及与完善，LED照明灯具的产量也不断上升，价格更加亲民。本文针对LED照明灯具的优势以及现状进行研究，并且针对LED灯具的结构设计予以有效的见解，希望为相关工作者的研究提供理论支持。
关键词：LED照明灯具；结构；设计
引言
1关于LED灯具
LED灯具的关键技术包括LED光源、驱动电源、电路结构、散热管理和配光，简单地说，就是光（透镜的配光）、色（光的品质）、电（电路设计）、热（散热设计）四部分，而把这四大功能相结合的就是结构的设计。LED灯具通常由不同的部件通过结构设计拼装成型，LED光源通过散热器上的螺丝孔位或弹簧卡扣与灯具外壳连接固定，完成机械结构连接；能量接口采用连接导线完成电源驱动器与光源的连通，灯具通电后，半导体发出的光通过透镜照射到工作面上。光源模块是一个集合配光、散热及防护等级功能精心设计的组合，是灯具的核心部分；在配光方面，采用二次光学透镜设计，可以实现所需要的各种照明效果；在散热方面，采用模块化设计，光源热分散了，通过优化散热设计，可以大大降低芯片结温，提高照明效率。
2LED照明灯具优势
(1)节能,安全性较高。过去传统的球状光源通常是依靠光发射来解决二次取光及光损耗问题的,而LED光源其灯具的整体光效高,并且灯具在反射时的损失较低,如果采用数字的调光系统,其省电的效果更加显著。现阶段,LED照明灯具节电达过去传统高压钠灯的60%。如果可与太阳能系统配套使用,能源利用率可以发挥到最大效果。(2)安装维护简便,维护成本较低。过去的高压钠灯通常一年半就该更换一次,而LED光源正常使用时间可达10年,从更换频率看可以大大降低维护的成本。与此同时,LED照明灯具的安装造价较低,且铺设、耗电等方面的成本也大大优于过去的高压钠灯。随之产生的电缆、变压器及工程费用也会相应减少。(3)显色性能较好,配光容易。LED光源非常接近自然光,并且光色可以人为控制,照明领域的需求不同,可以通过配光来满足具体需要。光色的均匀度也可以控制,有效避免传统光源的单调色现象。(4)易管理,安全环保。LED光源不会造成光污染,没有辐射,并且使用寿命较长,不需要经常更换,维护方面更加便捷易管理。
3LED照明灯具技术问题
当前对LED照明灯具结构进行设计时依然存在一些技术上的问题。首先就是LED灯具在设计中散热结构还需要优化，LED发光效率与温度是成反比的，因此其温度越高那么发光效率越低，这也是LED照明灯具在当下需要解决的主要难题。如果灯具出现散热不良等状况，就会加快整个灯具的老化，同时也会使其不稳定。其次就是在LED照明灯具设计时驱动电源设计难度较大，需要对相关灯具进行恒流供电。当前对LED照明灯具驱动电源的主要设计方案是线性或者开关型稳压器结合特定的反馈电路。最后就是在LED灯具进行设计时，其外观以及相应的材料工艺还需要进一步改善，有效的选择材料可以优化灯具的散热系统，由于LED照明灯具的光源是单向性的，因此在选用材料时应当保证其功能，在此基础之上来确保LED照明灯具的外观。同时要在其中进行二次光学设计，需要结合光源模组所散发出的光度、光通量大小、光强大小、光强分布等状况来选择合适的材料，要有效的将二次光学设计理念融入其中，进而实现LED照明灯具结构设计上的创新。
4LED照明灯具结构设计
4.1LED灯具的散热
（1）LED热传导。LED的散热管理要通过封装来实现，对于封装好的LED灯珠，电流流过芯片，发生电光转换机理，一部分转换为光能，另一部分转换为热能。第一层级的热传导是封装，主要是将热量从芯片导出来，热量由芯片流经封装支架；第二层级的热传导通过LED灯珠的焊接实现，LED灯珠焊接在铝基线路板上，完成热量传递和LED灯珠间的电器连接；第三层级的热传导在铝基线路板与散热器之间，散热器吸收铝基线路板上的热量；第四层级的热量一部分通过热传导至灯具外壳，另外一部分将由散热器散发到空气中。热传导的效率决定于热流通道的热阻，必须设计一个热流通道将LED芯片所发出的热能逐层传递到散热器上。热流通道上的每个环节都存在热阻，该热阻影响两连接端的温度差，通过减小接触界面的热阻，可以大大提高传热效率，选择良好的热传导介面材料对散热的影响至关重要。（2）LED灯具热对流与热辐射。自然对流依靠的是由空气密度差引起的浮升力，流量一般较小，流体内温度梯度也小，因而其换热效率较低，可通过适当设计灯具散热片间距可增强肋间气流的扰动，使换热系数增大。自然对流依靠温差驱使流体流动和将热量传递给流体，对流速度由温度场产生并反过来又影响温度场。热辐射是以辐射波的形式达到热交换的目的，通过我们前期的试验对比，对散热器和灯具外壳，适当的表面处理，辐射能力可大大增强。散热器与灯具外壳的机械连接完成热传导，整个灯具与空气间的散热依赖于对流和辐射；通过优化散热器结构，结合整个灯具的结构设计，形成垂直自然对流，大大提高散热效率。
4.2结构防水的LED灯具设计
（1）灯具的结构材料尽量采用同种材料或热膨胀系数接近的材料，避免材料因热膨胀系数差距过大，而造成在某个季节两种材料的结合处间隙过大，导致灯具防水失效。（2）采用密封材料密封时，必须做好密封材料的固定，保证密封材料在灯具组装时，不会因为材料不固定导致密封材料预压强度不够造成气密性不好。密封材料的抗拉强度必须大于腔内空气热胀冷缩造成的与腔外压差且抗疲劳强度要好。如果采用密封胶密封，要注意:①密封胶与两种材料的结合力;②必须对打胶部位加防护设计，以防止因密封胶的防护强度不够造成灯具防水失效;③灌封胶配制工艺控制，防止固化或抑制剂配制调配不均，导致灌封胶的长寿性和稳定性变差而造成灯具失效。
5对LED照明产业的期望及建议
LED照明灯具的应用在不断推广,对其自身的技术还有如下几个特殊要求:首先,要稳定LED照明灯具的发光效率,减缓衰减。其次,要维持好LED照明灯具的光色,不能因为使用时间的延长而出现光色的变化。在对LED照明灯具进行设计时,应当竭尽全力优化各项设计,并不断创新和突破陈旧的设计理念,从LED晶片及封装技术上发挥创新意识,特别是针对现阶段LED照明灯具中在光学方面存在的缺陷和障碍,要切实改进和提升不足。提高散热效率,并且不断优化驱动的控制系统,提升配光设计空间,并且不断加大研发工作力度。在设计LED照明灯具时,应当结合实际用途,生产符合使用环境的光源,这样可以有效解决LED光源在照明应用中存在的不足之处,让LED照明灯具得到健康发展。
结语
LED照明灯具在当下的照明领域有着非常广阔的发展空间，其具有较高的发光效率以及较低的能源消耗，因此在对其结构进行设计时要针对其中的不足予以完善，比如在散热外观等方面突破陈旧的设计理念，在LED晶片以及封装技术上来进行创新，进而使得相关行业实现健康发展。
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