一种可拼接组合的防眩光LED全彩投光灯设计方案

秦莲燕

摘 要：本设计方案涉及一种可拼接组合的防眩光LED全彩投光灯设计方案。外观简约小巧，防水防潮性能优异，散热性能好。拥有独特的内置防眩光格栅设计，有效的减少了灯具眩光对人体眼睛造成的不适，减少了光污染。因为发光面为光滑的钢化玻璃，极大的降低了因树叶，粉尘等杂物堆积造成的光线遮挡的可能性，有效的提高了灯具的发光效率，日常清理维护方便。特别是此款灯具相互之前拥有可拼装性，客户可根据功率要求，进行数量及排列方式上的组合。极大的降低了开模费用，并且更能满足客户的需求。采用RGBW四合一进口发光二极管做光源，混光效果好，色彩纯正细腻。

关键词：拼装组合;防眩光;易维护;灯光渲染

1 技术领域

本设计方案涉及景观照明技术领域，涉及一种可拼接组合的防眩光LED全彩投光灯概念。

2 背景技术

随着现代化建设的步伐日益加快，城市面貌正在发生着翻天覆地的变化，人们的夜生活越来越丰富多彩，夜间景观也就

成为城市繁荣与活力的标志。一个城市的夜景照明建设越来越体现了一个城市发展的重要缩影。但随着LED产品的广泛应用，伴随的问题也逐渐突出。如：单色LED灯不能更好的渲染气氛、突出被照物，还有LED灯具亮度不合适或眩光值超标，造成的光污染，影响人们的身体健康，同时也影响着人们的日常生活。行业内很多设计师也注意到了这些问题，给灯具设计了防眩光罩，但幾乎都是外置的防眩光罩，当用外置防眩光罩的投光灯进行照树时，常常会因树叶或其它物体堆积在防眩光罩上，甚至卡在防眩光罩里，造成灯具光线被遮挡甚至因为灯具长时间照射，温度升高而引发火灾。市面上的投光灯，要么用6063铝型材做，要么用ADC12压铸铝做，用铝型材做的，不是长方形就是正方形，样式呆板。而用ADC12压铸铝做的，前期开模成本具大，因为每种功率都需开一套模，一个系列做下来，开模费用可达上百万。对于小公司是无法承受这样的风险的。

鉴于上述问题，本文提出一种可任意组合的防眩光LED投光灯设计方案，不仅能有效降低眩光给眼睛造成的伤害，而且一个系列下来，只需开一套模具，就能满足客户不同功率的需求，而且客户还可根据自己的喜好对灯具进行排列组合。

3 设计方案内容

3.1 设计思路：本方案中的投光灯是全彩LED灯具，设计方案如下（图1）：

我们将方案分为光电部分，驱动部分和结构部分。包括发光模块，恒压转恒流DC/DC模块，信号解码模块，DMX512控制协议，驱动电源模块。发光模块与恒压转恒流模块连接，恒压转恒流模块与信号解码模块连接，信号解码模块与DMX512控制协议连接，DMX512控制协议与驱动电源连接。工作原理是：驱动电源给整个电路供电，先把协议程序写进DMX512，然后DMX512把程序传输给解码模块，解码模块分解程序，把分解后的程序传输给恒压转恒流模块里的PWM端口，以此改变电流的大小来控制灯具的发光亮度。

光电部分再细分就是关键元器件选型及电路板设计。而结构部分则可细分为灯具散热器设计及热模拟，防水防潮设计，防眩光格栅设计及安装支架设计。本设计方案的目的是提供一款可任意组合的防眩光LED投光灯，同时以全彩发光二极管RGBW混色渲染被照物，突出被照物，创造出空间感、时间感，塑造被照物的外部形象，进行全方位的视觉环境的灯光设计，所要解决的技术问题是：降低灯具眩光值，让灯具日常维护方便，让灯具拥有可拼装组合的结构，降低前期开模的资金投入，让被照物呈现不同的色彩。

3.2 光电设计：发光模块包括发光二极管，透镜，铝基板。发光二极管使用知名国外品牌CREE四合一灯珠，此灯珠混光效果好，在低亮度下更好的灰阶显示表现，四合一灯珠在产品视觉体验和可靠性上增强，高度克服单棵LED显示像素颗粒化现象。透镜改变LED光强分布起到二次配光作用，运用于不同场景，如照树，照山体等，可根据客户需求选择不同的出光角度，角度范围3-120度;LED的电路板采用铝基板，散热性能好，能把温度很快的传输到散热器上，降低模块运行温度，延长灯具使用寿命。2

3.3 驱动设计：驱动部分包括恒压转恒流DC/DC模块，解码模块，DMX512协仪控台，驱动电源模块。DC/DC恒压转恒流应用高效率MBI661芯片，降压型恒流输出，恒流驱动灯珠的优势之一是避免灯珠压降不一致引起电流的大变化，确保每个LED亮度、色度保持一致，达到无频闪，并采用PWM调光方法可实现256级调光从而实现全彩变换;信号解码模块使用明瑞的MR-DMX05芯片，此芯片支持标准的USITT DMX512/1990协议，其中优势是支持3-6通道自带PWM 65536级输出，还可通过其他型号的驱动芯片来实现12通道至128通道的DMX512控制协议，通过控制器调整灰度级、伽玛曲线、单个芯片带载通道数、输出反相等参数。

3.4结构设计：

3.4.1散热器设计及热模拟：因为本方案是可拼装组合的，所以单盏灯具功率须按最小的来设计，具体数值可根据市场调研及公司投光灯的需求情况统计得出。在此我按功率为12瓦来设计，设计前需大概计算一下散热器所需的散热表面积是多少，一般情况1W需要4000-6000平方毫米的散热面积。计算好大致的散热面积后，再配合透镜数量及尺寸，来确定散热器的最小尺寸。所设计出来的散热器不仅要满足散热要求，还需具备可拼装组合功能，设计好后还需进行热模拟验证。

3.4.2 防水防潮设计：本方案的投光灯为景观亮化灯具，为户外灯具，防护等级必须IP65以上。不仅如此，灯具一开一关的时候，或大热天突然下大雨时，一冷一热，灯具内部形成气压差，很容易形成水雾，然后聚集成水滴，造成灯具损坏。所以设计时需增加防水透气阀，用来平衡灯具内外气压。同时为了检测灯具的气密性，生产过程中可将透气阀换为气嘴做为进气口充气，测试合格后再装回透气阀，以保证产品出厂合格率100%。

3.4.3 防眩光格栅设计：为了防止因格栅反光造成二次眩光，所以格栅的材质选用或表面处理需特别注意，不能做成能反光的亮面，需做成只能漫反射的哑光面。格栅高度尺寸可根据所选透镜的发光角度来确定，既能防止眩光对眼睛的伤害，又不能影响灯具的正常功能照明。因为此格栅是装在灯具内部，具体是装在透镜之上，所以格栅还需具备有透镜压板的功能。如（图3）

参考文献：

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[2] 马振辉 黄金亮 殷镖 顾永军 陈冠羽.LED散热铝基板用导热介质材料的制备与性能研究[J]， 《工程塑料应用》2011年 第12期 50-53页 共4页

[3]冯巧波 朱瑞 唐国安 张佳杰 张建平 陈晓 . 热沉对LED灯具散热性能的影响[J] 《照明工程学报》2014年 第3期 80-83页 共5页

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