LED燈具結(jié)構(gòu)介紹及外觀設(shè)計問題解析

LED路燈的應(yīng)用受到諸多企業(yè)的關(guān)注與青睞，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計，照明創(chuàng)意、造型設(shè)計等方面存在一些問題，給業(yè)主的使用與挑選造成了不小的困惑。本文論述了LED燈具結(jié)構(gòu)及外觀設(shè)計存在的五點(diǎn)問題并提出了相應(yīng)的解決方案，當(dāng)前市面上單一的“裸體”路燈存在的主要問題如下：

　　第一，材料表面處理（含電源），難以經(jīng)受長時間惡劣環(huán)境的侵蝕。所謂的“裸體”路燈一般是散熱器直接裸露在外面的路燈。有些廠家認(rèn)為這樣更有利于散熱，但這樣的前提是燈具必須安裝在一個比較干凈、不受外界惡劣條件影響的環(huán)境中，而實(shí)際應(yīng)用中燈具都是直接安裝在戶外，可能遭遇酸雨、沙塵暴、暴雪、暴曬等各種惡劣環(huán)境。其次，由于鋁合金比重較小，散熱性能優(yōu)越，所以LED路燈的散熱器一般都選用鋁合金，但鋁合金的化學(xué)性能非?；钴S，極易和酸堿發(fā)生反應(yīng)，暴露在空氣中也非常容易氧化。雖然經(jīng)過陽極氧化處理后其耐腐蝕性能得到大幅提高，但燈具安裝時仍不可能保證氧化膜不受到破壞，當(dāng)氧化膜受到破壞后，鋁合金活躍的化學(xué)性能就能表現(xiàn)出來。在一些污染比較大的地方容易出現(xiàn)酸雨，酸水會積聚在燈體上的某些縫隙和凹槽里，雨過天晴后縫隙或凹槽里的酸水的揮發(fā)會腐蝕燈體，受腐蝕的燈體不僅影響美觀、散熱，更影響機(jī)械性能。另外，“裸體”式的路燈由于散熱器本身的結(jié)構(gòu)特性致使它非常容易積累沙塵和雪。覆蓋在散熱器上的灰塵會使鋁合金的散熱性能大打折扣，而積雪表面上看起來更利于散熱，但實(shí)際上在寒冷的天氣里燈具的散熱是足夠的，大量的積雪反而會對燈桿造成巨大的壓力。

　　第二，矩形狀外觀設(shè)計不符合防風(fēng)阻要求。這里所說的矩形狀是指燈具呈近四方體形狀，每個面都呈大面積的平面。這樣的平面比較好受力，當(dāng)風(fēng)力從某個平面垂直吹過來時，其平面不能將風(fēng)力分化，從而給燈桿及燈具固定結(jié)構(gòu)造成壓力。這種壓力在一般情況下表現(xiàn)不明顯，但當(dāng)燈具燈桿經(jīng)過長時間的老化和腐蝕以后，如若在沿海地區(qū)碰上臺風(fēng)，可能會有燈桿傾斜或者折彎或者燈具掉落的危險。

　　第三，熱島效應(yīng)致LED路燈故障率高。熱島效應(yīng)主要是指城市氣溫較四周郊區(qū)為高，好像一個溫暖的島嶼分布于農(nóng)村較涼的“海洋”之中，這種現(xiàn)象稱為熱島效應(yīng)。其實(shí)在較大的LED路燈散熱器上也存在這種現(xiàn)象，尤其是單純靠自然對流的時候。LED燈具的散熱過程最主要的還是靠散熱器和空氣的對流換熱，在排除外界風(fēng)力影響下主要靠自然對流。自然對流是靠和散熱器接觸的冷空氣被散熱器加熱后自然上升，旁邊的冷空氣繼續(xù)補(bǔ)充進(jìn)來，通過這樣不斷循環(huán)把熱量帶走。如果散熱器過大的話其中間部分的熱空氣上升后傍邊沒有足夠的冷空氣可以補(bǔ)充（旁邊也有光源在發(fā)熱，空氣也相對比較熱），這樣就會導(dǎo)致中間部分散熱效率下降，溫度升高，形成熱島效應(yīng)。熱島中心的LED比周圍的LED老化更快，故障率更高。

　　第四，整體設(shè)計帶來后期維護(hù)的困難。整體式設(shè)計是指將燈具整個光源腔設(shè)計成一個不可維護(hù)的整體，或者光源腔和電源腔一起設(shè)計成一個不可維護(hù)的整體。近幾年的實(shí)踐說明LED燈具不可能做到免維護(hù)。而這種整體式燈具恰恰是無法維護(hù)的，一般上路以后出現(xiàn)故障在高架車上沒法完成維護(hù)任務(wù)，要將整個燈換下帶回廠家修理。這種方式會迫使廠家從一個制造商變成兼?zhèn)渲圃焐毯头?wù)商的角色，需要付出巨大的代價。

　　第五，棱角鋒利的裸體散熱塊，不符合燈具安全標(biāo)準(zhǔn)要求。棱角鋒利是指燈體某些金屬零部件出現(xiàn)多個銳利的尖角。這種尖角的存在至少有三點(diǎn)弊處。其一，加工及搬運(yùn)過程難以保護(hù)，容易卷曲。其二，表面處理困難，不管是電鍍還是噴塑，工件本身都要帶電，在尖角處容易出現(xiàn)“聚電”現(xiàn)象，或者導(dǎo)致該處燒壞，或者導(dǎo)致涂層（鍍層）過厚。其三，容易傷及操作工人，某些廠家的燈因棱角太鋒利導(dǎo)致轉(zhuǎn)配工人經(jīng)常被刮破手，更危險的是如果工人在高架車上裝燈時被刮傷可能會由于本能反應(yīng)將手松開，后果將不堪設(shè)想。

　　針對以上五個問題，本文探討了一些解決方案。對第一、二個問題，筆者認(rèn)為可以給燈具加一個流線型的上蓋，流線型的上蓋不要有大面積的平面，并且最好是中間高，周邊低。當(dāng)然蓋子上要有設(shè)計合理的散熱孔和導(dǎo)流面。這樣有4點(diǎn)好處：第一，蓋子可以減輕暴曬的紫外線對散熱器表面保護(hù)層的破壞；第二，流線型的形狀不利于雨水在上面停留積聚，能大部分的水直接導(dǎo)向地面，減少酸堿物質(zhì)對燈具的腐蝕；第三，流線型面能大幅減少積聚在上面的沙塵和雪，利于散熱也減少燈桿和燈具壓力；第四，流線型面能將風(fēng)力分化成多個方向的力，減少燈桿和燈具壓力。

　　對第三、四個問題筆者建議將燈具“化整為零”,放棄整體式設(shè)計，改為模塊化設(shè)計。對第五個問題建議燈具設(shè)計工程師站在操作工人的角度考慮，在設(shè)計中盡量關(guān)注細(xì)節(jié)性的問題。

　　另外，在設(shè)計方面，傳統(tǒng)照明在造型設(shè)計方面積累了多年的經(jīng)驗(yàn)，半導(dǎo)體照明設(shè)計工程師要吸取傳統(tǒng)照明的精髓。與傳統(tǒng)照明相比，LED光源具有個頭小，陣列方式靈活的特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)多樣的、精美的產(chǎn)品設(shè)計。另外，半導(dǎo)體照明的設(shè)計工程師應(yīng)結(jié)合地域文化開發(fā)具有工業(yè)化的又有藝術(shù)品味的設(shè)計產(chǎn)品。地方都有自己獨(dú)特的地域文化和風(fēng)情，只有根據(jù)地方特色設(shè)計的燈具才能更受人們的歡迎，也能讓來客更了解當(dāng)?shù)氐奶厣＠?，筆者幾年前構(gòu)思創(chuàng)意設(shè)計的“長空利劍”、“古箏情緣”以及近期構(gòu)思創(chuàng)意設(shè)計的“UFO”、“拳擊手”、“葫蘆娃”等得到了眾多客戶及同行的青睞。

　　與此同時，作為照明燈具設(shè)計師，除精通照明常識外，也應(yīng)不斷的提高自身的綜合素質(zhì)，深入生活，懂得發(fā)現(xiàn)、感受生活的美，把情感融入作品設(shè)計中，這樣才能實(shí)現(xiàn)有生命力、有思想的燈具設(shè)計。

　　筆者認(rèn)為，隨著競爭日益加劇，中國市場日趨國際化，很多中小企業(yè)缺乏市場網(wǎng)絡(luò)和品牌的支撐，應(yīng)走專業(yè)化發(fā)展之路，注重產(chǎn)品品質(zhì)。企業(yè)的發(fā)展重心放在如何開發(fā)高品質(zhì)、長壽命、低價格的產(chǎn)品上，才能創(chuàng)造消費(fèi)者、企業(yè)與政府多贏的局面。