一種可拼接組合的防眩光LED全彩投光燈設計方案

秦蓮燕

摘 要：本設計方案涉及一種可拼接組合的防眩光LED全彩投光燈設計方案。外觀簡約小巧，防水防潮性能優異，散熱性能好。擁有獨特的內置防眩光格柵設計，有效的減少了燈具眩光對人體眼睛造成的不適，減少了光污染。因為發光面為光滑的鋼化玻璃，極大的降低了因樹葉，粉塵等雜物堆積造成的光線遮擋的可能性，有效的提高了燈具的發光效率，日常清理維護方便。特別是此款燈具相互之前擁有可拼裝性，客戶可根據功率要求，進行數量及排列方式上的組合。極大的降低了開模費用，并且更能滿足客戶的需求。采用RGBW四合一進口發光二極管做光源，混光效果好，色彩純正細膩。

關鍵詞：拼裝組合;防眩光;易維護;燈光渲染

1 技術領域

本設計方案涉及景觀照明技術領域，涉及一種可拼接組合的防眩光LED全彩投光燈概念。

2 背景技術

隨著現代化建設的步伐日益加快，城市面貌正在發生著翻天覆地的變化，人們的夜生活越來越豐富多彩，夜間景觀也就

成為城市繁榮與活力的標志。一個城市的夜景照明建設越來越體現了一個城市發展的重要縮影。但隨著LED產品的廣泛應用，伴隨的問題也逐漸突出。如：單色LED燈不能更好的渲染氣氛、突出被照物，還有LED燈具亮度不合適或眩光值超標，造成的光污染，影響人們的身體健康，同時也影響著人們的日常生活。行業內很多設計師也注意到了這些問題，給燈具設計了防眩光罩，但幾乎都是外置的防眩光罩，當用外置防眩光罩的投光燈進行照樹時，常常會因樹葉或其它物體堆積在防眩光罩上，甚至卡在防眩光罩里，造成燈具光線被遮擋甚至因為燈具長時間照射，溫度升高而引發火災。市面上的投光燈，要么用6063鋁型材做，要么用ADC12壓鑄鋁做，用鋁型材做的，不是長方形就是正方形，樣式呆板。而用ADC12壓鑄鋁做的，前期開模成本具大，因為每種功率都需開一套模，一個系列做下來，開模費用可達上百萬。對于小公司是無法承受這樣的風險的。

鑒于上述問題，本文提出一種可任意組合的防眩光LED投光燈設計方案，不僅能有效降低眩光給眼睛造成的傷害，而且一個系列下來，只需開一套模具，就能滿足客戶不同功率的需求，而且客戶還可根據自己的喜好對燈具進行排列組合。

3 設計方案內容

3.1 設計思路：本方案中的投光燈是全彩LED燈具，設計方案如下（圖1）：

我們將方案分為光電部分，驅動部分和結構部分。包括發光模塊，恒壓轉恒流DC/DC模塊，信號解碼模塊，DMX512控制協議，驅動電源模塊。發光模塊與恒壓轉恒流模塊連接，恒壓轉恒流模塊與信號解碼模塊連接，信號解碼模塊與DMX512控制協議連接，DMX512控制協議與驅動電源連接。工作原理是：驅動電源給整個電路供電，先把協議程序寫進DMX512，然后DMX512把程序傳輸給解碼模塊，解碼模塊分解程序，把分解后的程序傳輸給恒壓轉恒流模塊里的PWM端口，以此改變電流的大小來控制燈具的發光亮度。

光電部分再細分就是關鍵元器件選型及電路板設計。而結構部分則可細分為燈具散熱器設計及熱模擬，防水防潮設計，防眩光格柵設計及安裝支架設計。本設計方案的目的是提供一款可任意組合的防眩光LED投光燈，同時以全彩發光二極管RGBW混色渲染被照物，突出被照物，創造出空間感、時間感，塑造被照物的外部形象，進行全方位的視覺環境的燈光設計，所要解決的技術問題是：降低燈具眩光值，讓燈具日常維護方便，讓燈具擁有可拼裝組合的結構，降低前期開模的資金投入，讓被照物呈現不同的色彩。

3.2 光電設計：發光模塊包括發光二極管，透鏡，鋁基板。發光二極管使用知名國外品牌CREE四合一燈珠，此燈珠混光效果好，在低亮度下更好的灰階顯示表現，四合一燈珠在產品視覺體驗和可靠性上增強，高度克服單棵LED顯示像素顆粒化現象。透鏡改變LED光強分布起到二次配光作用，運用于不同場景，如照樹，照山體等，可根據客戶需求選擇不同的出光角度，角度范圍3-120度;LED的電路板采用鋁基板，散熱性能好，能把溫度很快的傳輸到散熱器上，降低模塊運行溫度，延長燈具使用壽命。2

3.3 驅動設計：驅動部分包括恒壓轉恒流DC/DC模塊，解碼模塊，DMX512協儀控臺，驅動電源模塊。DC/DC恒壓轉恒流應用高效率MBI661芯片，降壓型恒流輸出，恒流驅動燈珠的優勢之一是避免燈珠壓降不一致引起電流的大變化，確保每個LED亮度、色度保持一致，達到無頻閃，并采用PWM調光方法可實現256級調光從而實現全彩變換;信號解碼模塊使用明瑞的MR-DMX05芯片，此芯片支持標準的USITT DMX512/1990協議，其中優勢是支持3-6通道自帶PWM 65536級輸出，還可通過其他型號的驅動芯片來實現12通道至128通道的DMX512控制協議，通過控制器調整灰度級、伽瑪曲線、單個芯片帶載通道數、輸出反相等參數。

3.4結構設計：

3.4.1散熱器設計及熱模擬：因為本方案是可拼裝組合的，所以單盞燈具功率須按最小的來設計，具體數值可根據市場調研及公司投光燈的需求情況統計得出。在此我按功率為12瓦來設計，設計前需大概計算一下散熱器所需的散熱表面積是多少，一般情況1W需要4000-6000平方毫米的散熱面積。計算好大致的散熱面積后，再配合透鏡數量及尺寸，來確定散熱器的最小尺寸。所設計出來的散熱器不僅要滿足散熱要求，還需具備可拼裝組合功能，設計好后還需進行熱模擬驗證。

3.4.2 防水防潮設計：本方案的投光燈為景觀亮化燈具，為戶外燈具，防護等級必須IP65以上。不僅如此，燈具一開一關的時候，或大熱天突然下大雨時，一冷一熱，燈具內部形成氣壓差，很容易形成水霧，然后聚集成水滴，造成燈具損壞。所以設計時需增加防水透氣閥，用來平衡燈具內外氣壓。同時為了檢測燈具的氣密性，生產過程中可將透氣閥換為氣嘴做為進氣口充氣，測試合格后再裝回透氣閥，以保證產品出廠合格率100%。

3.4.3 防眩光格柵設計：為了防止因格柵反光造成二次眩光，所以格柵的材質選用或表面處理需特別注意，不能做成能反光的亮面，需做成只能漫反射的啞光面。格柵高度尺寸可根據所選透鏡的發光角度來確定，既能防止眩光對眼睛的傷害，又不能影響燈具的正常功能照明。因為此格柵是裝在燈具內部，具體是裝在透鏡之上，所以格柵還需具備有透鏡壓板的功能。如（圖3）

參考文獻：

[1] 方福波 劉有源 陳定方.DMX512控制協議及其實現[J]， 《照明工程學報》2002年 第3期 58-61頁 共4頁

[2] 馬振輝 黃金亮 殷鏢 顧永軍 陳冠羽.LED散熱鋁基板用導熱介質材料的制備與性能研究[J]， 《工程塑料應用》2011年 第12期 50-53頁 共4頁

[3]馮巧波 朱瑞 唐國安 張佳杰 張建平 陳曉 . 熱沉對LED燈具散熱性能的影響[J] 《照明工程學報》2014年 第3期 80-83頁 共5頁

（桂林海威科技股份有限公司，廣西 桂林 541004）