分析LED灯具的设计原则

分析的设计原则。随着人们节能环保意识的增强，LED灯具成本的不断下降，采用LED作为光源的灯具以其发光效率高、无汞污染、寿命长的特点，在市场上攻城掠地，销量成几何级数增长。 对前景的美好预期吸引着众多的公司，包括传统的照明公司以及主营消费类电子产品的公司，都义无反顾的投身其中。

在国内，我们一直强调灯具产品为了响应个性化的需要，所以我们的灯具设计去同求异，追求新、奇、特，导致市场上缺少大批量制造的灯具产品。 排前三位的灯具公司其市场份额不足10%，产业缺少规模优势，厂家生产成本居高不下，最终用户难以选择。 而灯具产品的需求真的是个性化的市场吗？追求个性差异化如手机产品，为何品牌集中度如此之高呢？其原因在于一个成熟的完全竞争市场，排名前三位的公司其市场份额合计往往超过60%，这些市场的强者形成了事实上产业标准。

lithonia lighting公司是美国灯具市场的领导者，我们的交流直接驱动芯片应用在LED筒灯、LED吸顶灯等系列产品中，在与lithonia公司合作设计的过程中，我们深深地被传统照明公司的设计理念所折服。 在此以一款在HomeDepot销售的吸顶灯为例，对其进行分析。

1 产品概述

打开HomeDepot吸顶灯外罩，灯具组成十分简洁，LED光源与驱动集成在一块板上，紧紧固定在铸铝外壳上以散热，灯板的上方，加了透明的保护透镜单元，上面设有锁紧装置，以固定灯罩。

安装方式

HomeDepot吸顶灯外边的扩散罩可以用手逆时针旋转打开，采用随灯具所附的两个螺丝，从正面旋入，固定在天花板或墙壁上的标准接线盒内。 导线连接用所附的三个旋转接线帽，把L N PE线两两紧固在一起。

2 遵循传统

Lithoinia在灯具设计方面有着深厚的经验积累，深知哪些因素必须沿袭传统，是不可变通和创新的。

（1）安全规定

由于LED光源和驱动板集成在一块PCB板上，直接外接交流电即可。 灯板的设计采用0.6mm的FR4板，双面布板，灯板下方采用导热绝缘硅胶垫，紧固在外壳上，灯板上的走线严格遵守爬电距离的要求。 由于是有PE线的一类灯具，其灯具绝缘耐压要求为1kV，采取了绝缘硅胶垫的方法，可以轻松通过4kV的耐压测试。 灯板上带有交流高压，为了在安装时避免接触到灯板，灯板上方添加了透明的保护透镜，只留出两个固定孔位置，以保障在安装时的安全，该材料采用PMMA材料，满足防火等级，绝缘以及透光度的要求。

（2）安装方式

LED吸顶灯采用吸顶式安装，安装孔位隐藏在灯罩下，安装好后，灯具无缝贴在天花板上，白色的外壳与天花板融为一体。 安装孔位兼容美国家庭用户采用的标准接线盒，安装方式和传统的吸顶灯安装方式一致，在美国这样一个高劳动力成本的市场，用户可以做到轻松自己安装。

（3）控制方式

LED吸顶灯支持调光，兼容市场上传统的为白炽灯设计的墙壁式可控硅调光器，包装上列出了支持的调光器系列型号，包括Lutron: DVELV 300P, Skylark 300P, NTELV 300, NLV 600 Leviton: 6633P, IPL06, 6674P, IPE04, Tramatron 600W Synergy: ISP 120 600 等市场主流产品。 用户不需要进行线路改造，即插即用方式，在原有的线路结构上安装到位，免除了重复投资与麻烦的安装。

3 创新变革

采用LED最为灯具光源，由于其体积小巧、驱动方式多种多样、控制方式灵活，使LED灯具可区别传统灯具分别从以下几方面进行创新性设计。

（1）长寿命设计

LED吸顶灯采用了交流直接驱动，去掉了导致LED寿命瓶颈的电解电容与变压器，驱动芯片有着优秀的瞬态响应，能快速抑制电网脉冲引起的突变电流，驱动器的寿命可以真正与LED寿命匹配。 驱动芯片的工作温度范围从-40℃~120℃，应对各种复杂环境。 在良好的散热管理系统下，LED灯具寿命可以达到50000小时以上。 在homedepot的网站上，厂家提供了5年的质量保证。

（2）驱动电源

白炽灯泡耗能高而且寿命短，荧光灯的市场应用因此而增长。 LED照明技术一直在进步，最初是使用分立元件，紧接着是采用依赖多级电力转换的DC 解决方案。 如今，AC LED驱动器技术实现了一些创新，包括无需使用多级电力转换并避免了随之而来的一些问题，因此AC LED照明具备了可行性，它不仅降低了系统整体成本和尺寸，还具有卓越的能效。 LED照明的关键要求:成本、功率因数、安全性和EMI认证、简化设计、降低产品开发成本并缩短产品入市时间、可制造性，采用交流直接驱动均可满足。 采用CL2012芯片的交流直接驱动方案，有着优异的电源参数指标。 整体THD约为12，不加外部滤波器可以通过EMC标准，功率因数0.98以上。 图3为参考原理图，整个电源可用贴片元件实现。

（3）轻薄造型

驱动电源可采用全贴片的方式，一方面使高效率批量制造成为可能，并且带来了轻薄的设计。 整灯厚度只有4.4cm，驱动和LED灯珠集成一体化，免去了大体积的电解电容和变压器，灯具不再与传统的灯具一样电源驱动和光源独立的方式。 一体化的设计去掉了笨重大体积的电源，而且提高了可制造性。 别具匠心的轻薄设计造型，在第一时间引起消费者的注意，可以适用在不同的安装场合。

（4）系列化

尽管设计LED产品的LED部分要涉及光学、可制造性和成本，设计出能满足前述标准的电源则更难。 在LED照明系统的电源设计领域，技能熟练、经验丰富的人才匮乏。 传统的电源设计人员不一定能做出适合市场的最佳设计方案。 设计低成本和低EMI排放的电源需要具备专业的知识。 在采用DC解决方案的LED电源里，元件数量非常多，因此它的内部设计很复杂。 交流直接驱动设计变得容易的多，采用交流直接驱动方案，单片芯片支持的功率可以达到30W，只需要调整几个外围电阻就可以适应不同的功率要求。 Lithonia基于交流直接驱动方案，开发了10几种系列产品，功率从8~30W不等，包括筒灯与吸顶灯产品。

（5）可制造性

可制造性是指以相对简单的方式生产出具有最低成本和最高可靠度的商品的能力。 可制造性设计就是设计产品，使其可以轻松地方法生产出来。 较高的可制造性使得工厂能以较低的成本、快速地建成，更多的公司也能参与到市场中来，因此最终促使一款产品或一项技术能够快速应用。 LED灯具的可制造性包括制造过程复杂度、设备复杂度、以及工厂的建造成本、采购及运营成本。 从各方面来讲，交流直接驱动系列产品凭借组件数量少和系统设计简单优势，带来了比DC解决方案更高的可制造性。

4 用户评论

在HomeDepot的用户评论区域，这款市场售价为29.9美金的LED吸顶灯收获了众多的好评。 比如：Exceeded All Expectations（超过了所有的期望），Easy to install, very bright（容易安装，非常明亮）Great Light, Been waiting for this（很好的灯具，一直在等待这个）。

5 总结

LED灯具本质上还是灯具，不可能跳出传统灯具长期以来的市场规则，LED灯具跨越电、光、热、结构多学科，具备创新的无限可能。 一款优秀的设计，往往完美地平衡了传统与创新，给人似曾相识又眼前一亮的感觉，以亲和力的外观和优异的性能，而不是低价格来赢得市场。

按照上面介绍的知识，相信会有不少的收获，后期也希望您能够继续关注我们官网，了解更多、新疆照明工程的知识。期待您登录官网进行了解。