LED燈具結(jié)構(gòu)介紹及外觀設(shè)計(jì)問(wèn)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(jì)，照明創(chuàng)意、造型設(shè)計(jì)等方面存在一些問(wèn)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(jì)存在的五點(diǎn)問(wèn)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(wèn)題如下：

　　第一，材料表面處理（含電源），難以經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)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(gè)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)性能非常活躍，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(guò)陽(yáng)極氧化處理后其耐腐蝕性能得到大幅提高，但燈具安裝時(shí)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(lái)。在一些污染比較大的地方容易出現(xiàn)酸雨，酸水會(huì)積聚在燈體上的某些縫隙和凹槽里，雨過(guò)天晴后縫隙或凹槽里的酸水的揮發(fā)會(huì)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(huì)使鋁合金的散熱性能大打折扣，而積雪表面上看起來(lái)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(huì)對(duì)燈桿造成巨大的壓力。

　　第二，矩形狀外觀設(shè)計(jì)不符合防風(fēng)阻要求。這里所說(shuō)的矩形狀是指燈具呈近四方體形狀，每個(gè)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(gè)平面垂直吹過(guò)來(lái)時(shí)，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(guò)長(zhǎng)時(shí)間的老化和腐蝕以后，如若在沿海地區(qū)碰上臺(tái)風(fēng)，可能會(huì)有燈桿傾斜或者折彎或者燈具掉落的危險(xiǎn)。

　　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(gè)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(duì)流的時(shí)候。LED燈具的散熱過(guò)程最主要的還是靠散熱器和空氣的對(duì)流換熱，在排除外界風(fēng)力影響下主要靠自然對(duì)流。自然對(duì)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(lái)，通過(guò)這樣不斷循環(huán)把熱量帶走。如果散熱器過(guò)大的話其中間部分的熱空氣上升后傍邊沒(méi)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(duì)比較熱），這樣就會(huì)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?chē)腖ED老化更快，故障率更高。

　　第四，整體設(shè)計(jì)帶來(lái)后期維護(hù)的困難。整體式設(shè)計(jì)是指將燈具整個(gè)光源腔設(shè)計(jì)成一個(gè)不可維護(hù)的整體，或者光源腔和電源腔一起設(shè)計(jì)成一個(gè)不可維護(hù)的整體。近幾年的實(shí)踐說(shuō)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(wú)法維護(hù)的，一般上路以后出現(xiàn)故障在高架車(chē)上沒(méi)法完成維護(hù)任務(wù)，要將整個(gè)燈換下帶回廠家修理。這種方式會(huì)迫使廠家從一個(gè)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(jià)。

　　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(gè)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(guò)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(guò)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(xiǎn)的是如果工人在高架車(chē)上裝燈時(shí)被刮傷可能會(huì)由于本能反應(yīng)將手松開(kāi)，后果將不堪設(shè)想。

　　針對(duì)以上五個(gè)問(wèn)題，本文探討了一些解決方案。對(duì)第一、二個(gè)問(wèn)題，筆者認(rèn)為可以給燈具加一個(gè)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(jì)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(duì)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(duì)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(gè)方向的力，減少燈桿和燈具壓力。

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

　　另外，在設(shè)計(jì)方面，傳統(tǒng)照明在造型設(shè)計(jì)方面積累了多年的經(jīng)驗(yàn)，半導(dǎo)體照明設(shè)計(jì)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(gè)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(jì)。另外，半導(dǎo)體照明的設(shè)計(jì)工程師應(yīng)結(jié)合地域文化開(kāi)發(fā)具有工業(yè)化的又有藝術(shù)品味的設(shè)計(jì)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(jì)的燈具才能更受人們的歡迎，也能讓來(lái)客更了解當(dāng)?shù)氐奶厣＠纾P者幾年前構(gòu)思創(chuàng)意設(shè)計(jì)的“長(zhǎng)空利劍”、“古箏情緣”以及近期構(gòu)思創(chuàng)意設(shè)計(jì)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(shí)，作為照明燈具設(shè)計(jì)師，除精通照明常識(shí)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(jì)中，這樣才能實(shí)現(xiàn)有生命力、有思想的燈具設(shè)計(jì)。

　　筆者認(rèn)為，隨著競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，中國(guó)市場(chǎng)日趨國(guó)際化，很多中小企業(yè)缺乏市場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)和品牌的支撐，應(yīng)走專(zhuān)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(kāi)發(fā)高品質(zhì)、長(zhǎng)壽命、低價(jià)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。