基于LED的高棚灯具的设计挑战与解决方案.doc
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1、基于LED的高棚灯具的设计挑战与解决方案虽然住宅应用的固态照明成为头条新闻,但商业和工业高棚照明应用的独特定位是利用LED的优势。高棚照明由天花板安装的灯具组成,设计用于照亮距离灯具15至25英尺的表面。使用高棚照明的环境远远超出仓库和工厂车间,包括机场大厅,体育场馆和杂货店等公共场所。通常,设施每天24小时都在运行,因此LED可以在运营成本和最小化停机时间方面节省大量成本。为了开发利用这些特性的灯具,照明设计师不仅需要选择合适的发射器,还必须采用系统级方法来解决以LED为中心的挑战,如驱动器设计和热管理。Designlights联盟已为非住宅固定装置制定了以下规范。高棚/低棚灯具高棚过道照明
2、最小光输出(lm)10,000 10,000区域流明强度30:20-5050 :20-5030:0-20最低灯具效率(lm/W)70 60允许的相关色温5,700K6,500K表1:非住宅灯具的照明规格。设计挑战高棚照明给设计师带来了许多挑战。高输出流明规格需要大量的LED阵列,这会产生大量的热量。驱动程序拓扑必须能够处理数百个设备,同时保持轻量,经济且尽可能高效。靠近天花板,通常靠近HVAC管道,固定装置可能承受高于正常的环境温度,几乎没有空间进行对流冷却。此外,许多设施对光分布有非常具体的要求,这可能需要光束整形元件。高棚照明的最初趋势是朝向更少数量的高亮度LED。后来,设计人员开始切换到
3、非常大的低功率LED阵列,降低了成本和散热。然而,这些好处付出了代价:使用更多的LED会使驱动器设计复杂化并增加故障点。目前,趋势似乎正在回归使用高亮度设备,如Cree的XM-L。 XM-L在100 lm/W时产生高达1,000 lm的压力。它的热阻为2.5C/W,简化了热量管理,125视角可以更容易地产生所需的光分布。确定达到目标所需的器件数量来自灯具Lf的流明,用户需要首先确定光学和热损耗后Lreq所需的总流明:Lreq = Lf/(EoET)其中Eo是光学效率,ET是热效率但是,仅仅选择LED的数量是不够的。特别是对于高棚照明应用,必须将灯具设计作为系统级任务,从一开始就考虑电源和驱动器
4、设计,光学设计和热管理。例如,在他们最终完成LED阵列之后推迟考虑当前光源的设计人员冒着无法找到合适电子设备的风险,这种错误会增加成本并延迟上市时间。阵列可以由两种类型的驱动程序驱动:集成,单级驱动程序和双级驱动程序。单级驱动器在一个单元中集成了AC/DC电源和LED驱动器。例如,来自Recom Power的RACD60系列单级LED驱动器可以产生高达4.2 A的电流,精度为5,可驱动多达6个XM-L器件。这些单元可用作恒定电压或恒定电流源,并提供优于0.9的功率因数校正。虽然单级驱动程序具有简单的优点,但它们可能很大。两级设计可为尺寸和重量都很重要的高棚灯具提供更好的解决方案。两级设计涉及连
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