智能LED照明系統設計流程探討

　　由于我國已成為繼美國之后的世界第二大電力消費大國，對于用電緊張的地區需要考慮是否引入太陽能光伏供電系統，對于太陽能板的安裝角度問題可以采用通過多類型傳感器融合數字信號跟蹤算法、利用緯度大致估計傾斜度等方法，如下表所示。

表1 太陽能板安裝傾斜度緯度對照表

　　（ 3） 參照元器件參數確定使用類型

　　結合元器件參數指標，選擇不低于最低指標要求的電子元器件，由于LED 光學照明系統屬于熱量影響光輸出的特殊系統，因此需要確認LED的驅動電流和結溫，這個環節需要實際測量而不能完全依賴技術手冊。

　　LED 照明測試參數一般包括光通量（ 單位時間內光源輻射產生視覺響應強弱的能力，單位是流明） ; 照明效率（ 單位是流明每瓦） ; 相關色度（ 與具有相同亮度刺激的顏色最相似的黑體輻射體的溫度，單位是開氏度） ; 顯色指數，白熾燈的顯色指數定義為100，視為理想的基準光源。標準測試系統以8 種彩度中等的標準色樣來檢驗，比較在測試光源下與在同色溫的基準下此8 種標準色樣的偏離程度，以測量該光源的顯色指數，取平均偏差值Ra20 ～ Ra100，以Ra100 為最高，平均色差越大，Ra 值越低。低于Ra20 的光源通常不適于一般用途。

　　由于LED 自身的特點，要有效控制LED 的工作電流，同時降低最高工作環境溫度，否則將縮短LED 的使用壽命。

　　（ 4） 結合實際亮度計算LED 數量及組合方式

　　根據不同的驅動電路驅動負載能力和LED 實際流明量計算出需要的LED 數量。同時需要注意，驅動電路的電氣損失會降低總體照明效果，同時將輸入功率轉化為熱量，而且驅動器的效率會隨負載變化而變化，因此不能隨意改動設計方案的負載數量或連接方式。

　　在選取LED 顆粒時，由于各個廠家的制造工藝的差異致使各個LED 發光強度、驅動電流、承受最大電流以及發熱程度有所差異，容易造成某個LED 的損壞而導致整個照明系統的壽命縮短，因此建議采用動態驅動電路控制LED 陣列，同時盡量采用同廠家同批次的LED 顆粒。

　　在使用陣列LED 時需要注意LED 的組合方式，常用的一般是平面陣列型和圓球陣列型，由于LED 集成在高密度區域，因此要考慮到散熱問題的處理。

　　（ 5） 比較設計方案并權衡成本效益

　　由于LED 照明設計屬于逐步成熟階段，因此在設計時提出至少兩套備用方案，根據實際環境測試情況選擇適當方案，方案間的優勢和劣勢要有互補性。

　　在戶外使用的燈具要考慮達到一定的防塵防水等級，同時考慮到散熱性問題，建議采用導熱板或將燈具外殼設計為類似散熱器的機械結構。

　　另外，LED 戶外照明系統光學特性直接影響其輸出功率、配光曲線和光斑均勻性，在高質量應用方案的制定時需進行光學理論計算、計算機模擬及優化、光學元器件精密加工和模具制造等環節，最終形成具備較好的均勻度，無熱點、眩光和光污染的光學系統。

　　這里需要注意重視照明成本。照明成本不僅涉及燈具的初始生產成本，還涉及燈具正常工作所需消耗能源的成本，當電燈無法正常工作時更換電燈所需的勞動成本。白熾燈的初始成本很低，但它們將電能轉換成光能的效率比較低，而且容易燒壞。計算LED 的照明成本時一般都假定：

　　LED 燈的光輸出降到一半時，LED 燈的使用壽命就終止，因此假定典型LED 燈的壽命是7. 5 萬h而非10 萬h，同時照明成本的計算參量成為生產資料成本、能源損耗成本、生產維護成本以及貨幣流通等資金價值的總和。

　　（ 6） 投入工程實踐并反復論證改進

　　在工程實踐階段，對于PCB 板圖設計要考慮到散熱、防靜電和成本問題。采取樣機內部試驗驗證光學指標、高低溫指標和電氣系統指標后送交第三方（ 例如國家電光源質量監督檢驗中心、國家燈具質量檢測中心等） 測試通過后再定型生產。

　　（ 7） 監督施工環節并定期維護檢測在LED 照明系統工程安裝過程中要注意

　　1） 電源配置。確認輸入電源是直流還是交流、是否配置漏電保護裝置和過載保護裝置。

　　2） 防水結構。在戶外使用的LED 照明系統特別要考慮這類問題。

　　3） 實時監測。安裝前要檢測產品是否破損。

　　4） 控制LED 數量。不允許隨意串接數量。

　　5） 燈具打孔需要認真討論。確保燈具防水、防塵和散熱良好。

　　上述LED 照明系統設計的基本流程以及注意事項是以太陽能光伏LED 路燈為例，但可以將所述設計流程和注意事項應用于其他LED 照明系統設計之中。

　　結束語

　　LED 照明系統作為新型高效固態光源、半導體照明光源具有無污染、壽命長、指向性好及便于運輸等優點，已經廣泛應用于醫院、商場、賓館飯店及學校等場所的照明系統，伴隨著智能電網、物聯網技術及智能監測控制系統的照明應用展現出LED照明系統蓬勃的生命力和廣闊的應用前景。

　　在設計、安裝及使用的過程中結合文中所述LED 照明系統設計流程以及注意事項將會有助于完善LED 照明系統設計方案，提高LED 照明系統設計的安全性和可靠性，加速LED 照明系統的商業化進程。