郭芳 曹帆

摘要：本分析了現(xiàn)有大功率LED燈具的造型特點(diǎn)，探尋了大功率LED燈具造型設(shè)計的制約因素，力圖尋找LED新技術(shù)與燈具造型設(shè)計的結(jié)合點(diǎn)，提出大功率LED燈具造型設(shè)計思路。

關(guān)鍵詞：大功率LED；造型；散熱

1.引言

近年來，大功率LED光源技術(shù)因其環(huán)保、節(jié)能、壽命長等特點(diǎn)，逐漸突破了指示、顯示等功能性元件的應(yīng)用領(lǐng)域，而轉(zhuǎn)向了對外型要求較高的路燈、景觀燈以及室內(nèi)裝飾性燈具產(chǎn)品，成為了現(xiàn)代照明領(lǐng)域的主要光源之一。然而在燈具應(yīng)用轉(zhuǎn)型的過程當(dāng)中，生產(chǎn)廠家依然沿用以技術(shù)為主的設(shè)計思想，致力于產(chǎn)品的內(nèi)部機(jī)構(gòu)、元器件組裝以及節(jié)能技術(shù)的研究，忽視了產(chǎn)品的外觀設(shè)計，僅僅通過模仿、沿襲和仿造等方式處理產(chǎn)品的外型。這種“重技術(shù)、輕外觀”的設(shè)計思想忽視了燈具使用的環(huán)境因素和設(shè)計的美觀性，導(dǎo)致市場上的大功率LED燈具的外型粗制濫造、千篇一律、缺乏個性，嚴(yán)重阻礙了大功率LED燈具在裝飾性燈具領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用。

因而認(rèn)清問題，改變以技術(shù)為主導(dǎo)的傳統(tǒng)設(shè)計模式，應(yīng)用工業(yè)設(shè)計手段，結(jié)合大功率LED光源特點(diǎn)，將燈具的外型設(shè)計與功能原理、結(jié)構(gòu)等技術(shù)因素相結(jié)合，全面考慮燈具的使用環(huán)境與裝飾要素，探討新的外觀設(shè)計思路，成為大功率LED燈具設(shè)計中的重要問題。

2.現(xiàn)有大功率LED燈具的外觀設(shè)計分析

現(xiàn)有大功率LED燈具造型體現(xiàn)了以下幾個方面的特點(diǎn)：

1）模仿性

現(xiàn)有在大功率LED燈具主要應(yīng)用于道路照明、室內(nèi)照明、隧道工礦照明以及投光洗墻等特殊照明領(lǐng)域。燈具制造之初，各個廠家在外型上以模仿為主。比如大功率LED路燈設(shè)計模仿傳統(tǒng)高壓鈉燈的“蛇頭”形狀，大功率LED燈泡模仿傳統(tǒng)的球形燈泡，大功率LED射燈和手電均可以在傳統(tǒng)市場上找到與之相似的外型。更有甚者，直接將大功率LED燈板或集成的光源嵌入傳統(tǒng)的整燈外殼，以組成各種各樣的大功率LED燈具。雖然，這種模仿與沿襲設(shè)計方式繼承了傳統(tǒng)燈具的造型語義，在不知不覺間使LED節(jié)能技術(shù)逐步取代了傳統(tǒng)的照明技術(shù)，贏得了市場的青睞。但是，它缺容易讓人忽略了大功率LED照明技術(shù)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與造型優(yōu)勢。

2）技術(shù)性

受到大功率LED光源技術(shù)的散熱與聚散光等技術(shù)條件的制約，大功率LED燈具基本上形成了“芯片一鋁基板一散熱器三層結(jié)構(gòu)模式”，即先將芯片封裝在鋁基板上形成LED光源模塊，然后將光源模塊安置在散熱器上制造成大功率LED照明燈具。這種結(jié)構(gòu)模式的優(yōu)勢是組裝方式簡單，不足之處在設(shè)計造型與應(yīng)用推廣受到了散熱技術(shù)的限制。同時散熱技術(shù)的限制也對大功率LED燈具直接模仿傳統(tǒng)燈具造成了阻礙，比如上文中提到的“蛇頭燈”由于外殼的封閉不利于散熱，影響了產(chǎn)品的使用壽命。因此，許多的生產(chǎn)廠家摒棄掉傳統(tǒng)的燈具外殼，而直接將散熱片等裸露在外面，這些“裸燈”呈現(xiàn)出了大功率LED燈具高散熱性的功能性語義，卻忽視了產(chǎn)品應(yīng)具有的審美語義。

3）隨意性與盲目性

生產(chǎn)廠家過份注重產(chǎn)品的技術(shù)性能，沒有將產(chǎn)品的功能與形式作為一個整體化的系統(tǒng)對象，導(dǎo)致了產(chǎn)品造型設(shè)計的隨意性與盲目性。無論是對傳統(tǒng)產(chǎn)品的模仿或者是對現(xiàn)有產(chǎn)品形式的借用，抑或是摒棄外殼的“裸燈”的出現(xiàn)都體現(xiàn)出了生產(chǎn)廠家以解決單一問題為導(dǎo)向的設(shè)計思想，這種思想往往解決了一個問題又會冒出新的設(shè)計問題。比如，“蛇頭燈”不適合散熱，廠家就去掉外殼的將散熱片直接裸露在外，但這種“裸燈”一方面難以經(jīng)受長時間的惡劣環(huán)境的侵蝕、增加了后期維護(hù)的成本，另一方面棱角鋒利的裸體散熱塊又暴露出外觀的粗制濫造和不安全因素。

3.大功率LED燈具造型設(shè)計的制約因素分析

大功率LED燈具的造型設(shè)計主要受到了散熱技術(shù)、使用環(huán)境等多種因素的影響。

1）技術(shù)因素的制約

由于大功率LED燈具輸出功率僅有不到百分之三十電能轉(zhuǎn)化為光輸出，其余則轉(zhuǎn)換成熱，若這些熱量沒有及時散發(fā)，不但會使燈具發(fā)光效率底下，還會使LED芯片因溫度過高而加速芯片的老化，造成光衰、縮短燈具的壽命。

因而良好的散熱方式是大功率LED燈具造型要考慮的重點(diǎn)問題。散熱設(shè)計主要在芯片內(nèi)部熱設(shè)計、封裝熱設(shè)計以及使用熱設(shè)計三個方面，芯片內(nèi)部和封裝散熱設(shè)計主要依靠生產(chǎn)工藝的提高來實現(xiàn)，使用過程中的散熱則通過外部有效的散熱器增加散熱面積，提高散熱效果。因而散熱器的設(shè)計成為制約大功率LED燈具外觀造型的重要因素。

2）環(huán)境因素的制約

大功率LED照明技術(shù)應(yīng)用從外型要求較低的功能性元件走向了外型要求較高的照明燈具，環(huán)境因素成為制約產(chǎn)品造型的重要因素。

用于室外的大功率LED燈具必須考慮室外的惡劣環(huán)境，室外風(fēng)吹雨打，環(huán)境惡劣，大功率LED燈具設(shè)計時必須考慮防水、防漏電、防塵、防蚊蟲等多種防護(hù)功能。市場上許多大功率LED路燈為了散熱方便，去掉影響散熱的防護(hù)外殼，將陣列的散熱鰭片直接裸露在空氣中，這些鋁制的散熱片化學(xué)性能活躍，易于酸、堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕燈體，不僅影響美觀和散熱，還會影響到燈體內(nèi)部的機(jī)械性能。另外，裸露的散熱片由于結(jié)構(gòu)特性易于積灰、積水，同樣會影響到散熱性能與產(chǎn)品的美觀度。因此在外觀造型設(shè)計時要考慮將散熱與防護(hù)性能相結(jié)合以適應(yīng)自然環(huán)境的要求。

隨著應(yīng)用領(lǐng)域的增加，大功率LED燈具不再僅僅是簡單的功能性產(chǎn)品，在外型設(shè)計上必須考慮產(chǎn)品的審美要素與文化語義。道路路燈不僅具有照明，還應(yīng)兼具城市景觀功能，因LED燈珠體量小、陣列靈活，可以進(jìn)行具有地域文化特色或個性特色的產(chǎn)品設(shè)計；室內(nèi)照明燈具應(yīng)與室內(nèi)裝修風(fēng)格相契合，體現(xiàn)室內(nèi)裝飾功能，可以進(jìn)行個性化與時尚化設(shè)計；而特殊燈具如可移動型燈具，在外觀設(shè)計上要體現(xiàn)良好的產(chǎn)品語義特征。

4.基于大功率LED技術(shù)的燈具造型設(shè)計

大功率LED燈具整體造型設(shè)計應(yīng)具有美觀、防護(hù)、散熱多重功能，在整體設(shè)計上有如下思路：

1） 設(shè)計造型的人性化

突破以技術(shù)為主的設(shè)計造型思想，提倡人性化的產(chǎn)品造型。從使用環(huán)境、使用方式、使用者等不同角度探索產(chǎn)品的造型，使產(chǎn)品時尚、美觀。

2）設(shè)計造型的模塊化與多樣化

在大功率LED燈具的設(shè)計中，LED燈珠、散熱器均可以進(jìn)行模塊化設(shè)計，而內(nèi)部元器件的模塊化，接口標(biāo)準(zhǔn)化，可根據(jù)需要組裝出不同的造型，實現(xiàn)產(chǎn)品的模塊化與多樣化設(shè)計。

C）設(shè)計造型散熱與防護(hù)的結(jié)合

基于安全考慮，大功率LED燈具的外殼設(shè)計應(yīng)具有散熱與防護(hù)的雙重功能，特別是室外的燈具設(shè)計，要充分考慮防塵、防水。在造型設(shè)計時可設(shè)計成中間高、兩邊低的流線型上蓋，蓋上有設(shè)置散熱孔和導(dǎo)流面，通過不同方向的風(fēng)和雨的自然沖刷，減少灰塵對散熱效能的影響，減少酸性物質(zhì)對燈體的腐蝕。

D）設(shè)計造型便于組裝與部件維護(hù)

市場上的大功率LED燈具在組裝和維護(hù)上有許多弊端。比如棱角分明的“裸體”散熱塊，棱角分明，不利于移動；而光源槍和電源槍設(shè)計成一個整體，在出現(xiàn)故障時，只能整體更換，不利于維護(hù)等。因而，在產(chǎn)品造型設(shè)計時，要考慮產(chǎn)品的連接與組合方式，使產(chǎn)品便于維修與更換。在設(shè)計時可將產(chǎn)品化整為零進(jìn)行模塊化設(shè)計，通過模塊的插接組裝來進(jìn)行壞模塊的更換與維修。

5.結(jié)語

大功率LED燈具的外觀造型在實際設(shè)計中要受到多種因素的制約，如組裝結(jié)構(gòu)、散熱、安裝方式、外部環(huán)境、審美裝飾等。在設(shè)計時要應(yīng)用系統(tǒng)化的思想，要根據(jù)大功率LED光源的照明特性，設(shè)計出功能照明與裝飾照明相結(jié)合的產(chǎn)品。

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