張海鋒

（昕諾飛燈具（上海）有限公司，上海 200233）

引言

LED照明技術在各種照明場合的應用越來越廣泛，國際和各個國家已經對LED照明的節(jié)能效果有充分的肯定，頒布了各種針對LED燈具的標準和支持政策，并在不斷完善修訂中。昕諾飛照明作為全球照明行業(yè)的領軍企業(yè)，在開發(fā)和推廣LED照明中發(fā)揮著不可磨滅的作用。目前昕諾飛LED產品覆蓋從光源到燈具，從室內燈具到室外燈具，滿足各種市場需求。庭院燈作為飛利浦室外產品線中不可缺失的一部分，主要的應用為廣場，公園，輔道等場合。昕諾飛的庭院燈系列在同行業(yè)的產品中質量優(yōu)良，外觀簡約大方，在中，高端市場有著不可睥睨的地位，但是在低端市場，由于價格偏高，市場競爭慘烈[1]。

1 庭院燈的設計總體要求

庭院燈作為燈具產品，設計上首先要符合國家安規(guī)（GB7000）的要求。由于庭院燈本身的應用需求，作為功能照明，對產品的流明輸出具有要求，需滿足照明應用的要求。作為景觀裝飾照明，外觀需要美觀，與環(huán)境完美結合。不同于一般的景觀照明產品，作為桿裝燈具，由于庭院燈經常作為輔道街燈使用，對于路燈使用的強度和惡劣條件也需要滿足?？紤]到庭院燈燈具的桿裝應用，其更換和維護成本較高。一般庭院燈的壽命需要達到5萬h一般庭院燈的規(guī)格如下表1。

表1 庭院燈的規(guī)格

2 庭院燈的設計過程

2.1 外觀設計

昕諾飛照明的產品秉承簡潔大方的設計理念，由公司外觀設計部分對每個產品進行外觀設計。庭院燈燈具除了產品本身有外觀要求，同時還需要產品和各種環(huán)境可以無沖突融合，形成一道靚麗的風景線。庭院燈由于有安裝高度要求，通常產品尺寸都不小于0.5 m，確保安裝在2~6 m的桿上，人們可以清楚識別出產品[2]。

2.2 電子設計

鑒于LED技術的普及，昕諾飛庭院燈選用國內外知名品牌LED芯片和符合電子安全設計的電源。同時考量到電磁兼容的影響，確保產品電子設計可以滿足5萬h的壽命要求。

2.3 結構設計

庭院燈的尺寸和應用環(huán)境，決定了庭院燈的結構零件大都使用壓鑄鋁材料。壓鑄鋁強度和硬度較高，零件尺寸精度高，一般相當于6~7級。同時零件表面光潔度好，一般相當于5~8級，方便零件進行二次噴涂，提高零件耐鹽霧性能，確保室外環(huán)境的可靠性應用[3]。

作為桿裝的燈具，庭院燈作為道路照明時，燈具一直處于低頻振動的環(huán)境中。燈具除了考慮本身的強度，同時還要考慮產品的振動和沖擊要求。國標上要求燈具在某個振幅下振動30 min，但是昕諾飛的燈具要求在接近共振的頻率點振動10萬次，要求遠高于國標要求。另外考慮到交通事故發(fā)生時汽車會撞擊燈桿對燈具有較強的瞬時沖擊。飛利浦的產品還需要滿足沖擊測試的質量要求，具體沖擊要求為11 ms內40 g的加速度。

結構設計中，在零件確認設計前，我們還會運用有限元對產品進行強度分析，如下頁圖1，在給定安全系數的前提下，薄弱零件的應力不超過材料的極限值。

只有滿足強度要求的零件，才會確認首版的設計。通過對首版的測試，驗證燈具是否可以滿足市場的需求。手板驗證結束后，最終的設計匯總為開模設計，為量產做準備。

2.4 光學設計

庭院燈的光學設計，可以通過透鏡、反射器、光學板等實現(xiàn)。其中透鏡一般選用光學級的PC或者亞克力材料注塑而成。反射器選用純鋁材料沖壓或者旋壓而成。光學板一般選用帶有光學級PC原料混合擴散劑的注塑例子注塑而成，優(yōu)點是零件強度高，并且混光均勻，燈具使用時，給客戶比較好的視覺體驗[4]。

2.5 熱學設計

LED產品對熱學的敏感程度遠高于傳統(tǒng)照明燈具，熱的提高會大大降低LED的發(fā)光效率。庭院燈由于在戶外使用，除了電子、結構、光學的設計要求，還需要注意熱學方面的設計。一般室外燈具對產品的熱學性能高于室內燈具。燈具的外殼上會增加散熱鰭片，如圖2，增大燈具的散熱面積，確保燈具在長時間的使用條件下，可以長期可靠的工作。

庭院燈由于特殊的照明應用場所，要求產品的外觀需簡潔，一般庭院燈的產品，外殼上會去除鰭片的設計，所有的熱學設計要求通過產品的尺寸和散熱性能好的電子元器件匹配完成。

3 庭院燈的設計注意事項

3.1 受力部件避免塑料材料的使用

庭院燈由于特殊的應用環(huán)境，綜合考慮造型和光學性能，外殼部件不可避免地使用塑料材料，但是在燈具使用中承載負荷的零件切忌勿使用塑料材料。即使我們選用高強度的塑料或者對結構進行加強，在戶外長久的使用中，塑料材料不可避免地會發(fā)生老化和脆化，強度會降低。另外塑料零件的承受載荷的能力普遍弱于金屬零件，在燈具受到沖擊時，會破裂和受損，如圖3，某個庭院燈的外殼振動后卡扣斷裂，導致頂蓋有脫落的風險。在燈具壽命周期里，塑料零件的破裂易發(fā)生安全事故[5]。

3.2 減少螺絲使用的數量優(yōu)化裝配效率和美化外觀

下圖是兩個造型類似的產品，圖4-1產品頂部使用了48個螺絲固定外殼，圖4-2簡化了外觀，光潔的頂部，在殼體的固定上，螺絲數量減少了一半，并且采用沉頭螺絲固定，如圖4-3將螺絲埋于兩件中，弱化螺絲對外觀的美學沖擊。

4 結語

LED庭院燈的設計，設計了多個學科領域。除文中列舉到的外觀設計、電子設計、結構設計、光學設計和熱學設計等，還需要許多其他的工作相互結合，相互支持才能完成一款滿足要求的產品設計和推出。設計前期，需要市場反饋信息收集、既定產品投訴收集、市場分析、業(yè)務容量分析與預測、概念設計和概念選擇等；設計中，還需要進行功能要求規(guī)格建立、關鍵測試要求分析、基于六西格瑪的公差分析、產品失效模式分析、電氣設計、EMI/EMC設計、PCB設計、生物安全設計、光學設計、測試計劃討論、制作樣品、樣品測試、設計優(yōu)化、模具討論、開模試模、不良分析、試生產、設計更改和生產驗證等工作；設計完成后，還需要確認實驗驗證、市場推廣、生產追蹤和市場反應追蹤等。