基于綠色設(shè)計(jì)思想的LED燈具產(chǎn)品全生命周期開發(fā)模型

文章來(lái)源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2015-01-17

瀏覽次數(shù):次

 LED作為新一代光源，具有低功耗、無(wú)污染、適用性強(qiáng)、高可靠性和長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種符合環(huán)保和節(jié)能的綠色照明光源。但是，當(dāng)前LED燈具產(chǎn)品還存在一些問題，主要體現(xiàn)在：?jiǎn)蝹�(gè)LED功率低，大功率的LED存在散熱問題，光衰比較明顯，實(shí)際壽命達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，互換性和維修性差，顯色指數(shù)低，企業(yè)資訊，存在光輻射危害等。

LED作為新一代光源，具有低功耗、無(wú)污染、適用性強(qiáng)、高可靠性和長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種符合環(huán)保和節(jié)能的綠色照明光源。但是，當(dāng)前LED燈具產(chǎn)品還存在一些問題，主要體現(xiàn)在：?jiǎn)蝹�(gè)LED功率低，大功率的LED存在散熱問題，光衰比較明顯，實(shí)際壽命達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，互換性和維修性差，顯色指數(shù)低，存在光輻射危害等。

 

1傳統(tǒng)LED燈具產(chǎn)品開發(fā)模式及其弊端

 

    傳統(tǒng)的LED燈具產(chǎn)品開發(fā)是從市場(chǎng)需求到產(chǎn)品決策，到產(chǎn)品再?zèng)Q策的循環(huán)過程，如圖1所示。

 

    如上模式是以個(gè)人或是一部分人的利益為核心，主要把追求最大利潤(rùn)作為開發(fā)產(chǎn)品的動(dòng)力，僅僅考慮到產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的功能，或者是根據(jù)用戶的需要，設(shè)計(jì)一些相關(guān)的特性。廠家往往是追求短期最大利潤(rùn)，未考慮產(chǎn)品全生命周期過程中對(duì)人和環(huán)境的影響，更未考慮工廠本身及人類的可持續(xù)發(fā)展。因此，開發(fā)的產(chǎn)品存在不足和隱患，戶外照明，如表1所示。

2基于綠色設(shè)計(jì)思想的LED燈具產(chǎn)品開發(fā)模型

 

2.1綠色設(shè)計(jì)思想的定義

 

    基于綠色設(shè)計(jì)思想的現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)就是基于人類可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，充分體現(xiàn)節(jié)能、減耗、環(huán)保等思想的一種現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)模式。它的基本思想是：在一定時(shí)期、一定范圍內(nèi)，無(wú)論是政府、社會(huì)還是企業(yè)，在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期過程中，充分利用現(xiàn)代科技成果，在滿足產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到使用性能的同時(shí)，積極、主動(dòng)做到高效率地利用自然資源和能源，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)污染或者是少污染，對(duì)制造者和使用者要具有好的友善性，報(bào)廢的產(chǎn)品要能夠回收利用，廢棄物要能夠清潔處理，以達(dá)到珍惜寶貴的自然資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的，從而實(shí)現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展。

 

    基于綠色設(shè)計(jì)思想的現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)不同于傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，它是從大的環(huán)境出發(fā)，更強(qiáng)調(diào)一種積極性、主動(dòng)性和動(dòng)態(tài)性，即我們的社會(huì)、政府、個(gè)人、企業(yè)都能夠聯(lián)合起來(lái)，積極主動(dòng)地將節(jié)能、減耗、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的理念充分結(jié)合先進(jìn)科技成果，應(yīng)用到產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)階段，以期達(dá)到人類的可持續(xù)發(fā)展。

 

2.2基于綠色設(shè)計(jì)思想的LED燈具產(chǎn)品開發(fā)模型

 

     現(xiàn)代LED燈具產(chǎn)品開發(fā)，應(yīng)充分利用先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，結(jié)合當(dāng)代高科技成果，先進(jìn)加工方法和設(shè)備，制造過程和使用過程節(jié)能、降耗，對(duì)環(huán)境無(wú)污染或少污染，運(yùn)行性能穩(wěn)定、高效，具有良好的維護(hù)性和使用性，報(bào)廢產(chǎn)品要便于再利用和綠色處理，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在全生命周期對(duì)使用者、制造者和環(huán)境的友善性。

 

     基于綠色設(shè)計(jì)思想，電工照明，從LED燈具產(chǎn)品全生命周期過程出發(fā)，將綠色設(shè)計(jì)思想貫穿于產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)階段，從而形成切實(shí)可行的LED燈具產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)開發(fā)模型，如圖2所示。

3綠色設(shè)計(jì)思想在LED燈具產(chǎn)品全生命周期階段的應(yīng)用

 

3.1決策階段

 

    決策階段，恒光電器,照亮您的生活，不僅要明確產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到的功能和性能指標(biāo)及安全要求，整個(gè)設(shè)計(jì)制造過程中，還應(yīng)遵守一些相關(guān)的法律、法規(guī)，更應(yīng)該充分考慮人類的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)：

 

1) 根據(jù)國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，將我國(guó)頒布的《中國(guó)21世紀(jì)議程》作為一項(xiàng)基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，充分考慮節(jié)能、降耗、保護(hù)生態(tài)環(huán)境；

2) 電氣產(chǎn)品安全及性能要求。如出口到歐盟的低電壓指令(LVD)，電磁兼容指令(EMC)，ERP能效指令2009/125/EC等等。

3) 社會(huì)責(zé)任。LED燈具產(chǎn)品在生產(chǎn)制造過程中，企業(yè)應(yīng)滿足安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)及員工職業(yè)健康危害標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)考慮資源和能源的有效利用及對(duì)于環(huán)境的影響。

    產(chǎn)品決策者有工廠、用戶、社會(huì)，甚至政府的加入，通過各方的共同努力，使產(chǎn)品的決策方案更具有科學(xué)性和完整性，適合現(xiàn)代LED燈具產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)需要。

 

3.2設(shè)計(jì)階段

 

    采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和理論，結(jié)合當(dāng)前LED燈具產(chǎn)品的最新研究及應(yīng)用成果，實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)思想在LED燈具產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用。

 

3.2.1長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)

 

     LED燈具的壽命是一個(gè)總體概念，它包括模組、驅(qū)動(dòng)和燈具支架。針對(duì)影響LED燈具壽命的主要因素，LED燈具長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)的具體方案有：

 

1) 改進(jìn)LED芯片的封裝材料、粘貼工藝，增加和改善散熱結(jié)構(gòu)，降低封裝部件間的熱阻。

2) 采用恒流源驅(qū)動(dòng)，車間照明，避免由于LED芯片工作電壓的波動(dòng)，CCC認(rèn)證，而導(dǎo)致工作電流劇增引起的LED芯片溫度短期聚積。特別是高壓線性恒流源驅(qū)動(dòng)，由于沒有使用隔離變壓器及電解電容，降低了電源產(chǎn)生的熱量，可以增加驅(qū)動(dòng)的實(shí)際壽命。

3) 選用高質(zhì)量長(zhǎng)壽命的電解電容器，改善電容器的安裝結(jié)構(gòu)，降低電容器的使用溫度，增加電容器的實(shí)際使用壽命。

4) 優(yōu)化燈具散熱結(jié)構(gòu)：優(yōu)化散熱器的表面積、安裝密度，改善散熱基板安裝結(jié)構(gòu)。

5) 改善燈具的通風(fēng)條件，優(yōu)化驅(qū)動(dòng)、芯片及散熱片的安裝位置，增加通風(fēng)孔或風(fēng)扇，降低燈具體內(nèi)溫度，增加驅(qū)動(dòng)和芯片的實(shí)際使用壽命。

6)戶外LED燈具，改善防塵防水結(jié)構(gòu)，避免由于外殼進(jìn)水影響燈具使用壽命。

7) 視覺作業(yè)場(chǎng)合的燈具，其頻閃限值應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，高質(zhì)量，保證不會(huì)產(chǎn)生視覺疲勞。

 

3.2.2標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

 

    不同廠家LED燈具產(chǎn)品間不能互換，可維護(hù)性差，一旦發(fā)生故障，只有返廠維修，造成諸多不便，制約了LED燈具行業(yè)的健康發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)化LED燈具產(chǎn)品機(jī)械、光、電、熱和控制五方面接口的設(shè)計(jì)，形成規(guī)范的接口，增強(qiáng)產(chǎn)品間的互換性。

 

1) 模組：規(guī)范模組的安裝接口、物理尺寸、串并聯(lián)方式、基板厚度、基板外形及尺寸，定義模組的輸入電參數(shù)、光性能參數(shù)、ta及tc值，保證LED模組間通用和互換。

2) 散熱器：針對(duì)不同用途的LED燈具，按照實(shí)際的使用功率和使用環(huán)境，定義散熱器與模組間的安裝方式或接口，規(guī)范對(duì)應(yīng)功率的散熱器形狀、結(jié)構(gòu)和尺寸。

3)反光罩和配光透鏡：不同用途的LED燈具，要求不同功能性應(yīng)用的配光曲線和外部造型，按照實(shí)際用途，分別對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化燈具反光罩和配光透鏡的反光或透光性能、造型、尺寸、安裝方式及接口。

4) 驅(qū)動(dòng)器：根據(jù)LED驅(qū)動(dòng)的類別和用途，對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化驅(qū)動(dòng)的類別、ta及tc值、輸入電參數(shù)、輸出電參數(shù)、尺寸及安裝，標(biāo)準(zhǔn)化驅(qū)動(dòng)的輸入及輸出連接方式。

5) 控制系統(tǒng)：根據(jù)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)路通信技術(shù)，規(guī)范LED燈具的控制協(xié)議和方法、數(shù)據(jù)采集和互動(dòng)接口及LED燈具控制功能特性等。同時(shí)規(guī)范控制系統(tǒng)的硬件要求，如通信方式、控制端口、嵌入式控制芯片或控制模塊等。

6) 燈具的可回收性設(shè)計(jì)和可拆卸性設(shè)計(jì)：在燈具產(chǎn)品功能性標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，考慮零部件材料的可回收性與可拆卸性，在產(chǎn)品再利用和報(bào)廢階段，照明產(chǎn)品，店鋪照明，拆卸和分解相關(guān)材料，達(dá)到節(jié)約資源和能源、保護(hù)環(huán)境的目的。

 

3.2.3智能化設(shè)計(jì)

 

    LED光源是低壓微電子產(chǎn)品，便于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信控制，通過智能化設(shè)計(jì)及應(yīng)用，來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)省能源、美化環(huán)境、方便維護(hù)的目的。

 

1) 智能開關(guān)。根據(jù)實(shí)際照明需要編制時(shí)間表來(lái)控制照明時(shí)間，或通過光電傳感器檢測(cè)照度值來(lái)開關(guān)燈，也可以通過紅外線感應(yīng)器感應(yīng)來(lái)開關(guān)燈。

2)太陽(yáng)能LED燈具。通過太陽(yáng)能發(fā)電原理和應(yīng)用，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能給LED燈具供電。

3)故障智能定位。通過計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立LED燈具監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)芯片或燈具處于異常工作狀態(tài)時(shí)，能快速定位故障所在位置，方便維護(hù)。

4) 動(dòng)態(tài)自動(dòng)調(diào)光。根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景需要，自動(dòng)調(diào)節(jié)燈的亮度及色彩，營(yíng)造出一種溫馨、舒適的環(huán)境。

 

3.2.4安全性設(shè)計(jì)

 

    根據(jù)歐盟燈具安全通用標(biāo)準(zhǔn)EN 60598-1定義，燈具在正常使用、可預(yù)見性誤操作及異常條件下，不應(yīng)對(duì)人和周圍的環(huán)境造成危害。