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浅谈多功能营地灯的设计

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摘要：传统营地灯，功能比较单一，只可以充放电；市场竞争力不高。为了提高产品竞争力，研发一款多功能营地灯。集充放电和蓝牙音箱于一体的营地灯；既可以照明又可以听音乐。并且具备良好的防水及散热功能。

关键词：密闭式设计散热结构对流散热辐射散热

由于之前比较少接触音箱设计方面的东西，所以把音箱部分设计定为重中之重。先把喇叭确定。于是进行选材，主要从价格，音质和防水方面考虑。最后选择了一款5w，4Ω了喇叭，尺寸是Φ50x22mm的喇叭。喇叭确定了就要进行音箱设计。

传统的音箱设计有以下几种：

1.密闭式，这种音箱的箱体是完全封闭的，这是最简单也是最经典的一种设计。

2.低音放射式，这类音箱的箱体设置有倒相管与箱外相通，即所谓的低音反射式设计。

3.空纸盆音箱又称无源辐射音箱、牵动纸盆音箱。它是在倒相式音箱的基础上发展起来的放音系统。

4.带通式，这是最近几年才流行起来的箱子设计，其结构复杂，在箱体内以一隔板把音箱分隔为独立的两个腔，喇叭单元就装在隔板上。

5.迷宫式，这个也很好理解了，这样的音箱其箱体内部结构复杂，就像是一座迷宫一样。

6.号角式，我们知道当大声喊话时，如用双手成号角状放在嘴边会明显的提高声压级，使音量增大，且传播的距离更远。而号角式音箱恰恰就是利用了这个特带内，而制作出来的。

经分析，最后选择了密闭式设计。它是由无限面板的概念演变过来的，并改变了无限面板造成的喇叭锥盆后面能量浪费的弊病，使音箱可以在相对小的体积内工作。它是由无限面板的概念演变过来的，并改变了无限面板造成的喇叭锥盆后面能量浪费的弊病，使音箱可以在相对小的体积内工作。箱体大小需要将扬声器的参数、箱体内的净容积相结合，两者达到最佳匹配才能将低频声音做到最好，箱体材质一般以木质，塑料为主，材质厚度依据箱体振动情况和内部产生谐振的情况来确定。在条件允许情况下，尽量使用加厚箱体壁厚，并在箱体内壁适当增加加强筋，以减少箱体振动，抑制箱体内部的声波谐振。箱体的密封箱要好，不得出现漏气等现象，以免产生风噪和对低频性能的影响。并且要考虑到过IP44，在喇叭四周增加了胶圈。具体如下图所示：

作为一款LED灯具，最主要还是考虑灯具的散热。LED是个光电器件，其工作过程只有10%~40%转换成光能，其余电能几乎都转换成热能，使LED温度升高，若不加散热措施LED灯芯温度会急速上升，从而大大降低LED寿命。所以LED灯具散热是十分重要的。随着工业设计的发展，灯具外观的要求越来越高。大部分设计都把外壳和散热器设计成一个整体，这就对散热的设计要求越来越高。

LED灯具散热结构主要有以下部分：

1.LED灯珠发热主要从两个方面考虑发热第一，芯片本身光效转换的效率（量子效率）；第二，灯珠封装主要考虑到封装材料，封装结构和封装工艺。这些都是上游产业决定，普通企业一般不好控制，在这里不做过多的讨论。

2.灯珠基板，现阶段基板材料主要有铝和陶瓷，铝基板是一种具有良好散热功能金属覆铜板。陶瓷基板是以陶瓷作为基本材料，陶瓷本身绝缘性能非常好，所以不需要绝缘层，目前市面上陶瓷基板主要是氮化铝陶瓷和氧化铝陶瓷两种。从成本上考虑，最终选择了铝基板。

3.导热硅脂，导热硅脂是用来填充LED灯珠与散热片之间的空隙的材料的一种，这种材料又称之为热界面材料。其作用是用来向散热片传导热源散发出来的热量，使LED温度保持在一个可以稳定工作的水平，防止LED因为散热不良而损毁，并延长使用寿命。经测试选用了导热系数为：1K（W/m.k）导热硅脂

4.散热器壳体，应首先确认散热器的材料，材料导热系数对散热影响非常大.选材当然是选热传导系数自然是越高越好，但同时还需要兼顾到材料的机械性能与价格及后加工工艺。铝作为地壳中含量最高的金属，因热传导系数较高、密度小、价格低而受到青睐.

散热器壳体散热主要途径传导和对流和辐射。

对流散热方式有两种：自然对流和强制对流，强制对流是指气体在外力影响下所发生的对流这里不做讨论。自然对流取决于要求壳体与空气的接触的面积，接触面积越大散热越快，所以在灯具设计上外壳都做散热鳍片。由于是空气对流，并不是鳍片越密越好，散热鳍片的使用虽增加散热效果，但也增加了灯具的整体重量和成本，散热鳍片间隙应该做到1/2鳍片的高度。

辐射散热是以热源为中心向所有方向直线放射的一种热量传递方式同时吸收周围物体反辐射回来的能量。任何物体在发出辐射能的同时，也不断吸收周围物体发来的辐射能。一物体辐射出的能量与吸收的能量之差，就是它传递出去的净能量。一切物体的辐射本领等于它的吸收本领，非黑体的吸收本领永远小于同温度下的黑体。所以，同等条件下将非黑色和黑色物体散热能力相比，黑色物体散热明显更快，而且颜色越深，对热能的发射率和吸收率就越高。所以最科学的表达是：“黑色物体散热快”