自由组合式吸顶灯系统的探索

谷源龙

摘要：本文主要对自由组合式吸顶灯系统进行深入探索，外观选用超薄波浪型，实现了灯具的自由组合形式，拼接成不同形状，比如是L型、Z型、T型、一字型以及十字型等；另外还具有调光调色的功能，因此可对不同消费者多样化的需求进行满足。由结构方面进行分析，对自由组合、无线控制硬件以及软件设置、面罩正面拆装、定义调光调色功能提出了可行性方案，并进行实施，此外，光色调节的一致性与包装方式等也做出了相应改变，下面本文展开详细论述。

关键词：自由组合式吸顶灯系统

1.自由组合模式的实现

发光模块、转接头以及导轨条组成了自由组合式吸顶灯的整体系统，发光模块又可拆分为面罩组件和底盘组件。可由以下几个方面进行对自由组合模式进行实现：

<1>如何对自由组合模式结构进行实现，以及面罩正面组装和拆卸是需要解决的首要问题；

<2>硬件放置位置的准确把控，是控制功能方面需要解决的问题；

<3>调色及调光功能的具体定义以及其一致性的保证问题；

<4>包装问题

1.1定义发光模块尺寸

通过对客户使用习惯以及需要拼接的成品尺寸进行调查研究，将发光模块的尺寸选择为350mm*350mm.出于对造型和效果的考虑，对侧面橙彩光、蓝彩光以及波浪形进行了选择。光学高度下限厚度为40毫米。光通量≤200lm为单个发光模块光通量数值。中心区域大于百分之八十，边缘区域大于百分之五十，为发光模块表面亮度均匀性需要达到的要求。

1.2定义拼接方式

组合式吸顶灯的拼接既要对形状问题进行解决，还需对接线问题进行解决，导轨是现阶段应用广泛的可行式方案。通过对实际应用问题的考虑，在对发光模块进行整灯组合时最多可使用20个，可拼接形状十分多样化，像T型、L型、Z型以及十字型和一字型等都包含在内，将常规组合形态作为依据，导轨条需要六种不同长度，转接头则需要三种类型方可对所有组合形态进行满足。

1.3安装方式

根据不同拼装灯具形状的需要选择合适的导轨条和转接头。然后将选择的转接头和导轨条进行整体的拼接，并利用膨胀螺钉将其安装到天花板。

发光模板安装时，首先要将底盘组件和面罩组件进行拆分，再者对底盘组件进行安装，最后是面罩组件的安装。底盘组件安装时，需要与导轨上的定位结构相对应，并将底盘组件手柄旋转至开的位置，最后对底盘组件进行电气连接和机械固定。在组装完成之后应保证各个发光模块间具有统一的间隙。

出于对不同拼接形状的考虑，每个发光模块间距相对较小，靠人手操作很难完成，所以只能采取正面安装的方式进行。通过对不同方式的对比分析，自动装置进行安装更加科学合理，自锁开关安装至面罩组件的四个角，将面罩组件放在底盘组件上面，对四个角进行按压确保面罩完全卡住。同理，如需将面罩取下，按压住四个角就可以了，为了避免取面罩时不慎掉落，特进行了安全绳保护的添加。

2.控制功能的实现

2.1功能定义的实现

拼接形状十分多样化，本文中对所有发光模块定义的同时进行调光调色，此种方式产品的统一性与客户使用舒适感均相对较好。

2.2无线方式的选择

目前阶段WIFI、红外控制、蓝牙以及ZigBee为常用的无线控制方式。经过综合比对，本文采用ZigBee无线方式进行，并对其优势进行了简单总结：

<1>功耗低：处于低耗电的待机模式下，通常情况下两节干电池对一个节点的工作支持时间可长达6个月至24个月，甚至于更长。对比蓝牙以周计算时长和WIFI以小时计算时长的工作时间具有明显优势。

<2>时延短：ZigBee反应时间十分迅速，通常情况下由睡眠状态转变为工作状态只需要15ms的时间，进入网络的节点链接时间是30ms。与WIFI的3s时间和蓝牙的3s-10s时间相比具有绝对优势。并且可以组网，安全性能也更高。

<3>高安全：ZigBee包含三种安全模式，具体分为接入控制清单预防非法数据获取、高级加密规则对称密码的应用和无安全设定，可以十分灵活的对安全属性进行确定。

2.3三线制和四线制方案比较

采用无线对每个发光模块进行控制时，三根线或者四根线的方式都可以。

<1>四线制方案：有四根线布置在导轨条内，分别为L、N和另外两条信号线。每个发光模块中都具有32W有源PFC加两路电流可调BUCK组成的电源，BUCK输出电流范围在15mA至150mA之间。其优势可以整理为电路方案可行性较高以及组合方式更加灵活，弊端则表现在多路并联，在开机时产生较大的冲击电流。

<2>三线制方案：在导轨内布置三条线，输出主控模块为两个外置式，60V-80V为输出电压的可调范围，主控模块的两路DC对正、负进行输出，利用导轨条内三条线实现接到后级的目的，各挂N个输出电流可调boost，其输出电流范围值为15mA至150mA。优势可以总结为只需在导轨条内布置三条线，做到了成本节约；弊端则是组合方式不够灵活，方案也相对复杂，开发周期和开发成本增加，如组合灯头数目较低会产生成本浪费的情况。

3.调光调色的实现

3.1光学方案

因为灯具造型选择为波浪形，所以导致同样发光位置的LED与面罩之间的距离是有差别的，如果对常规直下式发光进行采用，呈现出来是相对较差的表面光学效果。根据比对分析并对发光模块尺寸以及安装的便捷性综合考虑之下，最终确定选用8合1透镜方式。其原理是通过透镜对LED发出的光首先进行充分混合，然后再透出面罩。初对面型进行二次光学设计之外，对于结构固定也进行了处理，对LED和透镜的精准对位进行了保证，从而使得出光效果提升。

3.2调光调色一致性

在组合式灯具中对不同发光模块发光效果一致性进行保证是调光调色的难点。不一致的造成原因主要包含LED亮度bin和色温bin的差异性以及恒流驱动方案的精度。LEDbin和色温bin可利用bin进行实现，但是对电流精度来说还需要主观试验来进行确定，因为过高的精度要求，所以造成了成本较高又难以实现的情况。

4.包装

由于自由组合式吸顶灯本身的特点，所以其包装方式与传统吸顶灯包装方式具有较大差异性。传统组合式吸顶灯是一个相对完整的个体，进行包装时采用一个大包装是常用方式，通常情况下灯具相对较大，因此包装的体积也随之提升，经对运输和使用到的考虑，需要通过相应的跌落试验，包装通常比较厚重。自由组合式吸顶灯可把灯具拆分为各个零碎部件，这样就可以对四个发光模块进行单独包装。而转接头和导轨条可以采用配件专用包装进行。用户可根据自身对拼接形状的需求对不同配件和发光模块数量自行选择订购，此种包装方式更加灵活简便，在制造、销售以及客户方面均具有一定自由度。

5.结论

本文对自由组合是吸顶灯进行了相对深入的探究，现结果整理如下：

<1>产品实践完成，并且是创新型平面化配光LED光源与平面发光灯具记成技术研发成果之一，对平面化光源应用于组合式灯具进行了诠释。

<2>对用户在灯具自由式组合方面进行了全新尝试，并且对可行性进行了论证。本次研究发明了一种新型的组合式灯具，主要包括若干个照明组件和一个以上连接件构成，通过连接件对每两个照明组件进行有效连接，每一组照明组件和连接件位置都具有相对应的连接装置，连接件与连接装置都内具有导电设备，对连接装置和连接件之间的导电设备进行串联，实现不同组件相互电联的目标。本文深入探讨了自由组合式吸顶灯的一种形式，自由组合式拥有十分丰富的组合方式，所以控制方式也十分多样，对于调光调色的不同评价和具体应用还需开展进一步的研究，旨在对本系统进行完善。

参考文献：

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[2]陈明.自由组合式吸顶灯系统的探索[J].光源与照明，2016（02）：8-11.

[3]杨宗阳，刘波，章小兵，祁凌云.彩色LED背光源调频调光与混色方法[J].液晶与显示，2015，30（05）：872-876.