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              LED路燈怎樣真正實現節能環保長壽命

              發布時間:2020-08-21 11:05:21    瀏覽:478

                LED路燈在實際應用中是否能夠真正實現節能、環保和長壽命等優點,關鍵要解決好散熱及防護結構設計、恒流驅動電路設計和二次配光光學設計三方面的難題。


              LED路燈怎樣真正實現節能環保長壽命


                1、散熱及防護結構設計

                根據光通量(流明)和輻射通量(瓦)的當量關系,1W的輻射通量在最理想的情況下(黑體輻射)可以產生683 lm的光通量。所以,即使LED的光效在不斷提高(已達到120 lm/W以上),也不能將全部能量轉化為光能輸出,而其余的都轉化成了熱能。從長遠來看,LED燈具的散熱問題將是一個長期存在的問題。LED路燈的散熱是需要重點解決的問題之一,不僅直接關系到LED實際工作時的發光效率,而且由于LED路燈亮度要求高、發熱量大,并且戶外使用環境比較苛刻,如果散熱不好會直接導致LED快速老化,穩定性降低。在戶外使用的道路燈具,還應具有一定等級的防塵防水功能(IP),良好的IP防護往往會妨礙LED的散熱。解決這個相互矛盾但又都得解決的兩個問題是道路燈具設計時應關注的一個重要方面。

                在我國絕大多數道路燈具的使用場合,空中的飛塵量是較大的,有時會達到很大(例如起沙塵暴),這類燈具在一般條件下使用一段時間后(約三個月至半年),其內部散熱器的縫隙內就會塞滿灰塵,使散熱器效果大打折扣,最后還會使LED因工作溫度過高而使用壽命明顯縮短。

                要兼顧道路燈具中LED的散熱及IP防護,較合理的設計理念是:

                a、在關鍵的散熱位置,采用導熱板。導熱板是在金屬板的內部,均布有供冷媒流動的細導管,并在細導管內充有冷媒,當導熱板的某一部位受熱時,細導管內的冷媒會快速流動而使熱量迅速地傳導。好的導熱板的熱傳導系數可以達到同厚度銅材板的8~12倍,雖說價格較高,但如在關鍵部位使用,對LED的散熱將起到事半功倍的作用。

                b、把燈具的外殼設計成散熱器狀。目前大部分的道路燈具外殼是鋁材的,直接利用燈具外殼外面作為散熱器既可以保證IP防護等級的要求,也可以得到很大的散熱面積,另外,燈具外殼組成的散熱器在有落塵時,可以通過自然的風雨而沖洗,從而可保證散熱器工作的持續有效性。

                2、恒流驅動電路設計

                LED路燈的電源系統也與傳統光源不同,LED所特需的恒流驅動電源,是保證其正常工作的一大基石,簡單開關電源的方案常會帶來LED器件的損傷。如何使緊密壓縮在一起的一組LED安全、可靠地工作也是考察LED路燈的一個指標。

                LED對驅動電路的要求是能保證恒流輸出的特性,因為LED正向工作時結電壓相對變化區域很小,所以保證了LED驅動電流的恒定也就基本保證了LED輸出功率的恒定。對于我國電源電壓供應不穩定的現狀,道路燈具LED的驅動電路具有恒流輸出特性是十分必要的,可保證光輸出恒定并且防止LED的超功率運行。

                要想使LED驅動電路呈現恒流特性,從驅動電路的輸出端向內看,其輸出內阻抗一定是高的。工作時,負載電流也同樣通過這一輸出內阻抗,如果驅動電路由降壓、整流濾波后加直流恒流源電路或通用的開關電源加電阻電路組成,在其上必定也消耗很大的有功功率,所以此兩類驅動電路在基本滿足恒流輸出的前提下,效率是不可能高的。正確的設計方案是采用有源電子開關電路或采用高頻電流來驅動LED,采用上述兩種方案可以使驅動電路在保持良好的恒流輸出特性的前提下,仍具有很高的轉換效率。

                3、二次配光光學設計

                二次光學設計是決定LED路燈的配光曲線、輸出光效、均勻度、以及眩光指數的一項重要技術。在二次光學設計方面,LED的輻射形式有朗伯型、側射型、蝙蝠翼型和聚光型幾種。在道路照明領域,根據設計經驗朗伯型和蝙蝠翼型比較適用,通過二次光學設計,使得LED的光照范圍、光度曲線符合道路照明的需求。

                目前LED在道路燈具中使用的最普遍形式主要是在燈具內,在一個幾乎是平板的安裝面(也是反光面)上,裝上了矩陣式的LED,這種設計方式是不可能得到良好的燈具配光的。

                照明用LED的最大特點是具有定向發射光的功能,因為目前功率型LED幾乎都裝有反射器,并且這種反射器的效率都明顯高于燈具的反射器效率。另外,LED的光效檢測時已經包括了自身反射器的效率。采用LED的道路燈具應盡可能地利用LED的定向發射光的特性,使道路燈具中的各個LED分別直接把光線射向被照路面的各個區域,再利用燈具反射器的輔助配光,來實現很合理的道路燈具的綜合配光。

                綜上討論,在實際的道路照明燈具的設計中,可采用在基本設定每一個LED設射方向的前提下,把每一個LED用球形萬向節固定在燈具上,當燈具使用于不同的高度和照射寬度時,可通過調整球形萬向節使每一個LED的照射方向都達到滿意的結果。在確定每一個LED的功率、光束輸出角度時,可根據E(lx)=I(cd)/D(m)2(光強和照度距離平方反比定律),分別計算出各LED在基本選定光束輸出角度時應該具備的功率,并且可以通過調整各LED的功率以及LED驅動電路輸出給每一個LED不同的功率來使每一個LED的光輸出都達到預計值。這些調整手段都是采用LED光源的道路燈具所特有的,充分利用這些特點就能實現在滿足道路路面的照度和照度均勻度的前提下降低照明功率密度,達到節能的目的。

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