畢業(yè)設(shè)計(jì)LED路燈照明系統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)及模擬仿真

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目 錄1.緒論31.1綠色光源LED的現(xiàn)狀4.1.2論文主要研究的內(nèi)容 6.2國家 十城萬盞” LED半導(dǎo)體照明工程實(shí)施進(jìn)展情況 73. 光的照明基礎(chǔ)知識(shí)9.3.1光度學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 9.3.1.1光的基本概念和理論 9.3.1.2光的傳播特性 1.03.1.3光的基本度量 1.23.2色度學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)143.2.1 顏色143.2.2與顏色有關(guān)的照明參量164. LED在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用 1.84.1 LED汽車照明184.2 LED道理隧道照明 204.3 LED在其它方面的應(yīng)用 235. LED的發(fā)光原理及主要參數(shù)、特性 255.1 LED的發(fā)光原理及結(jié)構(gòu) 255.2 LED主

2、要參數(shù)及特性 275.2.1 LED的電學(xué)特性275.2.2 LED的光學(xué)特性285.2.3 LED的熱學(xué)特性286. 大功率LED燈散熱設(shè)計(jì)306.1 LED散熱的必要性306.2 LED的散熱技術(shù) 3.07. LED路燈設(shè)計(jì)327.1城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 327.2設(shè)計(jì)目標(biāo)為校園路燈 337.3計(jì)算所需要LED的個(gè)數(shù)337.4路燈燈頭設(shè)計(jì)357.5 LED路燈的散熱368. LED路燈散熱設(shè)計(jì)（軟件仿真） 378.1 IcePak軟件介紹378.2用Icepak進(jìn)行熱仿真及分析378.2.1 建模378.2.1對(duì)模型進(jìn)行熱分析389. 校園LED路燈應(yīng)用44結(jié)論46.致謝錯(cuò)誤！未定義書簽。

3、參考文獻(xiàn)4.7.17獨(dú)創(chuàng)聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下, 獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。盡我所知， 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體 已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體 均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名:二00年九月二十日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保 存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存 設(shè)計(jì)

4、（論文）；同意學(xué)校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱 覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容，允許他人依法合理使 用。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）作者簽名:二00年九月二十日1 緒論1.1 綠色光源LED的現(xiàn)狀當(dāng)前全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，節(jié)約能源是我們未來面臨的重要的問 題，在照明領(lǐng)域，LED發(fā)光產(chǎn)品的應(yīng)用正吸引著世人的目光，LED作為一種新型的綠色光源產(chǎn)品，必然是未來發(fā)展的趨勢(shì)，二十一世紀(jì)將進(jìn)入以LED為代表的新型照明光源時(shí)代。隨著低碳經(jīng)濟(jì)的全面推動(dòng)，綠色照明備受各國政府的重視。低碳經(jīng)濟(jì)就是以低能耗、 低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式，其實(shí)質(zhì)是能源效率和清潔能源結(jié)構(gòu)

5、問題，核心是能 源技術(shù)創(chuàng)新和制度創(chuàng)新，目標(biāo)是減緩氣候變化和促進(jìn)人類的可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)美國能源 信息局的報(bào)告，發(fā)電（大部分為照明應(yīng)用提供電源）制造了 37的溫室氣體。在我國， 照明用電的電消耗約2000億千瓦時(shí)，占年發(fā)電量的12%左右。實(shí)行綠色照明將減少用 電量，從而降低碳排放。所以，實(shí)現(xiàn)綠色照明符合低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。LED是發(fā)光二極管的簡(jiǎn)稱，具有節(jié)能、環(huán)保、耗電量少、壽命長、色彩豐富、耐震 動(dòng)、可控性強(qiáng)等特點(diǎn)，發(fā)光效率高且達(dá)到同樣照明效果的功率低。在同等照明亮度的狀 況下，LED燈比普通燈平均節(jié)電40%50%。為了在照明領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)，各國政府 都提出和實(shí)施綠色照明工程。美國、日本、歐盟等國家

6、和地區(qū)紛紛制定政策扶持LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。我國政府從1996年開始組織實(shí)施綠色照明工程，并將其列入“九五”、“十五”節(jié) 能重點(diǎn)領(lǐng)域和“十一五”十大重點(diǎn)節(jié)能工程。2009年10月，又發(fā)布了半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展意見，旨在推動(dòng)我國半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，培育新的經(jīng)濟(jì)增 長點(diǎn)及促進(jìn)節(jié)能減排，提出將開發(fā)和推廣替代白熾燈、鹵鎢燈等節(jié)能效果顯著、性價(jià)比 高的半導(dǎo)體照明定型產(chǎn)品；開發(fā)和推廣停車場(chǎng)、隧道、道路等性能要求高、照明時(shí)間長 的功能性半導(dǎo)體照明定型產(chǎn)品；發(fā)展中大尺寸液晶顯示背光源、汽車照明等增長潛力大 的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品；發(fā)展醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等特殊用途的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品。許多城市已經(jīng)利用 LED光源照

7、明技術(shù)在城市燈光環(huán)境建設(shè)中，產(chǎn)生了良好的效果，像護(hù)欄照明、廣場(chǎng)照明、 庭院照明、投光照明、水下照明等系列。由于 LED光源的顯著優(yōu)點(diǎn)和白光LED技術(shù)的 日臻成熟丄ED光源城市道路照明系統(tǒng)有著廣闊的應(yīng)用前景。對(duì)節(jié)省建設(shè)資金，緩減用電矛盾,構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)具有重大意義。LED燈具性能上的優(yōu)勢(shì)：（1）節(jié)能，安全性高：LED光源如果設(shè)計(jì)合理，很大程度上可以直接解決傳統(tǒng)球狀光 源必須依靠光發(fā)射來解決的二次取光及光損耗問題。所以燈具反射損失低，燈具整體光效 高，如果采用PWM數(shù)字調(diào)光系統(tǒng)，更省電；目前白光LED的發(fā)光效率約為80 lm/W,較傳統(tǒng) 高壓鈉燈可以節(jié)電50%60%。如果和太陽能系統(tǒng)直接配套，無需

8、額外的逆變、轉(zhuǎn)換過程， 能達(dá)到最大的能源利用率。（2）低維護(hù)成本，安裝維護(hù)簡(jiǎn)便:如果燈具整體設(shè)計(jì)合理，大功率LED光源理論上可以 正常使用10年不用更換,而傳統(tǒng)高壓鈉燈平均1年半就要更換一次,所以可以大大降低維 護(hù)成本。同時(shí)采用LED路燈除了在單燈成本及最初安裝的造價(jià)比高壓鈉燈高外，在鋪設(shè) 成本、耗電成本及壽命方面均大大優(yōu)于高壓鈉燈。由于驅(qū)動(dòng)電流小、電纜、變壓器和工程費(fèi)用也相應(yīng)的減少。（3） 顯色性佳配光容易：LED的顯色指數(shù)高（7590）基本上接近自然光。光色可以人 為控制，可以通過配光滿足不同照明領(lǐng)域的需求。對(duì)光照射區(qū)域的光色均勻度可控 ，能夠 避免傳統(tǒng)光源單調(diào)色的現(xiàn)象。（4）環(huán)保，便于管

9、理：LED光源無輻射，更不會(huì)造成光污染；使用壽命長,不需要經(jīng)常進(jìn) 行更換，管理維護(hù)方便?，F(xiàn)階段LED燈具性能上的缺陷：（1）發(fā)光效率較低,亮度不足,燈具的成本高：目前雖然試驗(yàn)室水平大功率白光 LED的 發(fā)光效率已經(jīng)超過了 100 lm/W,但量產(chǎn)的、性價(jià)比高的大功率白光LED發(fā)光效率還在80 lm/W左右，在燈具設(shè)計(jì)中如果要提高整體的燈具亮度指標(biāo)，勢(shì)必要增加LED的數(shù)量，從而 增加燈具的成本。（2）地面對(duì)LED光的反射率低：由于目前白光LED光譜特征,路面及周邊物體對(duì)其 反射率低，特別是瀝青路面，雖然地面的照度指標(biāo)能達(dá)到要求，但路面的亮度較低，與鈉燈 的黃光相比,這是它的一個(gè)弱點(diǎn)。輸出功率及光

10、通量的提高要從大功率白光 LED的外延 技術(shù)、芯片工藝等基礎(chǔ)層次進(jìn)一步提升。（3）當(dāng)前技術(shù)下LED的光通量還不夠大，光效太低,色溫不易控制,造成燈具的整體品 質(zhì)難以保證;燈具的穩(wěn)定性，可靠性難以保證；有效光的照明角度偏小、分布不均勻，光學(xué)、 散熱設(shè)計(jì)復(fù)雜?？傊?，LED是一種固態(tài)冷光源，是繼白熾燈、熒光燈、和高強(qiáng)度放電（HID）燈（如 高壓鈉燈和金鹵燈）之后的第四代新光源。半導(dǎo)體照明（也稱固態(tài)照明）既是一種基于LED新型光源的固態(tài)照明，具體的講，是一種基于白光LED的固態(tài)照明，是一種典型的節(jié)能、環(huán)保綠色照明。LED被公認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的高新技術(shù)領(lǐng)域之一， 由于其蘊(yùn)藏著巨大的商機(jī)，正成為

11、群雄逐鹿的新戰(zhàn)場(chǎng)。12論文主要研究的內(nèi)容由于LED具有高效、節(jié)能及壽命長的優(yōu)點(diǎn)，符合現(xiàn)在所提倡的節(jié)能減排、綠色低 碳型經(jīng)濟(jì)，所以研究設(shè)計(jì)LED路燈是有實(shí)際意義的。本文先是介紹了國家“十城萬盞” LED半導(dǎo)體照明工程及其施工進(jìn)展情況， 說明了 國家對(duì)LED照明發(fā)展的重視；然后，介紹了照明中所用到的光度學(xué)和色度學(xué)的基礎(chǔ)知 識(shí)，要設(shè)計(jì)出合理的路燈，這些基礎(chǔ)知識(shí)是必須要掌握的，其中光的基本度量，是評(píng)價(jià) LED照明效果的重要參數(shù)；接著，講述了目前 LED在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，在汽車、道 路照明等領(lǐng)域的應(yīng)用中，LED有非常明顯的優(yōu)勢(shì)及很好的前景；然后描述了 LED的結(jié) 構(gòu)及發(fā)光原理，對(duì)LED的3大特性進(jìn)行了

12、分析、研究。前面幾章是研究和介紹LED的基礎(chǔ)知識(shí)和特性，后面3章是設(shè)計(jì)LED路燈及散熱 分析，只有掌握了基礎(chǔ)知識(shí)，才能設(shè)計(jì)出合格的路燈。對(duì)校園LED路燈的設(shè)計(jì)、路燈的散熱分析及仿真是本論文的重點(diǎn)。本文的路燈設(shè) 計(jì)是針對(duì)我校路燈的實(shí)際情況來設(shè)計(jì)的，根據(jù)學(xué)校路目前路燈覆蓋率、照明效果及路面 情況來選取的基本參數(shù)，從而設(shè)計(jì)出符合校園要求的LED路燈，和現(xiàn)在的高壓鈉燈相比，LED路燈更省電，照明效果更好；對(duì)路燈的散熱，是用軟件IcePak進(jìn)行模擬仿真，從整體到局部進(jìn)行熱分析，最后分析結(jié)果說明所設(shè)計(jì)的路燈散熱效果良好。2. 國家 十城萬盞” LED半導(dǎo)體照明工程實(shí)施進(jìn)展情況“十城萬盞”半導(dǎo)體照明應(yīng)用工程

13、，是一項(xiàng)由科技部提出的計(jì)劃，應(yīng)用工程的總體目 標(biāo)是：到2010年，在1021個(gè)城市推廣40萬盞以上半導(dǎo)體市政照明 燈具,實(shí)現(xiàn)年節(jié)電 6000萬千瓦時(shí)，累計(jì)節(jié)電1億千瓦時(shí)以上，半導(dǎo)體市政照明燈具產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到 80億元，帶 動(dòng)半導(dǎo)體照明相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超過1000億元。對(duì)于工程試點(diǎn)城市，國家將在政策和資金上 予以支持。2009年注定是中國LED年,4月份國家科技部推出十城萬盞計(jì)劃。7月24日，國家發(fā) 改委與聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署（UNDP）、全球環(huán)境基金（GEF）合作的中國逐步淘汰白熾燈、加 快推廣節(jié)能燈項(xiàng)目簽字儀式在北京舉行。聯(lián)合國秘書長潘基文、國家發(fā)改委副主任解振 華、中國常駐聯(lián)合國代表張業(yè)遂、財(cái)政部副

14、部長李勇、聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署（UNDP）中國首席代表馬和勵(lì)出席了簽字儀式。這標(biāo)志著中國綠色照明國際合作進(jìn)入新的階段。其實(shí)，國家財(cái)政部早在2008年，開始實(shí)行的高效照明產(chǎn)品推廣財(cái)政補(bǔ)貼資金管理暫 行辦法已把LED半導(dǎo)體照明產(chǎn)品列入補(bǔ)貼范圍，隨之相應(yīng)配套的稅費(fèi)等政策相繼出臺(tái)。 這是對(duì)一個(gè)產(chǎn)業(yè)空前的支持。由2008年北京奧運(yùn)LED的應(yīng)用持續(xù)發(fā)燒，加上2010年上 海世界博覽會(huì)、廣州亞洲運(yùn)動(dòng)會(huì)和 2011年深圳世界大學(xué)運(yùn)動(dòng)會(huì)即將陸續(xù)登場(chǎng)，所帶動(dòng)的 大型LED廣告牌、建筑景觀照明等應(yīng)用商機(jī)，也是2012年LED產(chǎn)業(yè)值得關(guān)注的熱點(diǎn)。政府的支持，國家節(jié)能減排政策的帶動(dòng)將是持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力。LED道路照明市場(chǎng)部分

15、 除了國際展覽、賽事的推波助瀾外，各國政府大型采購和LED路燈示范計(jì)劃的實(shí)施，以及 LED路燈照明地方規(guī)范相繼制定，預(yù)計(jì)2012年全球LED路燈市場(chǎng)滲透率將突破1%,開始 邁入快速增長期。關(guān)于如何開展十城萬盞 LED試點(diǎn)示范城市工作，科技部高新司對(duì)口業(yè)務(wù)處室原提出 的實(shí)施方案初步設(shè)想是：通過以LED在市政照明的應(yīng)用示范工程為載體，選擇10個(gè)城市 推廣應(yīng)用LED照明燈具（包括路燈、隧道燈、地鐵輕軌、加油站、地下停車場(chǎng)等功能照 明燈具）1萬盞以上。根據(jù)LED產(chǎn)品的技術(shù)效能、應(yīng)用的節(jié)能效果以及所獲得的經(jīng)濟(jì)、 社會(huì)效益，采取后補(bǔ)助的方式，進(jìn)行補(bǔ)貼,但目前依然沒有下達(dá)文件。2009年5月初，中國科技部批

16、準(zhǔn)21個(gè)城市開展半導(dǎo)體照明應(yīng)用工程試點(diǎn)工。 全國21 個(gè)試點(diǎn)城市為天津市、上海市、重慶市、石家莊市、保定市、大連市、哈爾濱市、揚(yáng)州 市、寧波市、杭州市、廈門市、福州市、南昌市、濰坊市、鄭州市、西安市、武漢市、 深圳市、東莞市、成都市、綿陽市。一些有基礎(chǔ)的城市在很短的時(shí)間內(nèi)就編制了推廣計(jì)劃 ，如天津市計(jì)劃推廣50萬盞, 揚(yáng)州市計(jì)劃5萬盞，保定市計(jì)劃3.8萬盞，成都市計(jì)劃1.5萬盞,僅這四個(gè)城市計(jì)劃的LED 照明燈具就高達(dá)63萬盞。21個(gè)城市按1萬盞計(jì)算，自身就需要安裝路燈、隧道燈 21萬 盞,如果這21萬盞一半是新安裝（含燈桿），一半是更換（不含燈桿）,平均以5000元1盞計(jì)算, 就需資金10.

17、5億元人民幣。實(shí)際需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個(gè)數(shù)字，2009年中國大陸將需要140萬盞,全球需240萬盞,未來 市場(chǎng)潛力之大可見一斑。甚至有人大膽預(yù)言；到2013年以后中國的LED產(chǎn)值將達(dá)到1000 億美元以上，咱們暫且不論數(shù)字的多少，只是這個(gè)產(chǎn)業(yè)，只要是能夠突破核心技術(shù)高端芯片 研發(fā)瓶頸,我們的節(jié)能減排及建設(shè)綠色城市的目標(biāo)是能夠?qū)崿F(xiàn)的。LED是半導(dǎo)體照明的簡(jiǎn)稱。它是以半導(dǎo)體芯片為材料的固態(tài)光源 ，依靠電子空穴復(fù) 合發(fā)光，將電能轉(zhuǎn)換成光能的效率高達(dá)80%以上。在奧運(yùn)場(chǎng)館建中LED技術(shù)作為自主創(chuàng) 新的代表被廣泛使用。據(jù)了解LED的耗能僅為白熾燈的10%,熒光燈的30%;它采用固體封裝，使用壽命可達(dá) 5萬小時(shí)

18、，是白熾燈的100倍熒光燈的10倍，它無需使用玻璃真空封裝，不產(chǎn)生毒副作用和 汞污染。中國是世界第二大發(fā)電大國。2007年發(fā)電總量為32559億千瓦時(shí)，年照明用電高達(dá) 3900億千瓦時(shí)，相當(dāng)于英國一年的用電總量。上世紀(jì)90年代以來，節(jié)能燈的主要生產(chǎn)國都在本國大力普及使用，而我國產(chǎn)的節(jié)能燈 卻主要用于出口，國內(nèi)的普及率不高。有數(shù)據(jù)顯示，2003年中國節(jié)能燈的產(chǎn)量為10億只， 占世界銷售市場(chǎng)份額的70%，國內(nèi)只銷售了 3.5億只。據(jù)專家介紹，2007年以來，北美、澳大利亞均立法禁止使用白熾燈。2007年春季歐盟首腦會(huì)議達(dá)成協(xié)議，要求歐盟各國逐步淘汰白熾燈。記者在北京中數(shù)程通科技發(fā)展有限公司采訪時(shí)了

19、解到，浙江是全球最大的節(jié)能燈生 產(chǎn)基地，產(chǎn)量約占全球生產(chǎn)量的50%，95%出口外銷，節(jié)能燈生產(chǎn)大國很遺憾的卻是應(yīng)用小 國。LED作為比節(jié)能燈更先進(jìn)的新光源，目前其產(chǎn)品基本上銷往國外。據(jù)了解，在中國LED產(chǎn)業(yè)已初步形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。LED產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了買器 件、買芯片、買外延片之路后，目前已初步實(shí)現(xiàn)了自主生產(chǎn)芯片和外延片的生產(chǎn)加工能力。 現(xiàn)階段，從事該產(chǎn)業(yè)的人數(shù)高達(dá)50余萬多人，研究機(jī)構(gòu)20多家，企業(yè)4000多家。2006 年， 我國LED產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到105.5億元,其中封裝產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達(dá)87.5億元。中國何時(shí)告別愛 迪生時(shí)代，隨著LED國家標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)和國家的大力支持與推廣應(yīng)用，告別愛迪生時(shí)代

20、已 是指日可待，到那時(shí)人們將用上清潔環(huán)保、無光污染、無輻射和毒副作用的優(yōu)質(zhì)新光源。3.光的照明基礎(chǔ)知識(shí)3.1 光度學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)3.1.1光的基本概念和理論從物理學(xué)上說，光是一種電磁輻射。在整個(gè)電磁輻射波譜中，光波只占據(jù)很小的一 部分（見圖3-1）。光波的波長區(qū)間在380納米與780納米（nm, 1 nm='D1）之間 人眼所能看見的光稱為可見光。紫藍(lán)綠黃槽紅A1 ICO ID OOO注我（A ）圖3-1電磁波譜在可見光中，波長最短的是紫光，稍長的是藍(lán)光，以后的順序是青光、綠光、黃光、橙光和紅光，其中紅光波長最長。波長比可見光長的光學(xué)輻射稱為紅外輻射。波長范圍在780nm1nm的紅外輻射通

21、常被細(xì)分為：近紅外 IR-A，Q7801400nm；中紅外 IR-B， /=1.43口；遠(yuǎn)紅外 IR-C，/=3 pm1mm。波長比可見光短的光學(xué)輻射稱為紫外輻射。波長范圍在100400nm的紫外輻射通常被細(xì)分為：近紫外 UV-A， ；=315400nm；中紫外 UV-B， ；=280315nm;遠(yuǎn)紫外 UV-C， 2=100 pm280nm。LED ( 2=8501550nm)兩種。LED也分為可見光LED （且450780nm）和不可見光其中，不可見光 LED 又分紅外線 LED （王850950nm）和光通信 LED/LD （Q13001550nm）。半導(dǎo)體LED之所以能發(fā)出不同的光色，

22、是因?yàn)樗麄兊墓馍鳟?。例如使用AllnGaP材料制得的LED波長可為590nm、611 nm、625nm所以可以發(fā)出黃 光、橙光和紅光。3.1.2光的傳播特性當(dāng)光線在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，總是沿直線方向進(jìn)行。當(dāng)媒質(zhì)發(fā)生改變時(shí)，光線或 被反射，或被透射，或被吸收。同時(shí)還有光的色散、干涉、衍射和偏振現(xiàn)象。（1）光的反射當(dāng)光線遇到不透明的物體表面時(shí)，大部分光背反射，小部分被吸收。光線在鏡面和 擴(kuò)散面上的反射有以下幾種類型。 規(guī)則反射在光滑界面上所產(chǎn)生的光的反射稱為規(guī)則反射，又稱鏡面反射，如圖3-2所示。光的入射光線、反射光線和過入射點(diǎn)的界面發(fā)線都位于同一個(gè)平面上，并且入射角等于反 射角，反射光線和入射

23、光線分別位于發(fā)線的兩側(cè)，這就是光的反射定律。 散反射當(dāng)光線從某方向入射到經(jīng)散射處理的鋁板、經(jīng)涂刷處理的金屬板或毛面白漆涂層 時(shí)，反射光向各個(gè)不同的方向散開，但其總方向是一致的，如圖3-3所示，其光束的軸線方向仍遵守反射定律，這種光的反射稱為散反射。 漫反射光線從某方向入射到粗糙表面或涂有無光澤鍍層的表層時(shí)，光線被分散在許多方 向，在宏觀上不存在規(guī)則反射，這種光的反射稱為漫反射。當(dāng)反射遵守朗伯（Lamber）余弦定律時(shí)，即任意方向的光強(qiáng)與該反射面的法線方向的光強(qiáng)$所成的角度9 的余弦成比例（而與光的入射方向無光，從反射面的各個(gè)方向看去，光的亮度均相同，這種光的反射稱為各向同性漫反射，如圖3-4所

24、示。 混合反射光線從某方向入射到瓷釉或帶高度光澤的漆層上時(shí)，規(guī)則反射和漫反射皆存在，這 種現(xiàn)象稱為混合反射。在定向反射方向上的放光強(qiáng)度比其他方向上的要大得多，而且有 最大亮度。其他方向上也有一定數(shù)量的反射光，而其亮度分布實(shí)不均勻的。（2）光的折射、全反射與透射 折射光從第一種介質(zhì)進(jìn)入第二種介質(zhì)時(shí)，若傾斜入射，這在入射面上有反射光，而進(jìn)入 第二種介質(zhì)時(shí)有折射光，如圖3-5所示。 全反射當(dāng)光線從高折射率的媒介（光密物質(zhì)）射向敵折射率的媒質(zhì)（光疏物質(zhì)）時(shí)，入射 角小于折射角。當(dāng)入射角未達(dá)到荀時(shí)，折射角已達(dá)。繼續(xù)增大入射角，則光線全部 返回到光密物質(zhì)內(nèi)，不再有折射光，這種現(xiàn)象稱為全反射。光不再從光密物

25、質(zhì)進(jìn)入光疏 物質(zhì)是的入射角稱為臨界入射角（A）。 透射光入射到透明或半透明的材料表面時(shí)，一部分被反射，一部分被吸收，大部分的光 可以透射過去。（3）光的吸收材料對(duì)光的吸收式光能轉(zhuǎn)換為能量的其他形式時(shí)引起的。當(dāng)一定波長的平行光束穿過均勻媒質(zhì)時(shí)，光強(qiáng)的損失隨距離（X）和波長有關(guān)的線吸收率（a）呈指數(shù)式衰減即 気詁:沁朮 M，其中一為光束的初始光強(qiáng)。有些材料在可見范圍內(nèi)對(duì)不同波長的光 有不同的吸收率a,當(dāng)光線通過這些材料時(shí)，其光譜分布會(huì)有所改變，因此這種材料科 用來制造濾色片。3.1.3光的基本度量（1）光通量光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量稱為光源的光通量，以表示，單位為流明（Im）。它是根據(jù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)觀察

26、者的作用導(dǎo)出的光度量。對(duì)于明視覺，若輻射體的光譜輻射通量為e （R,其光通量 的表達(dá)式為：=Km Jn -V （ R dt（3-1）式中：de （ R /d入為輻射通量的光譜分布；V （ R為光譜光（視）效率；Km為輻射的 光譜光（視）效能的最大值（Im . _），在單色輻射時(shí)，明視覺條件下的Km值為6831 - -（當(dāng) R=555nm 時(shí)）；為光通量（Im， 1lm=1cd - 1sr）。（2）放光強(qiáng)度I光源在給定方向的單位立體角中發(fā)射的光通量定義為光源在該方向上的光強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱光強(qiáng)），以I表示。若在某微小立體角d內(nèi)的微小光通量為d（爲(wèi)E）,貝夠方向上的光強(qiáng)為d申I=.（3-2）單位為坎德拉（

27、cd）， 1cd=1lm 1翻，'o坎德拉是國際單位制和我國法定單位制的基本單位之一，其他光度量單位都是由坎德拉導(dǎo)出的。1979年10月，第16屆國際計(jì)量大會(huì)通過的坎德拉重新定義為：一個(gè)光源發(fā)出頻率為540；：Hz的單色輻射（對(duì)應(yīng)于空氣中的波長為555M的單色輻射），若在一定方向上的輻射強(qiáng)度為1/683W ，則光源在改方向上的發(fā)光強(qiáng)度為 1cdo（3）光照度E在被照物體表面上，單位面積內(nèi)所接受的光通量稱為光照度（簡(jiǎn)稱照度）。光照度是表征表面被照明程度的量，以 E表示，單位為勒克斯（lx ），1lx=1lm - m-2。如微小面 積dS上受到的光通量為d，則E為deE=（3-3）照度的單

28、位除了 lx夕卜，在北美地區(qū)還使用英尺燭光（fc），1fc=10.76lx。在工程上還 曾經(jīng)用過輻透（ph）、豪輻透（mph）等。各種照度單位的換算關(guān)系列于表1-1中，拱參 考。表1-1各種照度單位換算表單位名稱勒克斯 1lx=1lm m2-2輻透 1ph=1lm cm-2英尺燭光1fc=1lm -ft勒克斯1lx=1lm m10.000 10.092 92輻透 1ph=1lm cm"10 0001929英尺燭光1fc=1lm -ft-210.760.001 0761lx的照度是比較小的，在此照度下只能大致地辨認(rèn)周圍物體。通常，滿月夜晚的地 面照度約為0.2lx，白天采光良好的室內(nèi)照

29、度為100500lx,晴朗的室外太陽非直射下的 地面照度為103104lx，而中午太陽直射下的地面照度可達(dá) 105lx。在照明質(zhì)量的量化標(biāo)準(zhǔn)中，一般推薦辦公室的平均水平照度為 5001000lx；在商業(yè)照明 中，推薦的垂直照度平均值為 300500lx。（4）光的射度M對(duì)于有一定表面積的發(fā)光體，在不同位置上的發(fā)光程度可能不同，因此需要用光出射度來表征。光出射度是指單位面積發(fā)出的光通量，以M表示，單位為lm m-2。若在發(fā)光體表面上任取的微小單元面積是 dA，發(fā)出的光通量為dO， M則為：d申M（3-4）光出射度主要針對(duì)面光源而言。這里所說的面光源還包含不發(fā)光的表面受到光照后 形成的二次發(fā)光面，

30、其出射度為：發(fā)射發(fā)光M=透射發(fā)光m=：M式中：為被照面的反射系數(shù)（反射比），為被照面的透射系數(shù)（透射比），E為被 照射的二次發(fā)光面的照度。照度和光出射度有類似的定義和相同的量綱，其區(qū)別在于照度表示受照面所接收到 的光通量密度，而光出射度表示發(fā)光面所發(fā)出的光通量的表面密度。（5）亮度L光源在某一方向的光亮度（簡(jiǎn)稱亮度） L （】）是光源在該方向上的單位投影面 在單位立體角中發(fā)射的光通量。如在微小的面積dA和微小的立體角幀內(nèi)的光通量d（如0）,則亮度為：也一（3-5）式中b'l為通過給定點(diǎn)的輻射束元傳輸?shù)牟o定方向立體角0工內(nèi)傳播的光通量；dA為包括給定點(diǎn)的輻射束截面積；為輻射束截面積

31、與輻射束方向的夾 角。該量的符號(hào)為L,單位為坎德拉每平方米（cd m-2=lm m-2 sr-1）。（6）發(fā)光效率（光效）”發(fā)光效率（光效）是指一個(gè)光源所發(fā)出的光通量與光源消耗的電功率Pi之比。由于光源的電功率并不全部變成可見光，其中有相當(dāng)一部分變成其他形式的能量。故 光效為：卜g嚴(yán)版嚴(yán)問（3_6）式中：的單位是lm 即每瓦電力所發(fā)出的光的量，其數(shù)值越高表示光源的 效率越高。在選擇光源時(shí)，效率是一個(gè)重要的考慮因素。目前商用白光LED的光效尚未達(dá)到熒光燈的水平，但早已超過白熾燈和鹵鎢燈。3.2色度學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)各種光源發(fā)出的光，由于光譜功率分布的差異與世間萬物光譜反射率或透射率的不 同，在日光下的3

32、下呈現(xiàn)出五彩繽紛的各種不同的顏色。3.2.1顏色（1）顏色的特性 無彩色和彩色顏色可以分為無彩色和彩色無彩色是指白色、黑色和各種深淺不同的灰色，把他們排列成一個(gè) 系列即成為黑白系列，如圖3-5所示。純白是反射比 等于1的理想的淺灰中灰深灰完全反射體，而純黑e等于0的無反射的物體，它們?cè)谧匀唤缰胁⒉淮?在。接近純白的有氧化鎂，接近純黑的有黑絨。黑白系列代表物體反射 比的變化，在視覺上的表現(xiàn)為明度的變化。由于白色、黑色及灰色物體 對(duì)光譜各波段光的反射是沒有選擇性的，故被稱為中性色。彩色在知覺意義上是指有色調(diào)的知覺色， 也就是黑白系列以外的各 種顏色。彩色有3個(gè)特性，即色調(diào)、明度和彩度。圖3-5黑白

33、系色調(diào)：亦稱色相，表示不同波長的可見光在視覺上的屬性，如紅、 黃、藍(lán)等。光源的色調(diào)決定于輻射光譜組成對(duì)人眼所產(chǎn)生的感覺，而 物體的色調(diào)決定于物體對(duì)光源的光譜輻射有選擇的反射或透射對(duì)人眼所產(chǎn)生的感覺。明度：在同樣的照度條件下、依據(jù)表現(xiàn)為白色或高透射比的表面的視亮度來判斷某 一表面的的視亮度。彩度：在同樣的照明條件下，一個(gè)區(qū)域根據(jù)表現(xiàn)為白色或高透射比的區(qū)域的視亮度 比例來判斷的顏色的豐富程度。彩度也稱為飽和度，表示彩色光在整個(gè)色覺（包括無彩 色）中的純潔度?？梢姽庾V中的各種單色光是純潔的，是最飽和的色彩，通常稱為光譜 色。無彩色的黑白系列只有明度的區(qū)別， 而沒有色調(diào)和彩度的特性。例如，越接近白色,

34、 明度越高；越接近黑色，明度越低。因此，對(duì)于黑白系列，只有根據(jù)明度的差別來辨認(rèn) 物體；而對(duì)于彩色，可以從明度、色調(diào)和彩度上來辨認(rèn)物體，從而大大提高人們識(shí)別物 體的能力。 顏色混合定律引起顏色刺激的不一定是單色光，而往往是復(fù)合光，既是各種波長輻射的總和。人 們的視覺器官降不同波長的光線綜合成一種顏色的感覺。這種綜合過程符合格拉斯曼顏色混合定律。該顏色定律的主要內(nèi)容如下：a. 人的視覺只能分辨顏色的2種變化，即明度、彩度和色調(diào)的變化。b. 在由兩種成分組成的混合色中，如果一個(gè)成分連續(xù)變化，則混合色的外貌也隨之 連續(xù)變化。由此導(dǎo)出下述兩條定理。補(bǔ)色律：每一種顏色都有一個(gè)相應(yīng)的補(bǔ)色。如果某一顏色與其補(bǔ)

35、色以適當(dāng)?shù)谋壤?合，則可產(chǎn)生白色和灰色；如果兩種按其他的比例混合，則產(chǎn)生近似比重大的顏色成分 的非飽和色。中間色律：任何兩種非補(bǔ)色混合時(shí)產(chǎn)生中間色，其色調(diào)取決于兩種顏色的相當(dāng)數(shù)量， 其飽和度取決于兩者在色調(diào)順序上的遠(yuǎn)近。c. 顏色外貌相同的光，不管它們的光譜組成是否相同，在顏色混合中具有相同的效 果。也就是說，凡是在視覺上相同的顏色都是等效的。由此導(dǎo)出顏色的替代律：相近顏 色混合后仍相似。根據(jù)顏色替代定律，可以利用顏色混合方法萊產(chǎn)生或代替各種所需要 的顏色。d. 由各種顏色的光組成的混合光總亮度等于組成混合光的各種顏色光的亮度的總 和，這一定律稱為亮度相加定律。上述顏色混合定律適合于各種顏色

36、光的相加混合，而不適合于染料或涂料的混合。 因?yàn)楦鞣N顏色光的混合（或稱加色法混合）是由于不同顏色的光引起眼睛的同時(shí)興奮； 而染料或涂料的混合稱為減色法混合， 這種混合所得到的顏色是由于不同波長的光在所混合的染料或涂料微粒中被逐漸吸收而產(chǎn)生的。圖鈍顏色環(huán)顏色及其混合規(guī)律可以用顏色環(huán)示意。例如，把顏色 飽和度最高的光譜色加上紫紅色，然后依照波長順序就可 圍成一個(gè)圓環(huán)，稱之為顏色環(huán)，如圖 3-6所示。白色位于 圓環(huán)中心。當(dāng)兩種顏色混合時(shí)，混合色在圓環(huán)中的位置取決于兩 種顏色成分的比例，并且靠近比重大的那種顏色。凡是兩 種顏色混合時(shí)產(chǎn)生白色和灰色的，那么這兩種顏色稱為互 補(bǔ)色，。關(guān)于顏色環(huán)中心對(duì)稱的顏

37、色都是互補(bǔ)色。例如，黃和藍(lán)是一對(duì)互補(bǔ)色，紅和綠是一對(duì)互補(bǔ)色，等等。因此，當(dāng)一對(duì)互補(bǔ)色按各種比例混合 后，所產(chǎn)生的顏色就位于連續(xù)互補(bǔ)色的直線上，呈白色或各種非飽和色。顏色換上任何 兩個(gè)非互補(bǔ)色相混合后，可以得到兩色中間的混合色，并位于兩色相連的直線上，其色 調(diào)取決于兩顏色的比例。（2）表色系統(tǒng)人們用兩種系統(tǒng)來表示光源和物體的不同顏色。 孟塞爾（Mun sell）系統(tǒng)孟塞爾系統(tǒng)是A.H.孟塞爾根據(jù)顏色的視覺特點(diǎn)制定的顏色分類和標(biāo)定系統(tǒng)。它用一個(gè)類 似球體的模型，把各種表面色的3種基本特性：色調(diào)H、明度V、彩度（飽和度）C全 部表示出來。立體模型中的每一部位都代表一種特定的顏色，并都有一個(gè)標(biāo)號(hào)。 C

38、IE表色系統(tǒng)與用分光儀器將白色光散成許多單色光相反，人們也試圖用幾種單色光相混合以得 到所要求的顏色光，并獲得成功?；焐珜?shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，所有顏色的光都可以由某3種單色光按一定的比例混合而成。這3種單色光中的任何一種都不能由其余兩種混合產(chǎn)生。這3種單色光稱為三原色。1931年CIE規(guī)定的RGB系統(tǒng)的三原色光波長分別為 和二皿伽!，花= 546lnm禾 = 435,8nm的紅光（r）、綠光（G）和藍(lán)光（b）。 但采用RGB系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在某些情況下，有些涼出現(xiàn)負(fù)值，給計(jì)算帶來很大不便。所 以，1931年CIE又規(guī)定了一個(gè)新的系統(tǒng)，既是 CIE XYZ系統(tǒng)。322與顏色有關(guān)的照明參量（1）色溫與相關(guān)色溫色溫

39、是光源顏色的一種表色方法。 當(dāng)光源所發(fā)出的光的顏色與黑體在某一溫度下的 顏色相同時(shí)，這一黑體的溫度稱為光源的顏色溫度簡(jiǎn)稱色溫（CT）,用熱力學(xué)溫度表色，單位為K （開爾文）。不同溫度黑體的光色變化在色度圖上形成一個(gè)弧形軌跡， 被稱為黑體軌跡。熱輻射光源（如白熾燈、鹵鎢燈等）的顏色變化基本上與黑體軌跡相 符。對(duì)于一其他形式發(fā)光的光源，其發(fā)光不一定落在黑體軌跡上。在此情況下，只能用 相關(guān)色溫來表示。若光源發(fā)出的光與黑體在某一溫度下的顏色最接近，則黑體此時(shí)的溫 度稱為該光源的相關(guān)色溫。通常，色溫高的光源的顏色偏藍(lán)，色溫低的光源的顏色偏紅。光色偏藍(lán)的稱為冷（或 冷光），光源的顏色偏紅的稱之為暖色，介于

40、冷色和暖色之間的光色稱之為中間色。（2）顯色性照明光源除了用色溫表示其自身的顏色（即色表）外，還用顯色性作為另一個(gè)常用 的評(píng)價(jià)指標(biāo)。顯色性是指光源的光照射到物體上所產(chǎn)生的客觀效果和對(duì)物體真實(shí)色彩的 顯現(xiàn)程度。顯色性高的光源對(duì)顏色的表現(xiàn)較好，所看到的顏色就接近自然原色；顯色性 低的光源對(duì)顏色的表現(xiàn)較差，所看到的顏色偏差也較大?？梢姽獾牟ㄩL在38078 Onm的范圍內(nèi)，也就是我們?cè)诠庾V中看到的紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫的范圍。如果光源 發(fā)出的光中所含的各色光的比例和自然光相近，則人眼所看到的顏色也就較為逼真。顯 色性好的光源（如白熾燈），其光譜分布能覆蓋大部分見光的區(qū)域。再好的裝潢、擺設(shè)、 藝術(shù)品

41、和衣物等，有時(shí)也會(huì)因所選擇的光源不當(dāng)而失色。一般人工照明光源用顯色指數(shù)作為顯色性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。值的范圍為0100值 越高，光源的顯色性就越好。一般認(rèn)為 =80100,光源的顯色性優(yōu)良；：=5079,光 源的顯色性一般；.<50,光源的顯色性較差。對(duì)于顏色辨別要求高的場(chǎng)合，如攝影棚、 體育館和印刷行業(yè)，需要使用高顯色指數(shù)的光源，如白熾燈、鹵鎢燈等、它們的顯色指 數(shù)都達(dá)到85以上。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4. LED在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用4.1 LED汽車照明(1)汽車照明的發(fā)展歷程汽車照明的光源經(jīng)歷了極大的發(fā)展。20世紀(jì)60年代鹵鎢燈的發(fā)明給光源的光效和 壽命帶來了一場(chǎng)革命，這種燈光效在2025lm/W

42、,壽命在200300h。20世界70年代，鹵 鎢燈大規(guī)模代替了白熾燈用于汽車照明，至今任然占據(jù)汽車前照燈的統(tǒng)治地位。之后再 20世紀(jì)90年代，氙燈逐漸走入了人們的視野，其光效達(dá)到90lm/W，啟動(dòng)速度更短，壽 命也比鹵鎢燈長許多，達(dá)3000h,其近似電光源的特性也使燈具設(shè)計(jì)更容易，光利用效 率更咼。20世紀(jì)60年代后，LED這種新型光源的出現(xiàn)時(shí)人們對(duì)汽車照明系統(tǒng)的發(fā)展看到了 新的曙光。鑒于LED壽命長、啟動(dòng)時(shí)間短、環(huán)保及工作電壓低的特點(diǎn)，現(xiàn)在LED用于汽車上最普遍的要數(shù)車內(nèi)儀表板、 操作開關(guān)、閱讀燈、示寬燈、牌照燈、等低照度燈飾。 對(duì)于車外照明知道1985年LED信號(hào)燈才被用于客車上。1986

43、年Nissan 300ZX型車上 的高位剎車燈(CHMSL)運(yùn)用了 72個(gè)5mm的LED，這標(biāo)志著LED逐步進(jìn)入了汽車照 明工業(yè)的核心。1998年白光LED的發(fā)明，人們看到將LED用于汽車前照燈的可能性。 多年內(nèi)，以LED為前照燈的概念層出不窮，知道 2008年第一款以LED作為近/遠(yuǎn)光燈 的凱迪拉克Escalade Platinum量產(chǎn)車的出現(xiàn)才宣布LED作為主流前照燈光源的開始。 目前有雷克薩斯LS600hL、08款?yuàn)W迪R8等多款車主打LED為前照燈。但是只限于這 些高檔豪華車型，LED前照燈走向中低端車型需要很長一段時(shí)間。2006年，國際上汽車用LED的產(chǎn)值到到6.3億美元，占總體LED

44、用量的15%。在 200年之前，LED最大的應(yīng)用亮點(diǎn)是手機(jī)，其在全球所占的份額達(dá)52%。2005年之后，手機(jī)趨于飽和，取而代之的是汽車、交通燈、景觀照明和一般照明。汽車產(chǎn)業(yè)在全球經(jīng) 濟(jì)中仍然是一支產(chǎn)業(yè)。目前我國的汽車年產(chǎn)能達(dá) 800多萬輛，已超過德國，產(chǎn)量位居世 界第三。規(guī)模如此之大的汽車產(chǎn)業(yè)，拉動(dòng)了汽車燈具的發(fā)展，同時(shí)為LED在汽車上的應(yīng)用提供了廣闊的市場(chǎng)空間。按目前 LED的技術(shù)水平，一輛汽車需要300多個(gè)LED， 其需求量非常之大。未來幾年我國車燈將會(huì)有較大的發(fā)展，形成超過10億元的年產(chǎn)值。(2)汽車車燈分類一架具有標(biāo)準(zhǔn)照明系統(tǒng)的汽車車身內(nèi)外的燈具大大小小有十余種，若按用途來分，可分為照

45、明燈和信號(hào)燈兩類。照明燈猶如汽車的“眼睛”，在黑暗中照明汽車行駛方向上的道路，延伸和拓寬駕駛員的視野。信號(hào)燈如同汽車的“嘴巴”，車輛可通過燈光信號(hào)同其他車輛進(jìn)行“語言”交流，向其他汽車司機(jī)明示本車的存在及其行使的狀態(tài)，以 使汽車在道路上能夠安全快捷行駛。照明燈又分為車外照明燈和車內(nèi)照明燈。 車外照明燈包括遠(yuǎn)/近光燈、前霧燈和車牌 燈等；車內(nèi)照明燈主要是儀表和閱讀燈等。信號(hào)燈也分車外信號(hào)和車內(nèi)信號(hào)燈。車外信號(hào)燈是只側(cè) /后轉(zhuǎn)指示燈、（高位）剎車 燈、后霧燈、示寬燈、倒車燈等。車內(nèi)信號(hào)燈泛指儀表板指示燈，主要有轉(zhuǎn)向、機(jī)油壓 力。充電。關(guān)門提示及音響、空調(diào)等指示燈。在這些車燈中，屬于強(qiáng)制性檢驗(yàn)的有車

46、外 照明燈和車外信號(hào)燈，因?yàn)樗鼈兪切熊嚢踩年P(guān)鍵部件。（3）LED在汽車照明的優(yōu)勢(shì)所在 增進(jìn)安全：LED信號(hào)燈啟動(dòng)比白熾燈光源更迅速。對(duì)于時(shí)速為62mile （1mile=1609.344m）的車來說，LED的反應(yīng)時(shí)間可以縮短 200ms,相當(dāng)于減少 19ft （1ft=0.3048m）的停車距離。另外LED燈工作在比較安全的低電壓，相對(duì)其他競(jìng)爭(zhēng)光源是個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 服務(wù)壽命超過汽車壽命：可以說 LED車燈無需更換，駕駛者不必?fù)?dān)心剎車燈失 靈；并且LED的工作壽命隨著技術(shù)的突破和進(jìn)展將不斷增強(qiáng)。 耐久：LED器件的光生產(chǎn)機(jī)構(gòu)使它抗振動(dòng)和沖擊，使其成為汽車和卡車尾燈、橋 燈和航行器燈的理想光源；而熱燈

47、絲白熾燈遭受振動(dòng)和沖擊時(shí)發(fā)光易失效。 節(jié)省空間：因?yàn)長ED燈具可以做的薄一些，或可減少燈具的深度，這對(duì)于信號(hào) 功能燈而言是個(gè)直接優(yōu)點(diǎn)，而對(duì)于近光燈和遠(yuǎn)光燈是個(gè)間接優(yōu)點(diǎn)。 無污染和低能耗：LED不包含水銀，而且能耗低。一般做近光燈用的白熾燈能耗 超過150W,而用三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)1W LED代替，即使包括控制單元用點(diǎn)在內(nèi)，每一個(gè)LED燈 僅消耗45W，或每輛車僅消耗10W。 日光色：對(duì)于VW車型該優(yōu)點(diǎn)立刻能體現(xiàn)，與鹵鎢燈或氙燈相比，白光 LED的光束更接近日光，這對(duì)駕駛員是非常舒服的，尤其對(duì)遠(yuǎn)光燈更是如此。如果用LED作位置燈或DRL燈（日間行駛燈）并與氙燈組件組合在一起，則比鹵鎢燈和單獨(dú)氙燈更好。 提

48、高能見度：用LED燈作光源可以是汽車在彎路和十字路口獲得理想照明。用LED作高速公路燈光增進(jìn)了司機(jī)在高速公路上的能見度，可照到車前30m遠(yuǎn)。 光控：LED汽車前大燈能集中所有光直接朝向車前的路面而不使迎面駛來的司機(jī) 感到晃眼。這是因?yàn)長ED的燈光可以通過聚焦透鏡進(jìn)行控制，讓它射向所需要的方向。 智能光功能：可實(shí)現(xiàn)像動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)角燈那樣的智能光功能。因?yàn)長ED是半導(dǎo)體，它可以快速調(diào)光或者快速開關(guān)。一般 LED燈是用3035個(gè)芯片的多芯片陣列，沒個(gè)芯片 可以尋址，由開或關(guān)的不同組合可以產(chǎn)生不同光分配，在20102012年內(nèi)將可以實(shí)現(xiàn)這方面的應(yīng)用。4.2 LED道理隧道照明（1）道路照明的現(xiàn)狀道路照明時(shí)隨

49、著人們生活水平不斷提高而發(fā)展的。只有當(dāng)人們有在夜晚出行的需求，才出現(xiàn)了道路照明。同時(shí)，人們對(duì)于道路照明的要求也隨著時(shí)代的發(fā)展而不斷提高，從 而要求照亮路面幫助人們察覺道路情況，到幫助人們識(shí)別道路上的障礙物還是行人，再 到幫助駕駛員辨認(rèn)行人的特征。由于道路照明的特征情況，即需長時(shí)間工作、懸掛高度高、不宜頻繁更換等，一般 目前所使用的光源都具有光效較高、壽命較長的特點(diǎn)，例如高壓鈉燈、金鹵燈、無極燈 等。在目前技術(shù)較為成熟的光源中，高壓鈉燈的光效最高，一般可達(dá)到100120lm/W，使用高壓鈉燈作為道路照明的光源，能耗較低。而無極燈，由于其依靠電磁感應(yīng)而發(fā)光， 對(duì)于懸掛高度較高、不宜頻繁更換的道路照

50、明燈具而言，其壽命毫無疑問是其最大的優(yōu) 勢(shì)。當(dāng)然，高壓鈉燈和無極燈應(yīng)用于道路照明也都有其各自的缺陷。高壓鈉燈在所有的 光源中，較差的顯色性使其作為道路照明的一大硬傷。使用高壓鈉燈作為道路照明，僅 僅能幫助駕駛員察覺道路情況，或者辨識(shí)道路障礙物，要想幫助其迅速分辨行人特征有 較大的困難。而無極燈的技術(shù)尚不成熟，其光效以及配光仍然是制約其作為道路照明主 流光源的一大阻礙。目前道路燈具中普遍采用的HID光源是高壓鈉燈或金屬鹵化物燈，這兩種混光源的 最大特點(diǎn)是，發(fā)光的電弧管尺寸小，由尺寸很小的電弧管產(chǎn)生很大的光輸出，并且具有 很高的光效，前者包括配套電器，可達(dá)1101lm/W，后者包括配套電器可達(dá) 8

51、01lm/W。但這類光源應(yīng)用在道路燈具中時(shí)，只有40%左右的光是直接透過玻璃罩到達(dá)路面的，其他的光是通過燈具反射器再投射出燈具的。目前普遍采用此類光源的傳統(tǒng)燈具基本上都存在兩個(gè)不足，一是燈具直接照射的方向上照度很高， 在次干道上可達(dá)50lx以上，這一 區(qū)域?qū)儆诿黠@的過度照明，而兩個(gè)燈具的光照度交叉處的照度僅為燈下照度的20%40%。二是此類燈具的反射器的效率一般僅為 50%60%，所以有60%左右的光輸出在燈 具內(nèi)，是在損失了 30%40%后再投射到路面上的。此類燈具的總體效率一般都在70%左右，并且上述的過度照明也屬于浪費(fèi)。綜合分析上述的傳統(tǒng)的道路燈具，其綜合的有 效照明效率（扣除過度照明部

52、分）僅為 50%。也因?yàn)樯鲜鲈?，目前我國次干道的照?效果（路面照度和照度的均與度）基本都達(dá)不到CJJ45-2006和CIE31以及CIE115標(biāo)準(zhǔn)的要求。而隨著LED技術(shù)的日趨成熟，目前市場(chǎng)上已經(jīng)量產(chǎn)的1W大功率白光LED光源的光效已經(jīng)達(dá)到了 100lm/W。在實(shí)驗(yàn)室的研究水平，最高光效達(dá)到了 160lm/W。而且LED 的定向發(fā)光特性使其容易實(shí)現(xiàn)較為理想的的配光，并提高燈具效率和燈具利用系數(shù)。在 道路照明上LED逐漸顯露出吸引力和競(jìng)爭(zhēng)力。據(jù)2006年國家路燈行業(yè)統(tǒng)計(jì)，我國城市道路照明共有1500萬只以上的路燈，近幾年的增長率在20%以上。照此估算，全國每年照明路燈的市場(chǎng)規(guī)模不低于50億元

53、，如使用LED路燈，每年可節(jié)電20億度以上。目前中國整個(gè)道路照明市場(chǎng)高壓鈉燈占據(jù)了 60%以上的份額，而在一些社區(qū)道路及鄉(xiāng)村道路等場(chǎng)所的照明光源主要為節(jié)能燈（CFL），約占20%，而汞燈和白熾燈燈光源正逐漸被淘汰。隨著LED技術(shù)的發(fā)展和成熟，LED路燈的應(yīng)用將會(huì)越來越廣。中國內(nèi)地在“十城萬盞”等政策帶動(dòng)下，將深圳、重慶、成 都、天津、綿陽、鄭州等21個(gè)大中型城市列為核準(zhǔn)城市。推動(dòng)LED閘門應(yīng)用示范工程。此外，各國和地區(qū)政府也積極推動(dòng) LED路燈，例如美國洛杉磯也計(jì)劃 5年內(nèi)設(shè)置 14萬盞LED路燈，中國臺(tái)灣地區(qū)表示三年內(nèi)更換 128萬盞LED路燈，在政策支持下， 今年全球LED路燈需求增至25

54、0萬盞，年增長率高達(dá)178%。（2）LED在道路照明應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)光效高、能耗低在道路照明上，高壓鈉燈因?yàn)槠涔庑Э蛇_(dá)到 120lm/W而占主導(dǎo)地位，但隨著 LED 光效的不斷提高，高壓鈉燈的壟斷地位岌岌可危，及其在次干道燈需要150W LED路燈 一下的應(yīng)用場(chǎng)合，LED已經(jīng)體現(xiàn)出了明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。LED照明產(chǎn)品崛起的重要原因之一，就是 LED的光效已經(jīng)超過大部分傳統(tǒng)光源， 并且絕對(duì)有可能在不久的將來明顯高于所有的傳統(tǒng)光源。LED的光效理論計(jì)算可以達(dá)到270290lm/W或更高，這是傳統(tǒng)光源無法比擬的。 2007年2月，美國Lumileds宣布， 研制出色溫為4685K的白光LED光效可達(dá)115l

55、m/W。2008年7月，德國的OSRAM宣 布，將大功率白光LED在350mA驅(qū)動(dòng)電流條件下的光效刷新到了 136lm/W （光通量為 1551m）。到了 2009年初，Cree, OSRAM相繼宣布了在實(shí)驗(yàn)室水平大功率白光 LED的 光效達(dá)到160lm/W。雖然針對(duì)LED的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)尚未正式出臺(tái)，對(duì)如此高的光效還有爭(zhēng) 議，但毫無疑問，LED的光效已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過白熾燈，也逐步逼近直管熒光燈、緊湊型熒 光燈及高壓鈉燈等傳統(tǒng)光源。傳統(tǒng)的高壓鈉燈等傳統(tǒng)路燈使用的光源一般向整個(gè)空間發(fā)光，但道路照明需要照亮的只有行車?yán)锩婧托腥寺访妫虼藷艟吖鈱W(xué)設(shè)計(jì)要盡可能的時(shí)光均勻并集中地投射到路 面上。因而在設(shè)計(jì)照明燈具

56、時(shí)，通常要用曲面反射器來收集光線，使之向所需要的方向 照射。采用LED光源，由于具有良好的方向性，基本為單面發(fā)光，所以在采用二次光 學(xué)透鏡時(shí)，燈具出光效率可達(dá)85%左右，如果采用一次光學(xué)透鏡，其燈具出光效率更可 高達(dá)90%以上。另外，由于LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)的日益成熟，其調(diào)光技術(shù)可以進(jìn)一步降低LED路燈的功耗，而且LED的調(diào)光技術(shù)不會(huì)對(duì)LED壽命和光效造成影響。作為占總照明用電量約為 15%20%的道路照明而言，如果能夠大規(guī)模推行 LED路燈，毫無疑問可以很大程度降 低道路照明的用電，從而緩解目前全球的能源危機(jī)。 瞬時(shí)啟動(dòng)氣體放電光源從啟動(dòng)至光輻射穩(wěn)定輸出，一般要幾十秒至幾十分的時(shí)間，這是由于 氣體放電光源本身的特性決定的。而白熾燈是熱輻射光源，給人的感覺就是一點(diǎn)就亮， 但實(shí)際上白熾燈啟動(dòng)后也有約零點(diǎn)幾秒的上升時(shí)間。而LED的響應(yīng)時(shí)間只有幾十納秒， 另外氣體放電光源在關(guān)閉后需要等待一段時(shí)間，光源冷卻后方可重新啟動(dòng)。而LED具有瞬時(shí)啟動(dòng)的特點(diǎn)，通電即可正常穩(wěn)定工作，同時(shí)也不存在再次啟動(dòng)的等待時(shí)間。 壽命長壽命長段將直接影響整個(gè)道理照明的維護(hù)成本。一般高壓鈉燈的壽命在20000h左右，即便OSRAM生產(chǎn)的VIOLOX NA V高壓鈉燈其最高壽命也只能達(dá)到 32000h。一般 我們所使用的道路照明的高壓鈉燈，壽命僅