LED路燈發(fā)展現(xiàn)狀分析

1、-. z.LED路燈開展現(xiàn)狀分析LED做為路燈的光源，它和傳統(tǒng)路燈光源比擬有許多優(yōu)點(diǎn)。其一，LED是一種半導(dǎo)體二極管，它的壽命非常長。當(dāng)光通量衰減到80%時(shí)，其壽命到達(dá)了25000小時(shí)。而金屬鹵化物燈的壽命在600012000小時(shí)，高壓鈉燈的壽命是12000小時(shí)。其二，LED的根本構(gòu)造是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，放置在一個(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。其三、白光LED的光色比高壓鈉燈好。在中間視覺水平下，人眼在高色溫環(huán)境里比低色溫環(huán)境更容易區(qū)分事物。白光LED的顯色性也比高壓鈉燈好很多，高壓鈉燈的顯色指數(shù)只有20右左，而白光LED可以到達(dá)

2、6580。其四、LED能實(shí)現(xiàn)較完美的調(diào)光功能。由于LED的工作圍較大，其光輸出和工作電流成正比，因此可以減小電流的方法來調(diào)光。另外，由于LED進(jìn)展頻繁開關(guān)對其沒有太大的損傷，LED的調(diào)光還可以采用脈沖寬度調(diào)節(jié)的方法來得到，通過調(diào)節(jié)電壓的占空比和工作頻率，能夠有效調(diào)節(jié)LED的發(fā)光強(qiáng)度。其五、在燈具的光學(xué)系統(tǒng)，LED光源的光通量損失最小。與傳統(tǒng)光源不同，LED是半空間發(fā)光的光源。高壓鈉燈或金屬鹵化物燈是全空間發(fā)光的光源，需要將一個(gè)半空間的出射光線改變180方向投向另一半空間。當(dāng)我們依賴反射器來完成時(shí)，反射器對光線的吸收和光源自身的擋光是不可防止的。而使用LED做為光源，不會(huì)存在這方面的損失，光線的

3、利用率比傳統(tǒng)光源高。最后，LED光源不含有害金屬汞，不象高壓鈉燈或金屬鹵化物燈在報(bào)廢時(shí)對環(huán)境造成較大的危害。夜晚降臨，你行駛在馬路上，路燈陪伴著你，送你回家。路燈的光線應(yīng)帶給你平安感，首先路面的亮度應(yīng)比擬均勻，然后馬路兩邊應(yīng)有些亮度，使你能了解可能會(huì)突發(fā)的情況。路燈的照明到達(dá)了上述的要求時(shí)，它的配光一定是合理的。因此，如果你使用LED路燈時(shí)，雖然它擁用較好光色、壽命長、調(diào)光功能等優(yōu)點(diǎn)，它的配光水平仍然是致關(guān)重要的。目前，LED路燈剛剛起步，需要不斷地完善，無論是路燈的光學(xué)構(gòu)造設(shè)計(jì)，還是散熱技術(shù)，都還在不斷改良中。LED路燈和使用傳統(tǒng)光源路燈的光學(xué)設(shè)計(jì)方式是不同的。傳統(tǒng)光源路燈是通過使用反射器將

4、一個(gè)光源的光通量平均分配到受照路面上。而LED路燈的光源由非常多個(gè)LED組成，通過設(shè)計(jì)每個(gè)LED的投射方向，使受照路面獲得均勻的照度。目前，LED路燈在次干路和支路上的應(yīng)用前景非常好。次干路是城市中，與主干路結(jié)合組成路網(wǎng)，起集散交通作用的道路。次干路的照度要求到達(dá)15l*，照度均勻度0.4，平均亮度要求到達(dá)1.0cd/m2，亮度總均勻度0.4，亮度縱向均勻度0.5，閾值增量10。到達(dá)節(jié)能水平的LED路燈，應(yīng)在照明質(zhì)量應(yīng)到達(dá)以上要求的同時(shí)照明功率密度應(yīng)小于國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，當(dāng)車道數(shù)4條時(shí)，照明功率密度0.70，車道數(shù)4條時(shí)，照明功率密度0.85。為滿足上述要求，LED路燈的配光形狀應(yīng)有嚴(yán)格的要求。

5、在馬路的縱向，光束應(yīng)投射到較遠(yuǎn)的地方，使得燈具的間距增大。在路燈的下方，光強(qiáng)應(yīng)是最小的，隨著仰角增大，光強(qiáng)I增大。當(dāng)I和滿足一定的函數(shù)關(guān)系時(shí)，路面能得到均勻的照度。此函數(shù)關(guān)系如下：I0 = I cos3 字母的含義見圖1 1圖1當(dāng)然，由于光學(xué)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，配光形狀難以完全符合此函數(shù)關(guān)系，可以減小角的投射圍，減少燈間距來得到均勻的照度。在馬路縱向，最大光強(qiáng)度的投射方向與馬路縱線應(yīng)成一定的角度c，角度c的大小決定于馬路的寬度，見圖2。在垂直于馬路的方向上，路燈的配光曲線形狀也可以按這個(gè)函數(shù)關(guān)系設(shè)計(jì)，角的圍決定于馬路的寬度c=90和人行道的位置c=270，見圖3。圖2圖3一個(gè)LED路燈的設(shè)計(jì)需關(guān)注的

6、三個(gè)重要方面是：一、單個(gè)LED封裝體的配光形式；二、屬于燈具局部的單顆LED光學(xué)部件的配光形式；三、燈具LED安裝基板的造型變化造成的光束投射角度的變化。這三個(gè)方面相互協(xié)調(diào)、完全配合才能到達(dá)路燈配光的要求。來看一下以下幾情況來了解這三個(gè)方面的不同配合形式產(chǎn)生的配光效果。旋轉(zhuǎn)對稱型單個(gè)LED，安裝在金屬平板上。旋轉(zhuǎn)對稱型單個(gè)LED光學(xué)部件，按裝在U型的金屬板上。旋轉(zhuǎn)對稱型單個(gè)LED光學(xué)部件，排列安裝在調(diào)整成一定角度的燈具構(gòu)架上。兩面對稱型單個(gè)LED光學(xué)部件，排列安裝在金屬平板上。兩面對稱型單個(gè)LED光學(xué)部件，排列安裝在金屬平板上。兩面對稱型單個(gè)LED光學(xué)部件，排列安裝在調(diào)整成一定角度的燈具構(gòu)架上

7、。兩個(gè)不對稱型單個(gè)LED光學(xué)部件，組合成一個(gè)完整的路燈配光目前，在許多工廠設(shè)計(jì)的LED路燈中也不乏有配光姣好的例子。比方圖4是一款120WLED路燈的配光曲線。它的最大光強(qiáng)通過c角15，角57.5。c=0、180、15的配光曲線的形狀接近于公式1的函數(shù)關(guān)系式。此燈具用在四車道的次干路上，雙側(cè)對稱布置，當(dāng)燈桿高度為8米，燈具間距30米時(shí)，照明質(zhì)量符合國家關(guān)于道路照明標(biāo)準(zhǔn)的要求，結(jié)果如下表。其照明功率密度LPD是0.70，也到達(dá)了對高壓鈉燈路燈的照明功率密度要求。路面平均亮度1.07 cd/m2亮度總均勻度0.47路面的縱向亮度均勻度0.54路面平均照度15.4 l*路面照度均勻度0.49閾值增量

8、8.9%前面提到過LED光源的半空間發(fā)光的特點(diǎn)，使得LED光源在燈具使用，光源光通量的損失比高壓鈉燈或金屬鹵化物燈少。就目前來講，LED光源的光效達(dá)不到高壓鈉燈或金屬鹵化物燈的水平，即一樣功率的光源，光通量沒有高強(qiáng)度氣體放電燈高。但是，由于LED光源的半空間發(fā)光的特點(diǎn)，使得LED燈具的光通量輸出可以接近于高強(qiáng)度氣體放電燈燈具水平。路燈將光線照射到路面上，光線的投射方向只存在半個(gè)空間，見圖5a。高強(qiáng)度氣體放電的發(fā)光空間占據(jù)了整個(gè)空間，如果沒有燈具，光源的上半空間光線全部浪費(fèi)。使用燈具，反射器可以將上半空間的光線反射到下半空間，但反射器對光線的吸收作用，以及光線反射時(shí)受到光源自身的遮擋轉(zhuǎn)換成熱能，

9、或反射器對光線二次反射的再吸收，光源的一局部光線損失了。燈具效率是反映光源光線損失程度的參數(shù)。從次干路小功率高壓鈉燈路燈光度性能狀況來看，燈具效率一般處于6575%的水平，也就是說即使光源的光通量到達(dá)8000lm100W高壓鈉燈，路燈的光通輸出有5200lm6000lm。LED光源在這方面是具有優(yōu)勢的，LED的發(fā)光只存在于半個(gè)空間，見圖5b，在不用燈具的情況下，也能100%將光線全部投射到路面。需要設(shè)計(jì)的是在較小的角度圍改變光線的投射方向，在這個(gè)過程中，光的損失是微小的。目前，LED路燈的光效到達(dá)了4050lm/W，即100WLED路燈的光通量輸出可以到達(dá)40005000lm。目前，LED路燈

10、才剛剛起步，相信不斷地加強(qiáng)設(shè)計(jì)力量，路燈的配光會(huì)不斷優(yōu)化，最后到達(dá)完美。(a) 氣體放電燈(b) LED光源圖5目前，LED路燈還不能用于主干路。主干路是連接城市各主要分區(qū)的干路，采取機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車分隔形式。機(jī)動(dòng)車在主干路上的行駛速度比次干路快，馬路的照明水平比次干路高。主干路的照度要求到達(dá)30l*，照度均勻度0.4，平均亮度要求到達(dá)2.0cd/m2，亮度總均勻度0.4，亮度縱向均勻度0.7，閾值增量10。到達(dá)節(jié)能水平的路燈，應(yīng)在照明質(zhì)量應(yīng)到達(dá)以上要求的同時(shí)照明功率密度應(yīng)小于國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，當(dāng)車道數(shù)6條時(shí)，照明功率密度1.05，車道數(shù)6條時(shí)，照明功率密度1.25。主干路上大多使用250W或4

11、00W高壓鈉燈路燈，250W或400W高壓鈉燈的光源光通量到達(dá)28000lm250W和48000lm400W。這種大功率路燈的燈具效率一般在7585%之間，因此，燈具的光通量輸出最低也有21000lm。以一盞250W高壓鈉燈路燈為例，燈具效率83.5%，配光曲線如圖6所示，其最大光強(qiáng)通過c角10，角70.0。c=0、180、10的配光曲線的形狀良好。這款路燈可使用在四至六車道的主干路，路面照明質(zhì)量結(jié)果如表2。從照明質(zhì)量結(jié)果看，為到達(dá)較好的亮度均勻度和較低的閾值增量，提高了燈具的安裝高度。目前，光通量小是LED路燈不能應(yīng)用在主干路上的主要原因。不同光通量層次的燈具使用在不同層次的道路條件，否則，達(dá)不到節(jié)能的效果。表2車道數(shù)：四車道安裝高度：16米，燈間距：36米車道數(shù)：六車道安裝高度：15米，燈間距：30米路面平均亮度2.54 cd/m2路面平均亮度2.33 cd/m2亮度總均勻度0.67亮度總均勻度0.69路面的縱向亮度均勻度0.86路面的縱向亮度均勻度0.87路面平均照度34.0 l*路面平均照度31.5 l*路面照度均勻度0.71路面照度均勻度0.84閾值增量9.9%閾值增量9.7照明功率密度1.11W/m2照明功率密度0.89W/m2LED路燈與傳統(tǒng)路燈比擬，目前尚未能做到的，以及未來LED路燈的展望。1、在照明器具中嵌入使用LED時(shí)，各公司目前正在努力解決的