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LED路灯应用的发展现状与技术分析(图)[2]

2016/8/8 11:13:04      点击:354

  目前,在许多工厂设计的LED 路灯中也?#29615;?#26377;配光姣好的例子。?#28909;?#22270;4 是一款120WLED 路灯的配光曲线。它的最大光?#23458;?#36807;c 角15°,γ 角57.5°。c=0°、180、15°的配光曲线的形状接近于公式1 的函数关系式。此灯具用在四车道的次干路上,双侧对称布置,当灯杆高度为8 米,灯具间距30 ?#36164;保?#29031;明质量符合国家关于道路照明标准的要求,结果如表1。其照明功率密度(LPD)是0.70,也达到了对高压钠灯路灯的照明功率密度要求。

  前面提到过LED 光源的半空间发光的特点,LED 光源在灯具内使用,光源光通量的损失比高压钠灯或金属卤化物灯少。就目前来讲,LED 光源的光效达不到高压钠灯或金属卤化物灯的水平,即相同功率的光源,光通量没有高强度气体放电灯高。但是,由于LED 光源的半空间发光的特点,使得LED 灯具的光通量输出可以接近于高强度气体放电灯灯具水平。当路灯将光线照射到路面上,光线的投射方向只存在半个空间。高强度气体放电灯的发光空间占据了整个空间,见图5(a)。如果没有灯具,光源的上半空间光线全部浪费。使用灯具,反射器可以将上半空间的光线反射到下半空间内,但反射器对光线的吸收作用,以及光线反射时受到光源自身的遮挡转换成热能,或反射器对光线二次反射的再吸收,光源的一部分光线损失了。

  灯具效率是反映光源光线损失程度的?#38382;4有?#21151;率高压钠灯路灯(70W~150W)光度性能状况来看,灯具效率一般处于65~75%的水平。以100W 高压钠灯为例,也就是说?#35789;?#20809;源的光通量达到8000lm,路灯的光通输出有5200lm~6000lm。LED光源在这方面是具有优势的,LED 的发光只存在于半个空间,见图5(b),在不用灯具的情况下,也能将光线100%投射到路面。对灯具需要设计的是在较小的角度范围内改变光线的投射方向,在这个过程中,光的损失是微小的。目前,LED 路灯的光效达到了40~50lm/W,以100WLED 路灯为例,灯具光通量输出可以达到4000~5000lm。目前,LED 路灯才刚刚起步,相信不断地加强设计力量,路灯的配光会更加优化,最后达到完美。

目前,LED 路灯还不能用于主干路。主干路是连接城市各主要分区的干路,采取机动车与非机动车分隔?#38382;健?#26426;动车在主干路上的行驶速度比次干路快,照明水平比次干路高。主干路的照度要求达到30lx,照度均匀度0.4,平均亮度要求达到2.0cd/m2,亮度总均匀度0.4,亮度纵向均匀度0.7,阈值增量≤10。达到节能水平的路灯,应在照明质量应达到以上要求的同时照明功率密度应小于国家标准的规定,当车道数≥6 条时,照明功率密度≤1.05,车道数<6 条时,照明功率密度≤1.25。主干路上大多使用250W 或400W 高压钠灯路灯,250W或400W 高压钠灯的光源光通量达到28000lm(250W)和48000lm(400W)。这种大功率路灯的灯具效率一般在75~85%之间,因此,灯具的光通量输出最低也有21000lm。以一盏250W高压钠灯路灯为例,灯具效率83.5%,配光曲线如图6 所示,其最大光?#23458;?#36807;c 角10°,γ角70.0°。c=0°、180、10°的配光曲线的形状良好。这款路灯可使用在四?#20142;?#36710;道的主干路,路面照明质量结果如表2。目前,光通量小是LED 路灯不能应用在主干路上的主要原因。不同光通量档次的灯具应使用在不同级别的道路,否则,达不到节能的效果。

  LED 作为新光源,应在照明设备中充分利用它的优点,改善它的缺点。LED 是嵌入照明器具中使用的,由于LED 芯片的发热量大,在做成大功率灯具时遇到了困难。各公司目前正在努力解决的课题之一就是“散热”。虽说发光效率越来越高,但LED 芯片的发热量?#21248;?#24456;大。如果采取散热措施,LED 芯片的温度就会过高、导致芯片本身及封装树脂性能的恶化,从而最终引起发光效率的降低和寿命的缩短。LED 最重要的性能就是“长寿命”,为了不影响这一指标,就需要设法将芯片上产生的热量散出去。改善LED 的发热问题是攻克大功率照明灯具的关键。

表2

  关于LED 灯具的节能状况,对于不同的产品应用类型应区分认识。与传统光源相比,白光二极管不如单色光二极管在节能上有突出的贡献。最初LED 用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED 在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12 英寸的红色交通信号灯为例,本?#35789;?#37319;用低光效的140 瓦白炽灯作为光源,它产生2000 流明的白光。经红色滤光片后,光损失90%,只剩下200 流明的红光。

  而在新设计的交通信号灯中,采用了18 个红色LED 光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效。汽车信号灯也是LED 光源应用的重要领域。1987 年,我国开始在汽车上安装高位刹车灯,由于LED 响应速度快(纳秒级),可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况,减少汽车追尾事故的发生。白光二极管灯具的节能主要体现在小功率的、原?#35789;?#29992;白炽光源的灯具,?#28909;?#25163;电筒、筒灯?#21462;ED 路灯一直在不断进步,步子越走越快。希望在不远的将来,LED 路灯以优异的表现更广泛出现在城市的脉络中。

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