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        新聞導(dǎo)航

        LED光源應(yīng)用于道路照明的若干問題探討

        來源:jjgxdt.com 發(fā)布時(shí)間:2023-10-11 返回

        1、二次光學(xué)設(shè)計(jì)

            目前用于道路照明的大功率LED光效基本在70-90Lm/W,這與高壓鈉燈(100-120Lm/W)相比還具有一定的差距,但由于LED具有定向發(fā)光特性,發(fā)光角度在120度以內(nèi),通過光學(xué)器件的合理設(shè)計(jì),這兩者差距就會(huì)明顯縮小。

            1.1 燈具效率   一般傳統(tǒng)高壓鈉燈路燈的燈具效率在75%左右,而利用LED定向發(fā)光特性,燈具效率可以達(dá)到79%;

            1.2 燈具出光效率的有效利用  傳統(tǒng)路燈的光通量有效利用率50%,有一部分光線溢出并且無法利用,特別是朝向屋邊的光線,不能準(zhǔn)確地控制在照射面上,造成光污染,而LED路燈可以準(zhǔn)確控制光線方向,有效利用率60%以上;

             從上面兩點(diǎn)可以看出,只要LED路燈二次光學(xué)設(shè)計(jì)合理,投向目標(biāo)照射面的有效光通量和傳統(tǒng)路燈基本接近。

          1.3 一些不妥當(dāng)?shù)挠^點(diǎn)

          在當(dāng)前的道路照明領(lǐng)域中可能存在一些不太妥當(dāng)?shù)挠^點(diǎn),歸納如下:

          (1)強(qiáng)調(diào)燈具總流明數(shù)和燈下照度,忽視燈具應(yīng)用場合和配光設(shè)計(jì);

           這樣造成的結(jié)果就是:路燈中心照度太高,而均勻性不夠完善。既浪費(fèi)能源,還沒有達(dá)到理想的效果;

          (2) 不同配光需求的混同

           路燈布置方式有單側(cè)布燈、兩側(cè)交叉布燈、兩側(cè)相對布燈、丁字路口布燈、十字路口布燈和彎道布燈等多種形式。路燈不同的布置方式,其對應(yīng)的配光要求是不同的。如果所有的應(yīng)用場合都使用相同的配光設(shè)計(jì),是不恰當(dāng)?shù)摹?

            (3) 過分強(qiáng)調(diào)“環(huán)境比值SR”
            由于道路等級(jí)和照明環(huán)境的不同,對路燈的總光通量顯然是不同的。路燈除了照亮行車道外,還應(yīng)對輔道和周圍環(huán)境有一定的照明。這也是照明規(guī)范中提出“環(huán)境比值SR”的原因。但是“環(huán)境比值SR”用到任何道路就顯得不可取。因?yàn)椤碍h(huán)境比值SR”是考慮到行車安全而提出來的,在距離行車道周邊一定范圍內(nèi),有相當(dāng)?shù)恼斩人?以供駕駛?cè)藛T判別周圍事物是否存在行車危險(xiǎn)。目前,我國不少城市道路采用機(jī)非隔離或全封閉形式(如高架橋,快速線等),甚至還專門設(shè)置輔道照明燈,如果過分強(qiáng)調(diào)單個(gè)路燈的“環(huán)境比值SR”而提高燈具光通量,只會(huì)增加光污染。
             

        2、LED路燈散熱設(shè)計(jì)

          2.1 散熱問題的長期性

          目前,我們可以使用的傳熱手段也基本明確:傳導(dǎo)、對流、輻射和相變傳熱(熱管就是相變傳熱的經(jīng)典范例)。
          根據(jù)光通量(流明)與輻射通量(瓦)以下的當(dāng)量關(guān)系:
         Km = 683 lm/w, 也就是說1W的輻通量在最理想的情況下(黑體輻射)可能產(chǎn)生683lm光通量。
          由此可見,即使在某一天LED的光效達(dá)到200lm/w,也只有30%能量轉(zhuǎn)化為光能輸出,而其余的都轉(zhuǎn)化為熱能。所以,無論如何,LED燈具是必需有散熱裝置的。

          2.2 路燈散熱設(shè)計(jì)的方式選擇

          目前散熱方式主要有:自然對流散熱、風(fēng)扇強(qiáng)制散熱、熱管和回路熱管散熱等。由于路燈在戶外夜間使用、散熱面大都位于燈體側(cè)上面,型狀、體積受限較小,自然散熱條件要比其他燈具好,合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)`和良好的散熱材料能確保LED結(jié)溫處于正常范圍。

            3、驅(qū)動(dòng)電路

           LED驅(qū)動(dòng)電路各式各樣,用于路燈的LED電路要充分考慮功率因素和交直流轉(zhuǎn)化效率,這樣才能真正發(fā)揮節(jié)約用電的效果,目前相當(dāng)一部分LED路燈的標(biāo)稱功率和實(shí)際輸入端功率相差甚大,對用戶造成經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)前采用諧振和同步整流技術(shù)的驅(qū)動(dòng)電路,功率因數(shù)在0.9以上,轉(zhuǎn)換效率達(dá)85%以上。

            4、工程應(yīng)用

           傳統(tǒng)路燈由于燈具選型、工程安裝、設(shè)計(jì)不合理,照明標(biāo)準(zhǔn)選擇不當(dāng),造成了大量的光污染和浪費(fèi),這一問題長期存在。如果LED路燈的實(shí)際應(yīng)用和設(shè)計(jì)條件不相符,這一現(xiàn)象將更為突出。所以企業(yè)必需正確引導(dǎo)客戶使用LED燈具。

            5、中間視覺

           一般道路照明亮度要求在0.1-2.0 cd/㎡之間,屬中間視覺(0.0034-3 cd/㎡)研究的范疇。要達(dá)到中間視覺效率最高,可以用相對照度,根據(jù)不同的光源,光譜分布來調(diào)整相應(yīng)的照度。以達(dá)到不管是黃光還是白光,對亮度的感覺都應(yīng)該是一樣的。在道路照明的發(fā)展中,存在著黃光和白光的使用比較。黃光就是現(xiàn)在主流的高壓鈉燈,因?yàn)樗庑Ц撸瑝勖L。但黃光也有其不足之處。高壓鈉燈的波長接近589nm,在明視覺條件下光譜光視效率很高,但環(huán)境亮度降低到一定程度時(shí),波長在500nm左右的白光就會(huì)顯示出更高的光視效率。LED由于光色選擇范圍較廣,在這方面具有優(yōu)勢。

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