關于LED路燈設計要求與選購注意事項介紹
日期：2020-05-19
我國的道路燈具，基本都采用HID光源加配觸發(fā)器和電感鎮(zhèn)流器的模式，這一模式雖說存在能效較低及頻閃的問題。而采用電子驅(qū)動電路的LED燈具，在野外照明場合使用時，威脅其可塑性的一個重要方面是雷電感應問題。
LED路燈想必大家都不陌生，那么大家對于LED路燈了解多少呢?接下來與大家分享關于LED路燈設計要求與選購注意事項介紹，希望可以幫助到大家了解LED路燈。
設計要求
1、照明用LED的最大特點是具有定向發(fā)射光的功能，因為功率型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(jīng)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(fā)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(qū)域，再利用燈具反射器的輔助配光，來實現(xiàn)很合理的道路燈具的綜合配光。應該說，道路燈具要真正做到符合CJJ45-2006和CIE31以及CIE115標準的照度和照度均勻度要求，燈具內(nèi)應包含三次配光的功能才能比較好地實現(xiàn)。，而帶反射器的并且具有合理的光束輸出角度的LED本身就具有良好的一次配光功能。在燈具內(nèi)，能按照路燈具高度及路面寬度設計各個LED的安裝位置和發(fā)射光的方向就能實現(xiàn)良好的二次配光功能。在此類燈具中的反射器，只作為輔助的三次配光手段，來保證道路照度更好的均勻度。
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(jié)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(diào)整球形萬向節(jié)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(jù)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(diào)整各LED的功率以及LED驅(qū)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(diào)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(xiàn)于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(jié)能的目的。
2、LED路燈的電源系統(tǒng)也與傳統(tǒng)光源不同，LED所特需的恒流驅(qū)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、也是考察LED路燈的一個指標。LED對驅(qū)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(qū)域很小，所以保證了LED驅(qū)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(wěn)定的現(xiàn)狀，道路燈具LED的驅(qū)動電路具有恒流輸出特性是十分必要，可保證光輸出恒定并且防止LED的超功率運行。
要想使LED驅(qū)動電路呈現(xiàn)恒流特性，從驅(qū)動電路的輸出端向內(nèi)看，其輸出內(nèi)阻抗一定是高的。工作時，負載電流也同樣通過這一輸出內(nèi)阻抗，如果驅(qū)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(qū)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(qū)動LED，采用上述兩種方案可以使驅(qū)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
我國的道路燈具，基本都采用HID光源加配觸發(fā)器和電感鎮(zhèn)流器的模式，這一模式雖說存在能效較低及頻閃的問題。而采用電子驅(qū)動電路的LED燈具，在野外照明場合使用時，威脅其可塑性的一個重要方面是雷電感應問題。
據(jù)炬火光電科技小編了解，空中的閃電發(fā)射的是一廣譜的無線電波，而架空的道路燈具供電線路，是良好的接受無線。兩根電源線接收的同一閃電發(fā)出的無線電波，對驅(qū)動電路來講是屬于共模干擾信號，這種共模干擾對地可達數(shù)佰伏到數(shù)千伏，很容易擊穿驅(qū)動電路內(nèi)的EMC接地電容或較小的對地(對外殼)的電氣間隙，造成驅(qū)動電路的損壞。
另外由于我國的供電線路是三相四線制中性線接地的極性電源，所以在兩根架空供電線的各段，在感應到閃電的無線電波的瞬間，由于兩根供電線對地的瞬時阻抗不同而使兩根供電線間產(chǎn)生一個差模的干擾電壓，這一瞬時差模干擾電壓也可達到數(shù)百伏至3000多伏，這一電壓往往會擊穿驅(qū)動電路的電源整流二極管和印制線路板上的不同極性電極間的電氣間隙，LED控制器同樣會使驅(qū)動電路損壞。
要解決這一問題，必須在LED的驅(qū)動電路中的輸入端，并接快速響應的壓敏電阻，以保證差模干擾的泄放。由于閃電的感應干擾是重復多次的，當干擾電壓高時，壓敏電阻瞬時導通泄放的電流可能很大，所以采用的壓敏電阻不僅應具有快速的響應能力，還應具備瞬時導通數(shù)十安培的泄放能力而不損壞。除了采用壓敏電阻外，LED的驅(qū)動電路的輸入端還應結合傳導干擾(EMI)的防護，設計有復合的LC網(wǎng)絡，使這些LC網(wǎng)絡不僅能阻礙內(nèi)部的EMI對電網(wǎng)的泄露，而且能對閃電的干擾信號起到明顯的抑制作用。
還有，LED驅(qū)動電路各點對地的電氣間隙應保持在7mm以上，EMI防護的接地電容以及驅(qū)動電路的對地絕緣強度，應達到強化絕緣(4V+2750V)的要求，這樣能使LED的驅(qū)動電路具有良好的抗差模和共模雷電感應的能力。
選購要點
發(fā)光效率
技術日趨成熟，大功率LED光源已可以滿足一般路燈所需的。一般的高壓鈉燈的光效是100LM/W，常用的大功率LED是50-60LM/W，用國外的LED芯片可以達到80LM/W，發(fā)光效率越高，意味著節(jié)能效果越好，這也是選擇LED路燈最重要的指標之一。不過，LED的標準中并未對此有明確規(guī)定，所以在采購LED路燈時必須仔細確認。
光衰
而有的商家，為了降低成本，就采用幾百只0.5W的小功率LED。然而這種小功率的LED的光衰是非常嚴重的，其光衰至80%的壽命只有1000小時。所以，作為需要長期使用的路燈是絕對不能允許采用這種小功率LED的，選用大功率LED(一般指30W以上)，其光衰就要好很多。
自重問題
LED路燈由于技術含量高、成分復雜等原因，一些大功率燈頭重量會遠遠超過普通高壓鈉燈，因此對相應的支撐材料要求較更高。不過，一些LED路燈廠家已經(jīng)盡可能的在減少LED燈頭的自重，從原來的單個燈頭約30公斤左右，降到了10多公斤，重量的減輕還有進一步下降的趨勢。
散熱
LED因為是半導體元器件，其晶片受到溫度影響而減少到初始光通量的30%時，就將失去照明意義，也就是壽命終結了，理論上大功率LED路燈的壽命在3-5萬小時，但其重要前提是有良好的散熱性。值得一提的是，國內(nèi)已有廠家采用了全球領先的針狀散熱技術。
成本對比
假設某城市有三段道路長度分別為3公里、5公里、10公里，鋪設路燈以每隔30米一盞，每邊一盞計算，這三段路所需的路燈總數(shù)分別為202盞、334盞、668盞，傳統(tǒng)路燈以功率為250W 的高壓鈉燈為準，LED路燈以功率為50W為準進行對比。
傳統(tǒng)路燈單價為1000元/盞，LED路燈單價為3000/盞，那鋪設傳統(tǒng)路燈三種長度的道路所需光源成本分別為：202*1000=20.2萬元，334*1000=33.4萬元，668*1000=66.8萬元，鋪設LED路燈三種長度的道路所需的光源成本分別為：202*3000=60.6萬元，334*3000=100.2萬元，668*3000=200.4萬元。
我們來分析三段長度的道路兩種光源鋪設電纜的成本，3公里道路傳統(tǒng)路燈主干線電纜負載流量I=P/U=202*250/220=230A，它需橫截面積為60mm2的銅芯電纜，其單價為120元/米，則其電纜成本為120*3000=36萬元，LED路燈干線電纜負載流量l=P/U=202*50/220=44A，它需橫截面積為1Omm2的銅芯電纜，它需橫截面12mm2的銅芯電纜，單價為12元/米，電纜成本為12*300=3.6萬元，5公里道路傳統(tǒng)路燈主干線電纜負載流量I=P/U=333*250/220=377A，它需橫截面為90mm2的銅芯電纜，單價為180元/ 米，電纜成本為980*5000=90萬元，LED路燈主干線電纜負載流量I=P/U=333*50/220=73A，它需橫截面為20mm2的銅芯電纜，單價為25元/條成本為25*5000=12.5萬元，10公里道路傳統(tǒng)路燈主干線電纜流量I=P/U=666*250/220=680A,它需橫截面為400m2的銅芯電纜，單價為360元/米，電纜成本為360*10000=360萬元，LED路燈主干線電纜負載流量I=P/U= 666*50220=146A， 它需橫截面為42mm2銅芯電纜，單價為60元/米，成本為60萬元。
