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LED路灯面临的主要技术问题(二)

2024-08-07 10:44:05
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要想使LED驱动电路呈现恒流特性,从驱动电路的输出端向内看,其输出内阻抗一定是高的。工作时,负载电流也同样通过这一输出内阻抗,如果驱动电路由降压、整流滤波电路加直流恒流源电路或通用的开关电源加电阻电路组成,则在其上必定也消耗很大的有功功率,所以,此类驱动电路在基本满足恒流输出的前提下,效率是不可能高的。正确的设计方案是采用有源电子开关电路或采用高频电流来驱动LED,采用这两种方案可以使驱动电路在保持良好的恒流输出特性的前提下仍具有很高的转换效率综合以上对LED路灯在市场前景及技术问题方面的分析可以看出,影响其应用的因素如下。

①LED路灯造价较高,不利于推广普及。当前同等照度设计的LED光源价格大约相当于传统光源的4倍(不过在路灯产品中,光源部分占总成本的比例并不高,所以在工程安装中的成本提高比例也不会太高,应用的空间还是比较大的),虽然目前初步解决了LED路灯的散热问题,但是过高的价格和过重的灯头仍然会阻碍LED路灯的普及。

②照明角度偏小,不均匀,显色指数偏低,光学、散热设计复杂。在当前技术下的光通量还不够,光效太低,品质难以保证。LED路灯模块化的可靠性仍需提高,驱动电路等因素也会造成LED路灯的失效。

③无论是单点光源还是多点光源的LED路灯都存在着散热难的问题。一盏采用250W高压钠灯的路灯,由于技术较成熟,散热控制得好,即使工作5000h,光衰仍然较小,发光效率还可以达到70%以上。以目前的技术,在相同条件下大功率LED路灯由于散热问题不易解决,光衰较大,发光效率会下降到30%。如果想用加大电压、电流的方法提高光效,很容易造成LED芯片出现早衰现象

④LED路灯射程短,因此还需要进一步加强LED路灯在较高高度下应用的研究工作。

⑤光源维护不方便,市场上没有标准产品配购,需要送至原生产厂家维修,且需整套更换。

⑥原建设部制定的路灯设计标准《城市道路照明设计标准》(CJ45-2006)于2007年7月1日开始执行,其中未提到使用LED路灯的问题。在此,相关部门要组织有关人员认真讨论,采用LED路灯是否符合上述设计标准或需要提出哪些补充修改意见作为正式的标准规范要求。

⑦没有统一LED光源标准,当前设计和制造标准比较混乱,损坏比例高,影响了LED寿命长的优势。

⑧LED路灯目前面临的主要问题是无标准规范,无法全面推广,其中LED用于路灯的几个主要参数(如色温、显色性和眩光等)尚未确定。

⑨目前未制定采用LED路灯的路面测试方法标准,未制定LED路灯的灯具(含LED灯)标准,未提出LED路灯的主要参数(包含色温、显色指数、眩光、发光强度或照度、角度以及热阻和可靠性等指标)要求,未制定LED路灯的灯具测试方法标准。

目前,照明用LED的***大特点是具有定向发射光的功能,因为功率型LED几乎都装有反射器,并且这种反射器的效率都明显高于灯具的反射器效率。另外,LED在光效检测时已经包括了自身反射器的效率。采用LED的道路灯具应尽可能地利用LED定向发射光的特性,使灯具中的各个LED分别直接把光线射向被照路面的各个区域,再利用灯具反射器的辅助配光来实现很合理的道路灯具的综合配光。应该说,要真正满足符合CJ45-2006、CI31以及CIE115标准的照度和照度均匀度要求,灯具内应包含三次配光的功能。而带反射器并且具有合理的光束输出角度的LED本身就具有良好的一次配光功能。在灯具内,按照路灯高度及路面宽度设计各个LED的安装位置和发射光的方向就能实现良好的二次配光功能。在此类灯具中的反射器只作为辅助的三次配光手段来保证道路照度更高的均匀度。

在实际的道路照明灯具设计中,可在基本设定每一个LED投射方向的前提下,把每一个LED用球形万向节固定在灯具上,当灯具使用于不同的高度和照射宽度时,可通过调整球形万向节使每一个LED的照射方向都达到满意的效果。在确定每一个LED的功率、光束输出角度时,可根据E(kx)=(cd)D(m)(光强和照度距离平方反比定律),分别计算出各个LED在基本选定光束输出角度时应该具备的功率,并且可以通过调整各个LED的功率以及LED驱动电路输出给每一个LED的功率来使每一个LED的光输出都达到预计值。这些调整手段都是采用LED光源的道路灯具所特有的,充分利用这些特点就能在满足路面照度和照度均匀度的前提下降低照明功率密度,达到节能的目的。

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