led 作為路燈光源,它與傳統(tǒng)路燈光源相比較有許多優(yōu)點。其一,led 是一種半導體二極管,它壽命非常長。當光通量衰減到80%時,其壽命達到了25000 小時。而金屬鹵化物燈壽命在6000~12000 小時,高壓鈉燈壽命是12000 小時。其二,led 基本構(gòu)造是一塊電致發(fā)光半導體材料,放置在一個有引線架子上,然后四周用環(huán)氧樹脂密封,起到保護內(nèi)部芯線用處,所對led 抗震性能好。其三，白光led 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)境更輕松辨別事物。白光led 顯色性也比高壓鈉燈好很多,高壓鈉燈顯色指數(shù)僅僅有20 右左,而白光led 能達到65~80。其四，led 能解決方案較完美調(diào)光功能。由于led 工作范圍較大,其光輸出與工作電流成正比,因此能減小電流方法來調(diào)光。另外,由于led 進行頻繁開關對其沒有太大損傷,led 調(diào)光還能使用脈沖寬度調(diào)節(jié)方法來得到,通過調(diào)節(jié)電壓占空比與工作頻率,能夠有效調(diào)節(jié)led 發(fā)光強度。其五，在燈具光學系統(tǒng)內(nèi),led 光源光通量損失最校及傳統(tǒng)光源不同,led 是半空間發(fā)光光源。高壓鈉燈或金屬鹵化物燈是全空間發(fā)光光源,需將一個半空間出射光線改變180°方向投向另一半空間內(nèi)。當我們依賴反射器來完成時,反射器對光線吸收與光源自身擋光是不可避免。而運用led 作為光源,不會存在這方面損失,光線采用率比傳統(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廢時對環(huán)境造成危害。 夜晚來臨時,你駕車行駛在馬路上,路燈忠實地陪伴你,使你安全地回家。路燈帶給你視覺舒適感受首先來源于路面亮度相比較均勻,然后馬路兩邊人或物可對看見,使你能了解可能會突發(fā)情況。路燈照明達到了上述條件時,它配光一定是適當。因此,如果你運用led 路燈時,雖然它擁用較好光色，壽命長，調(diào)光功能等優(yōu)點,它配光水平仍然是致關顯要。目前,led 路燈剛剛起步,需不斷地完善,無論是路燈光學構(gòu)造設計方案,還是散熱技術(shù)信息,都還在不斷提升中。led 路燈與運用傳統(tǒng)光源路燈光學設計方案方法是不同。傳統(tǒng)光源路燈是通過運用反射器將一個光源光通量平均分配到受照路面上。而led 路燈光源由非常多個led 結(jié)合,通過設計方案每個led 投射方向,使受照路面獲得均勻照度。目前,led 路燈在次干路與支路上使用前景非常好。次干路是城市中及主干路組成結(jié)合路網(wǎng),起集散交通用處道路。次干路照度條件達到15lx,照度均勻度0.4,平均亮度條件達到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。達到節(jié)能水平led 路燈,在照明質(zhì)量達到對上條件同時照明功率密度應小于國家基準規(guī)定,當車道數(shù)≥4 條時,照明功率密度≤0.70,車道數(shù)<4 條時,照明功率密度≤0.85。為足夠上述條件,led 路燈配光形狀應有嚴格條件。在馬路縱向,光束應投射到較遠地方,使得燈具間距增大。在路燈下方,光強應是最小,隨著仰角γ 增大,光強irime;增大。當irime;與γ 足夠一定函數(shù)關系時,路面能得到均勻照度。此函數(shù)關系如下：當然,由于光學設計方案復雜性,配光形狀難對完全適合此函數(shù)關系,能減小γ 角投射范圍,減少燈間距來得到均勻照度。在馬路縱向,最大光強度投射方向及馬路縱線應成一定角度c,角度c 大小決定于馬路寬度,見圖2。在垂直于馬路方向上,路燈配光曲線形狀也能按這個函數(shù)關系設計方案,γ 角范圍決定于馬路寬度(c=90º)與人行道位置(c=270º),見圖3。 目前,在許多工廠設計方案led 路燈中也不乏有配光姣好例子。比如圖4 是一款120wled 路燈配光曲線。它最大光強通過c 角15°,γ 角57.5°。c=0°，180，15°配光曲線形狀接近于公式1 函數(shù)關系式。此燈具用在四車道次干路上,雙側(cè)對稱布置,當燈桿高度為8 米,燈具間距30 米時,照明質(zhì)量適合國家有關道路照明基準條件,結(jié)果如表1。其照明功率密度(lpd)是0.70,也達到了對高壓鈉燈路燈照明功率密度條件。前面提到過led 光源半空間發(fā)光特性,led 光源在燈具內(nèi)運用,光源光通量損失比高壓鈉燈或金屬鹵化物燈少。就目前來講,led 光源光效達不到高壓鈉燈或金屬鹵化物燈水平,即相同功率光源,光通量沒有高強度氣體放電燈高。但是,由于led 光源半空間發(fā)光特性,使得led 燈具光通量輸出能接近于高強度氣體放電燈燈具水平。當路燈將光線照射到路面上,光線投射方向僅僅存在半個空間。高強度氣體放電燈發(fā)光空間占據(jù)了整個空間,見圖5(a)。如果沒有燈具,光源上半空間光線全部浪費。運用燈具,反射器能將上半空間光線反射到下半空間內(nèi),但反射器對光線吸收用處,對及光線反射時受到光源自身遮擋轉(zhuǎn)換成熱能,或反射器對光線二次反射再吸收,光源一部分光線損失了。燈具效率是反映光源光線損失程度型號參數(shù)。從小功率高壓鈉燈路燈(70w~150w)光度性能狀況來看,燈具效率普通處于65~75%水平。對100w 高壓鈉燈為例,也就是說即使光源光通量達到8000lm,路燈光通輸出有5200lm~6000lm。led光源在這方面是具有優(yōu)勢,led 發(fā)光僅僅存在于半個空間,見圖5(b),在不用燈具情況下,可對將光線100%投射到路面。對燈具需設計方案是在較小角度范圍內(nèi)改變光線投射方向,在這個過程中,光損失是微小。目前,led 路燈光效達到了40~50lm/w,對100wled 路燈為例,燈具光通量輸出能達到4000~5000lm。目前,led 路燈才剛剛起步,相信不斷地加強設計方案力量,路燈配光會更加提升,最后達到完美。目前,led 路燈還不能應用主干路。主干路是連接城市各主要分區(qū)干路,采取機動車及非機動車分隔形式。機動車在主干路上行駛速度比次干路快,照明水平比次干路高。主干路照度條件達到30lx,照度均勻度0.4,平均亮度條件達到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。達到節(jié)能水平路燈,應在照明質(zhì)量應達到對上條件同時照明功率密度應小于國家基準規(guī)定,當車道數(shù)≥6 條時,照明功率密度≤1.05,車道數(shù)<6 條時,照明功率密度≤1.25。主干路上大多運用250w 或400w 高壓鈉燈路燈,250w或400w 高壓鈉燈光源光通量達到28000lm(250w)與48000lm(400w)。這種大功率路燈燈具效率普通在75~85%的間,因此,燈具光通量輸出最低也有21000lm。對一盞250w高壓鈉燈路燈為例,燈具效率83.5%,配光曲線如圖6 所示,其最大光強通過c 角10°,γ角70.0°。c=0°，180，10°配光曲線形狀良好。這款路燈可運用在四到六車道主干路,路面照明質(zhì)量結(jié)果如表2。目前,光通量小是led 路燈不能使用在主干路上主要原因。不同光通量檔次燈具應運用在不同級別道路,否則,達不到節(jié)能效果。led 作為新光源,應在照明設備中充分采用它優(yōu)點,改善它缺點。led 是嵌入照明器具中運用,由于led IC發(fā)熱量大,在做成大功率燈具時遇到了艱難。各公司目前正在努力完成課題的一就是“散熱”。雖說發(fā)光效率越來越高,但led IC發(fā)熱量仍然很大。如果采取散熱措施,led IC溫度就會過高，導致IC本身及封裝樹脂性能惡化,從而最終引起發(fā)光效率減少與壽命縮短。led 最顯要性能就是“長壽命”,為了不影響這一指數(shù),就需設法將IC上產(chǎn)生熱量散出去。改善led 發(fā)熱難題是攻克大功率照明燈具關鍵。表2有關led 燈具節(jié)能狀況,對于不同產(chǎn)品使用種類應區(qū)分認識。及傳統(tǒng)光源相比,白光二極管不如單色光二極管在節(jié)能上有突出貢獻。最初led 用作儀器儀表指示光源,后來各種光色led 在交通信號燈與大面積顯示屏中得到了廣泛使用,產(chǎn)生了很好經(jīng)濟效益與社會效益。對12 英寸紅色交通信號燈為例,本來是使用低光效140 瓦白熾燈作為光源,它產(chǎn)生2000 流明白光。經(jīng)紅色濾光片后,光損失90%,僅僅剩下200 流明紅光。而在新設計方案交通信號燈中,使用了18 個紅色led 光源,包括電路損失在內(nèi),共耗電14瓦,就能產(chǎn)生同樣光效。汽車信號燈也是led 光源使用顯要領域。1987 年,我國開始在汽車上安裝高位剎車燈,由于led 響應速度快(納秒級),能及早能讓尾隨車輛司機知道行駛狀況,減少汽車追尾事故發(fā)生。白光二極管燈具節(jié)能主要體現(xiàn)在小功率，原來運用白熾光源燈具,比如手電筒，筒燈等。led 路燈一直在不斷進步,步子越走越快。希望在不遠未來,led 路燈對優(yōu)異表現(xiàn)更廣泛出現(xiàn)在城市脈絡中。 |
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