led 作为路灯光源,它与传统路灯光源相比较有许多优点。其一,led 是一种半导体二极管,它寿命非常长。当光通量衰减到80%时,其寿命达到了25000 小时。而金属卤化物灯寿命在6000~12000 小时,高压钠灯寿命是12000 小时。其二,led 基本构造是一块电致发光半导体材料,放置在一个有引线架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线用处,所对led 抗震性能好。其三,白光led 光色比高压钠灯好。在中间视觉水平下,人眼在高色温环境里比低色温环境更轻松辨别事物。白光led 显色性也比高压钠灯好很多,高压钠灯显色指数仅仅有20 右左,而白光led 能达到65~80。其四,led 能解决方案较完美调光功能。由于led 工作范围较大,其光输出与工作电流成正比,因此能减小电流方法来调光。另外,由于led 进行频繁开关对其没有太大损伤,led 调光还能使用脉冲宽度调节方法来得到,通过调节电压占空比与工作频率,能够有效调节led 发光强度。其五,在灯具光学系统内,led 光源光通量损失最校及传统光源不同,led 是半空间发光光源。高压钠灯或金属卤化物灯是全空间发光光源,需将一个半空间出射光线改变180°方向投向另一半空间内。当我们依赖反射器来完成时,反射器对光线吸收与光源自身挡光是不可避免。而运用led 作为光源,不会存在这方面损失,光线采用率比传统光源高。最后,led 光源不含有害金属汞,不象高压钠灯或金属卤化物灯在报废时对环境造成危害。 夜晚来临时,你驾车行驶在马路上,路灯忠实地陪伴你,使你安全地回家。路灯带给你视觉舒适感受首先来源于路面亮度相比较均匀,然后马路两边人或物可对看见,使你能了解可能会突发情况。路灯照明达到了上述条件时,它配光一定是适当。因此,如果你运用led 路灯时,虽然它拥用较好光色,寿命长,调光功能等优点,它配光水平仍然是致关显要。目前,led 路灯刚刚起步,需不断地完善,无论是路灯光学构造设计方案,还是散热技术信息,都还在不断提升中。led 路灯与运用传统光源路灯光学设计方案方法是不同。传统光源路灯是通过运用反射器将一个光源光通量平均分配到受照路面上。而led 路灯光源由非常多个led 结合,通过设计方案每个led 投射方向,使受照路面获得均匀照度。目前,led 路灯在次干路与支路上使用前景非常好。次干路是城市中及主干路组成结合路网,起集散交通用处道路。次干路照度条件达到15lx,照度均匀度0.4,平均亮度条件达到1.0cd/m2,亮度总均匀度0.4,亮度纵向均匀度0.5,阈值增量≤10。达到节能水平led 路灯,在照明质量达到对上条件同时照明功率密度应小于国家基准规定,当车道数≥4 条时,照明功率密度≤0.70,车道数<4 条时,照明功率密度≤0.85。为足够上述条件,led 路灯配光形状应有严格条件。在马路纵向,光束应投射到较远地方,使得灯具间距增大。在路灯下方,光强应是最小,随着仰角γ 增大,光强irime;增大。当irime;与γ 足够一定函数关系时,路面能得到均匀照度。此函数关系如下:当然,由于光学设计方案复杂性,配光形状难对完全适合此函数关系,能减小γ 角投射范围,减少灯间距来得到均匀照度。在马路纵向,最大光强度投射方向及马路纵线应成一定角度c,角度c 大小决定于马路宽度,见图2。在垂直于马路方向上,路灯配光曲线形状也能按这个函数关系设计方案,γ 角范围决定于马路宽度(c=90º)与人行道位置(c=270º),见图3。 目前,在许多工厂设计方案led 路灯中也不乏有配光姣好例子。比如图4 是一款120wled 路灯配光曲线。它最大光强通过c 角15°,γ 角57.5°。c=0°,180,15°配光曲线形状接近于公式1 函数关系式。此灯具用在四车道次干路上,双侧对称布置,当灯杆高度为8 米,灯具间距30 米时,照明质量适合国家有关道路照明基准条件,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照明功率密度条件。前面提到过led 光源半空间发光特性,led 光源在灯具内运用,光源光通量损失比高压钠灯或金属卤化物灯少。就目前来讲,led 光源光效达不到高压钠灯或金属卤化物灯水平,即相同功率光源,光通量没有高强度气体放电灯高。但是,由于led 光源半空间发光特性,使得led 灯具光通量输出能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,光线投射方向仅仅存在半个空间。高强度气体放电灯发光空间占据了整个空间,见图5(a)。如果没有灯具,光源上半空间光线全部浪费。运用灯具,反射器能将上半空间光线反射到下半空间内,但反射器对光线吸收用处,对及光线反射时受到光源自身遮挡转换成热能,或反射器对光线二次反射再吸收,光源一部分光线损失了。灯具效率是反映光源光线损失程度型号参数。从小功率高压钠灯路灯(70w~150w)光度性能状况来看,灯具效率普通处于65~75%水平。对100w 高压钠灯为例,也就是说即使光源光通量达到8000lm,路灯光通输出有5200lm~6000lm。led光源在这方面是具有优势,led 发光仅仅存在于半个空间,见图5(b),在不用灯具情况下,可对将光线100%投射到路面。对灯具需设计方案是在较小角度范围内改变光线投射方向,在这个过程中,光损失是微小。目前,led 路灯光效达到了40~50lm/w,对100wled 路灯为例,灯具光通量输出能达到4000~5000lm。目前,led 路灯才刚刚起步,相信不断地加强设计方案力量,路灯配光会更加提升,最后达到完美。目前,led 路灯还不能应用主干路。主干路是连接城市各主要分区干路,采取机动车及非机动车分隔形式。机动车在主干路上行驶速度比次干路快,照明水平比次干路高。主干路照度条件达到30lx,照度均匀度0.4,平均亮度条件达到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。达到节能水平路灯,应在照明质量应达到对上条件同时照明功率密度应小于国家基准规定,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。主干路上大多运用250w 或400w 高压钠灯路灯,250w或400w 高压钠灯光源光通量达到28000lm(250w)与48000lm(400w)。这种大功率路灯灯具效率普通在75~85%的间,因此,灯具光通量输出最低也有21000lm。对一盏250w高压钠灯路灯为例,灯具效率83.5%,配光曲线如图6 所示,其最大光强通过c 角10°,γ角70.0°。c=0°,180,10°配光曲线形状良好。这款路灯可运用在四到六车道主干路,路面照明质量结果如表2。目前,光通量小是led 路灯不能使用在主干路上主要原因。不同光通量档次灯具应运用在不同级别道路,否则,达不到节能效果。led 作为新光源,应在照明设备中充分采用它优点,改善它缺点。led 是嵌入照明器具中运用,由于led IC发热量大,在做成大功率灯具时遇到了艰难。各公司目前正在努力完成课题的一就是“散热”。虽说发光效率越来越高,但led IC发热量仍然很大。如果采取散热措施,led IC温度就会过高,导致IC本身及封装树脂性能恶化,从而最终引起发光效率减少与寿命缩短。led 最显要性能就是“长寿命”,为了不影响这一指数,就需设法将IC上产生热量散出去。改善led 发热难题是攻克大功率照明灯具关键。表2有关led 灯具节能状况,对于不同产品使用种类应区分认识。及传统光源相比,白光二极管不如单色光二极管在节能上有突出贡献。最初led 用作仪器仪表指示光源,后来各种光色led 在交通信号灯与大面积显示屏中得到了广泛使用,产生了很好经济效益与社会效益。对12 英寸红色交通信号灯为例,本来是使用低光效140 瓦白炽灯作为光源,它产生2000 流明白光。经红色滤光片后,光损失90%,仅仅剩下200 流明红光。而在新设计方案交通信号灯中,使用了18 个红色led 光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,就能产生同样光效。汽车信号灯也是led 光源使用显要领域。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),能及早能让尾随车辆司机知道行驶状况,减少汽车追尾事故发生。白光二极管灯具节能主要体现在小功率,原来运用白炽光源灯具,比如手电筒,筒灯等。led 路灯一直在不断进步,步子越走越快。希望在不远未来,led 路灯对优异表现更广泛出现在城市脉络中。 |