LED路灯技术介绍.doc

定义路灯是城市照明的重要组成部分，传统的路灯常采用高压钠灯，高压钠灯360度发光，光损失大的缺点造成了 能源的巨大浪费。当前，全球的环境在日益恶化，各国都在发展清洁能源。而随着国民经济的高速增长，我国能源供需矛盾日渐突出，电力供应开始存在着严重短缺的局面，节能是目前所急需解决的问题。因此，开发新型高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的LED路灯对城市照明节能具有十分重要的意义。 道路照明与人们生产生活密切相关，随着我国城市化进程的加快，LED路灯以定向发光、功率消耗低、驱动特性好、响应速度快、抗震能力高、使用寿命长、绿色环保等优势逐渐走入人们的视野、成为目前世界上最具有替代传统光源优势的新一代节能光源，因此，LED路灯将成为道路照明节能改造的最佳选择。 特点LED路灯与常规高压钠灯路灯不同的是，大功率LED路灯的光源采用低压直流供电、由GaN基功率型 蓝光LED与黄色荧光粉合成的高效白光二极管，具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高等独特优点，可广泛应用于城市道路照明。外罩可用PC管制作，耐高温达135度，耐低温达-45度。 发光二极管(LightEmittingDiode，简写为LED)是基于半导体PN结形成的用微弱的电能就能发光的高效固态光源，在一定的正向偏置电压和注入电流下，注入P区的空穴和注入N区的电子在扩散至有源区后经辐射复合而发出光子，将电能直接转化为光能。 优点1、LED路灯本身的特性光的单向性，没有光的漫射，保证光照效率。 2、LED路灯有独特的二次光学设计，将LED路灯的光照射到所需照明的区域，进一步提高了光照效率，以达到节能目的。 3、LED的光源效率目前已达110-130lm/W，而且还有很大的发展空间，理论值达250lm/W。而高压钠灯的发光效率是随功率增加才有所增加，因此，总体光效LED路灯比高压钠灯强；(这个总体光效是理论上的， 实际上250W以上高压钠灯的光效高于LED）。 4、LED路灯的光显色性比高压钠灯高许多，高压钠灯显色指数只有23左右，而LED路灯显色指数达到75以上，从视觉心理角度考虑，达到同等亮度，LED路灯的光照度平均可以比高压钠灯降低20%以上，（参照英国道理照明标准）。 5、LED路灯的光衰小，一年的光衰不到3%，使用10年仍达到道路使用照度要求，而高压钠灯光衰大，一年左右已经下降30%以上，因此，LED路灯在使用功率的设计上可以比高压钠灯低。 6、LED路灯有自动控制节能装置,能实现在满足不同时段照明要求情况下最大可能的降低功率，节省电能。Spark 智能LED路灯可实现电脑调光，分时间段控制，光线控制，温度控制，远程控制，自动巡检等人性化功能。 7、LED是低压器件，驱动单颗LED的电压为安全电压，系列产品单颗LED功率都为1瓦，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所（例如：路灯照明、厂矿照明、汽车照明、民用照明等）。 8、每个单元LED小片只有很小体积，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。 9、寿命长：能使用5万小时以上，提供三年的质量保证。不足之处就是电源的寿命得不到保证。 10、光效高：采用100LM以上的芯片，相对于传统高压钠灯能节能75%以上。 11、安装简便：无需加埋电缆无需整流器等，直接将路灯灯头安装于灯杆接上或者将光源嵌套原有灯壳。 12、散热控制出色：夏天温度控制在45度以下，并采用被动散热方式，夏天的散热保障不足。 13、质量可靠：电路电源全部采用高质量元器件，每颗LED都有单独过流保护，无需担心损坏。 14、光色均匀：不加透镜，不以提高亮度而牺牲均匀光色，从而保证无光圈光色均匀。 15、LED不含有害金属汞，不像高压钠灯或金属卤化物灯在报废时对环境造成危害。 综合上述原理，大功率LED路灯的节能效果显著，代替高压钠灯可节电60%以上。（有待考究） 维护成本低：相对于传统路灯，LED路灯维护成本极低，经过比较，不到6年即可收回全部投入成本。 示范工程意义LED路灯改造效益主要在于通过应用、发现和解决半导体照明产品在实际应用中出现的问题。需要参与的城市根据自身特点，寻找合适的产品与应用领域，建立相应的运营模式，通过一段时间的试运行，发现其中的不足之处，最终总结归纳出相对合理有效的解决方案。因此，无论是通过应用促进技术创新，还是以新的商业模式带动应用，都有其巨大的实践价值。 1、经济效益： 名称250W替代对比LED路灯 400W替代对比LED路灯 灯类HPS-250WSPL-120WHPS-400WSPL-180W灯泡功率（W）250120400180电源功率（W）802013025实际耗电功率（W）330140530205日耗电量（度/日）3.961.266.361.85年耗电量（度/年）1445.4459.92321.4897.9电费（元/年）1329.77423.112135.69826.07维护（元/年）20002000灯泡（元/年）10002000总费用（元/年）1629.77423.112535.69826.07两组数据分别节省：1206.66元/年，1309.62元/年（电费0.92元/度） 2、环境效益 项目数值（120W/盏）数值（180W/盏）备注节省标准煤(kg/年)368.577615.6600.374kg/度减少SO2的排放/年(kg/年)10.84118.1080.011kg/度减少CO2的排放/年(kg/年)375.476627.1830.381kg/度3、社会效益 1.节能减排 大力响应国家节能减排政策,实现国务院提出的在“十一五”期间单位生产总值能耗降低20%左右，主要 污染物排放总量减少10%的约束性指标。 2.城市形象 使用科技含量较高节能环保的绿色照明，有助于城市整体形象的提升。 3.照明质量 与传统路灯相比，LED路灯显色指数高，真实反映路况和环境状况，大大提高道路照明的质量。 4.利国利民 响应国家政策，推动节能减排、提升城市品味、提高照明质量，实实在在利国利民的政府实事。 技术指标目前，LED照明技术日趋成熟，大功率LED光源功效已经达到100lm/W以上，这使得城市路灯照明节能改造成为可能。LED路灯，特别是大功率LED路灯，正以迅猛的速度冲击传统的路灯市场。 大功率LED路灯顾名思义是功率大于30瓦以上，采用新型LED半导体光源的路灯。目前LED路灯的标准一般是路面照度均匀度（uniformity of road surfaceilluminance)的平均照度0.48。光斑比值1：2，符合道路照度。（实际1/2中心光斑达到25LUX,1/4中心光强达到 15LUX，16米远的最低光强4LUX，重叠光强约6LUX。 目前市场路灯透镜材料为改良光学材料，透过率93%，耐温-38+90度，抗UV紫外线黄化率30000小时无变化等特点。它在新型城市照明中有非常好的应用前景。对深度的调光，且颜色和其他特性不会因调光而变化。太阳能LED路灯就是指采用太阳能硅板为供应电源的LED路灯。 标准： 1. 光的转化率17%，（每平方太阳能量为1000W，实际利用效率为170W） 2. 目前市场路灯透镜材料为改良光学材料，透过率93%，耐温-38+90度。 3.LED路灯透镜 ，主要用于LED路灯的透镜，光斑为矩形，材料是PMMA光学材料，透过率93%，耐温-38+90度，抗UV紫外线黄化率30000小时无变化等， 4. 路面照度均匀度（uniformity of road surfaceilluminance)的平均照度0.48。光斑比值1：2 5.符合道路照度。（实际1/2中心光斑达到25LUX,1/4中心光强达到15LUX，16米远的最低光强4LUX，重叠光强约6LUX。 6.它在新型城市照明中有非常好的应用前景。对深度的调光，且颜色和其他特性不会因调光而变化。 7.适应湿度：95 尽管LED路灯的发展速度迅猛，但led路灯的标准却相对滞后。在全球范围内，LED的路灯标准也不是都没有，像LED路灯的欧洲标准现在就有。事实上，各地区对LED路灯的标准，在指标上不尽相同，LED路灯要在标准上符合销售区的要求，因此投标LED路灯工程要深入研究当地的LED路灯标准，只有这样才会在激裂的市场竞争中占有一席之地。 散热设计传统LED路灯设计主要设计重点在LED的流明数上，而对LED灯具的散热则的关注较少。 实际上，LED的流明数正在迅速的增加。2009年量产LED的单瓦流明数已经达到100流明，而且这一数值还在快速地增长。与之对应的传热学理论体系已经成熟，我们可以使用的传热手段也基本明确：传导、对流、辐射和相变传热。因此，在传热或者说散热问题上，我们可以采取的措施是可见的、有限的。 散热技术LED路灯散热技术，一般使用多为导热板方式，是一片5mm厚的铜板，实际上算是均温板，把热源均温掉；也有加装散热片来散热，但是重量太大。重量在路灯系统上十分重要，因为路灯高有9米，若太重危险性就增加，尤其遇到台风、地震都可能产生意外.国内有厂家采用全球首创的针状散热技术，针状散热器的散热效率要比传统片状散热器有很大幅度提高，能使LED结温比普通散热器低15以上，并且防水性能比普通铝型材散热器要好，同时在重量和体积上也有所改进。 散热方式LED路灯的散热方式主要有：自然对流散热、加装风扇强制散热、热管和回路热管散热等。加装风扇强制散热方式系统复杂、可靠性低，热管和回路热管散热方式成本高。而路灯具有户外夜间使用、散热面位于侧上面以及体型受限制较小等有利于空气自然对流散热的优点，所以LED路灯建议尽可能选择自然对流散热方式。 散热设计LED路灯散热设计中存在的问题有：散热翅片面积随意设定，散热翅片布置方式不合理，灯具散热翅片的布置没有考虑到灯具的使用方式，影响到翅片效果的发挥，强调热传导环节、忽视对流散热环节，尽管众多的厂家考虑了各种各样的措施：热管、回路热管、加导热硅脂等等，却没有认识到热量最终还是要依靠灯具的外表面积散走，.忽视传热的均衡性，如果翅片的温度分布严重不均匀，将会导致其中一部分的翅片没有发挥作用或作用很有限。 空气对流散热式大功率LED路灯灯具空气对流散热式大功率LED路灯灯具（200820000106.1）。其目的是解决大功率 LED灯具散热问题，提出一种空气对流散热式大功率LED路灯灯具，它包括有灯头组件、灯具散热体组件和灯尾组件，灯具散热体组件为弧弦柱形壳体，两端开口，其弧柱面两侧面为立面，立面也开有阵列通孔，在弧弦柱形壳体内腔设有410条轴向排列的并与弧柱面和弦柱面固接立筋导热板，立筋导热板和弧弦柱形壳体两侧的两个立面也都开有阵列通孔，立筋导热板和弧弦柱形壳体两侧的两个立面在灯具散热体组件内形成511条热空气流动的散热通道。本实用新型优点是散热体内腔有多条热空气流动的散热通道，立筋导热板也都充当散热面，热交换面增加，热排放效率高。 专利技术五大创新点一、铝质散热器及产品外形结构设计外观设计新颖、结构巧妙、充满现代气息，符合时代潮流，在散热方面我们创造性的采取了空气对流型腔式铝质散热器设计方案，散热器上下两层散热面，中间由八条立筋相连接，前后通透，同时左右两侧有空气对流孔，加强了型腔内部的空气流通，有利于热量的排出，从而有效的提高了LED光源的热传导效率。以上独特的散热设计方案确保了大功率LED光源在45以下的安全工作温度。 二、金属螺栓式大功率LED光源的设计自主研发设计了金属螺栓式大功率LED光源。为提高产品的稳定性我们采用了高品质的美国原装进口 的LED发光芯片，将LED发光芯片直接封装在金属螺栓的螺帽顶部，产品组装时将LED金属螺栓直接旋紧在铝质散热器上，从而有效的将LED与散热器紧密的融为一体，改变了传统大功率LED光源借助导热硅胶进行导热的现状，极大的提高了LED与铝质散热器之间的热传导效率，有效的保证了LED光源的使用寿命大于6万小时。同时采用台湾优质荧光粉，使单颗LED亮度达到80流明以上；并且有多种色温可选择，能满足不同场合对不同色温的需求。 三、二次光学系统和配光曲线的设计采用独特的二次光学透镜模组和“带状光斑”出光设计。光斑长度由LED出光角度来确定，从而合理地控制光的分布，避免了光的叠加浪费，降低了光损耗，实现了灯杆之间带状光斑的彼此连接，使其达到了国家标准规定的各项亮度指标。在确保理想的路面照度及均匀度的同时消除了LED眩光和保护LED光源的作用。 四、驱动电路的优化设计直流9V30V或市电交流84V264V宽电压输入驱动电路设计。精准的恒流输出，使每颗大功率LED光源工作在恒定不变的额定电流下，线路损耗和老化系数小，电转换效率85%，精准的恒流输出确保了LED光源的使用寿命。 五、LED光源的模组化设计光源采用模组化设计方案，实现了地面照度与功率的最佳匹配，通过增减光源数量，来满足不同的路面宽度和照度要求，达到了既满足城市的照明要求又不浪费电能的目的。 LED路灯标准范围本标准规定了LED（发光二极管）路灯的定义、产品分类、型号和命名、技术要求、试验方法、检验规则以及标志、使用说明书、包装、运输和贮存的要求等。 本标准适用于250V以下直流电源或1000V以下交流供电的道路、街路、隧道照明和其他室外公共场所 照明用LED（发光二极管）路灯。 特殊技术要求1 灯具电性能 LED路灯在标称的额定电源电压及额定频率下工作时，其实际消耗的功率与额定功率之差不应大于10%，功率因素不应小于092。 2 防护等级 LED路灯防护等级A级品不应低于IP67；B级品不应低于IP66；C级品不应IP65。 3 平均寿命 LED路灯的额定平均寿命不应低于30000h。 4 最大温度 LED路灯额定最大温度Tc值不应大于58。 5 最大热沉温度 灯具内各个 LED管的最大热沉温度不应大于65。 6 主要光参数 7 抗扰度 浪涌抑制性能（抗雷击）的电压保护水平应不低于2kV（线线）和4kV（线地）。 8 配光特性 灯具中部分LED灯泡熄灭或整灯调光时，其光斑形状和路面照度均匀性不应发生明显变化。 试验方法1 外观要求 目测检查。 2 安全 按GB70001、GB70005、GB195101和相应的国家标准或国外标准进行检验。 3 电磁兼容性 按GB17743和GB176251的相关规定进行。 4 灯具电性能 在252的环境温度下，在稳压电源（与灯具标称频率相同）及LED路灯之间接入精度不小于05级的交直流电参数测试仪，使LED路灯处于正常工作位置，接通并调节电源电压至额定值（如灯具标称电源电压范围，则分别调节至电源电压范围的最大值和最小值）使LED灯具工作2h，记录功率和功率因素值。 5 防护等级 按GB70001的规定进行。 6 光衰和寿命试验 61 灯具老化方法 灯具老化在没有强制通风、温度控制在2030的环境中进行，灯具按正常安装姿态架设，按灯具标称额定电压或标称的适用电压范围的最大电压接通电源，灯具以满功率工作。灯具在老化过程中，每24h中关闭不少于2次，每次关闭时间应为2535min，间隔时间至少应为30min。样品数量不少于3台。试验中， 灯具不得出现任何故障、烧毁，否则不合格。 62 光衰和寿命测量推算方法 以照度法替代光通量法，在距离灯具高度2米处下方测量中心点和沿道路方向的轴线上每距1米一个点的水平照度值，共测5个点，与各点初始值对比并得出5个点的平均维持率值。在20005000h之间，每336h间隔测一次平均维持率值；如5000h时灯具仍然符合要求，则以2000h时的各点照度值为初始照度值，已测得的每336h间隔的照度值与2000h时对应的初始照度值比较并得出平均维持率，由上述10个点的平均维持率拟合曲线推算出平均维持率为75%时的寿命时间加上5000h即为该灯具的寿命。选取其中1只路灯，同时用光度分布测试法测02000h时的光通量，计算出2000h光通维持率作为校准值。测量照度时，环境温度应控制在251稳定3h以上的情况下进行。 7 最大温度 按GB700012007中第12章的规定进行。 8 最大热沉温度 选取LED中的热沉温度最高者，在该LED最靠近底部的散热器放置热电偶。 9 灯具的主要光参数 91 平均色温和平均显色指数 在251的环境温度和额定电压、