大功率LED路灯设计方案

1、大功率 LED路灯设计方案大功率 LED路灯之全方面解析一普通路灯与 LED路灯的现状与未来目前 LED路灯改造的成本仍存在压力，以 60W灯具看，市场上 LED整体灯具的价格在 3000-3800 元 左右，传统的 250W高压纳灯仅需要 1000-1300 元，两者的价差还相当大。但 Haitz 定律让我们看到希望， 据估计， LED成本每年将以 10%速度逐年递减， 再加上 LED新路灯整合制造成本， LED与传统高压纳灯的成 本差距将压缩到 2 倍之，考虑到后期的电费与维护成本， LED路灯的综合优势将使其逐渐成为照明市场主 流。二 LED路灯与传统路灯的竞争力照明种类LED (200

2、7)HID光源（灯泡 ）效率80-120 lm/W55-90 lm/W驱动电源效率90%70-85%灯具效率85-90%50-80%道路照明效率 （ 光污染 ）85%65%道路照明总效率45.5-54.6 lm/W Ave.3112-37 lm/W Ave.25寿命50,000 hr2,500-5,000 hr三 2007年道路照明技术照明种类LED400W200W省电灯泡(2007)水银灯 （ 安定器 ）水银灯 （ 安定器 ）CFL)光源（灯泡 ）效率70-84 lm/W61 lm/W57 lm/W40 lm/W驱动电源效率90%75%75%65%灯具效率85%70%70%60%道路照明效率

3、85%65%65%-总效率 , lm/W45.5-54.620.819.515.6照明耗电 , W/lm0.018-0.022 0.0480.0510.064相对 LED之耗电比11.71-2.671.82-2.832.29-3.56LED省电率100%41.5-62.4%45.1-64.7%56.3-71.8%四多个 LED密集排列的照明系统? 器件耗散功率： 20w2? 散热面积： 330cm2? 底板温度将达 83 C以上。 ( 环境温度 25 C)? 芯片结温将达 100 C图案例必须考虑更有效的散热途径大功率 LED光条结构与新型准值 LED光源的设计1) 破坏性创新大功率 LED

4、光条结构包括一高功率 LED模块，一散热灯条及一控制电路板，其高功率LED模块产生的热，直接传热到散热条上散热，控制电路板悬空设置于散热灯条的容置区，其上、 下两面不接触散热灯条，因此产生的热源可通过上、下两空间充分散热，从而降低高功率 LED 模 块产生的热的相互加乘的不良影响增加本高功率 LED 光条的稳定性与使用寿命，另外，在电路板 基座的两端分别焊有 A、B端子座， 用于相同的两光条相互串联， 使用者可根据实际需要自行组合。 另外，高功率 LED光条结构还提供一简易的组装方法，可以简单更换高功率LED 模块光源，透明灯罩、反光灯罩、聚焦透镜等多种多用途使用方式。2) 当 LED应用于投

5、射照明时，需要设计一种高效的准直LED光源；3) 如采用二次光学元件准直透镜，与封装后的LED 配合使用，则由于空隙的存在，必然会引起反射损耗；4) 设计了一个直接对 LED芯片进行封装准直的透镜系统。LED准直透镜的设计分为两部分：1. 编程计算准直透镜的二维曲线；2. 采用蒙特卡罗方法对采用二维曲线生成的三维实体进行模拟验证。准直 LED光源光强的参数1. 准直透镜系统的出光效率：为球透镜LED的 88%。2. 对于 1 mm2的芯片，其 q1/2 理论值为 9.6 。3. 其 q1/2 实际测量值为 12.6 。准直 LED光源光强远场分布扁翼 LED光源光强远场分布大功率 LED路灯的

6、关键技术整合1 LED选购策略 长寿型封装材料 LED 抗熱性、導熱結構优化产品。 一次光学2 电子工程实施策略 LED 恒流恒压低温驱动技术 微型大功率 DC/AC 低温电流解决方案3 灯具设计策略 符合 IP66/IP67 解决方案 多样化 , 全天候无灯壳设计方案 模组化散热设计方案 二次光学 灯具美学4 散热材料选用策略 采用 6063 牌号铝合金 采用 TSD 氮化硼瓷散熱塗料5 导/ 散热技术策略刺猬型散热鳍片设计方案 散热鳍片表面图妆方案 软性硅胶导热片6) SR系列大功率 LED 路灯的低温设计方案 ? 选用部热导效率高的低温型 LED ? LED 恒流恒压低温高亮驱动解决方案

7、 ? 设计低温型市电 AC2DC供电模块 ? 选用高散热效率的灯具材料 ? 设计高散热效率的散热模块 ? 应用提高散热效率的表面涂层技术 ? 选用高散热效率的灯具材导热 ? 设计高散热效率的灯具7) 芯片尺寸与散热的关系p-n? 提高功率 LED 的亮度最直接的方法是增大输入功率， 而为了防止有源层的饱和必须相应地增大结的尺寸；p-n? 增大输入功率必然使结温升高，进而使量子效率降低。单管功率的提高取决于器件将热量从结导出的能力；? 在保持现有芯片材料、结构、封装工艺、芯片上电流密度不变及等同的散热条件下，单独增加芯 片的尺寸 , 结区温度将不断上升。8）影响芯片尺寸的主要因素热阻? 倒装焊更

8、有利于散热，但凸焊点的热阻还需减小。? 导热银胶的热阻有待改善。? 封装材料方面，传统的环氧胶高温性能不佳。多个 LED密集排列的照明系统9） 6063 铝合金具有良好的导热性? 从材料的导热性能来看，银最好、铜、金次之、然后是铝，但是金、银的价格相对昂贵，不适宜 大量使用；? 铜的导热性比铝好，但是铜比铝重约两倍而且加工成形性差，只能制作成简单的形状；? 铝的导热性良好、重量轻、比铜便宜而且耐腐蚀、利用加工设备可以制成各种复杂的形状，能满 足电子电力行业对散热器的诸多要求，因此被认为是制作散热器的最佳材料；? 而 6063 铝合金具有良好的导热性 ,成形性 , 强化处理后强度适中适合各种机加

9、工 , 是制造型材散热 器的首选材料。散热鳍片体表面积变化与散热效能示意图10）铝材散热器的散热面积是怎么计算的？铝材散热器的散热面积等于（周长截断长度），其中：周长是厂家图纸提供的，截断长度由用户确定；简单地可以用（ 2翅片高度翅片数量底板宽度）截断长度来估算；如果翅片上带小 齿，其散热面积比不带小齿（光齿）的翅片增加15左右。11）采用 TSD氮化硼瓷散熱塗料1 TSD氮化硼瓷散熱塗料具有耐高溫、高散熱、高導熱、高熱輻射、絕緣及抗腐蝕、耐強酸強鹼等 特性，是散熱解決方案最佳的選擇。2 用途 : TSD 氮化硼導熱 / 散熱塗料是市場上最具價值的散熱塗料之一，不論是任何金屬材質、塑 膠或其他

10、複合材質， 皆可使用 TSD氮化硼導熱 / 散熱塗料來提升散熱效能， 並且使用方便、 簡單， 消費者可輕易 DIY 施工。3 說明 : 六方片狀氮化硼具有良好的熱導能力， 並且其高熱輻射的特性即使在無風的狀態下， 亦可 持續進行散熱作用。12）散热器的表面颜色对散热性能有什么影响？1通常散热器的表面颜色制成银白色（铝本色）、黑色、金黄色及其他鲜艳的颜色，由于黑色的热辐射能力最强，在自然对流的条件下，黑色的散热器比银白色的散热能力提高5左右，而金黄色及其他鲜艳的颜色，则不会增加散热能力或增加极小，但对表面能起到保护作用。2. 在强制冷却（如风冷）条件下，散热器表面颜色对散热性能没有影响。13）采

11、用 TSD氮化硼瓷散熱塗料1. 空氣冷卻很重要的一個因素接觸空氣的面積，面積越大散熱效果越好，一般金屬表面平滑，而使用 氮化硼導熱 / 散熱塗料後的金屬成不規則片狀表面， 以冷排為例， 好比散熱鰭片上又多了許多小鰭 片，此時接觸空氣的面積比原先約增加50%。2. 導熱特色 : 六方片狀氮化硼具有極優的熱導能力， 由下表可看到六方片狀氮化硼的熱導率優於鋁僅 次於銅， 且氮化硼熱幅射能力更是其他材質無可比擬的， 由此可知氮化硼是導熱散熱的最好選擇。材質熱導率 （W/Mk）Cooper 銅385hbn 氮化硼300+30% AlSi 鋁矽200Aluminum 5052 鋁150Brass 黃銅10

12、9Tin 錫92Lead 鉛34.7大功率 LED 路灯研发设计策略 【破坏性创新】破坏性创新( Disruptive innovations )理念设计的 Hi-Power LED 符合京都协议绿色产品生产要素 设计照明技术领先全国同样瓦数的灯具该灯具同时具备 :1 积木式基本单元模块设计 产品合乎户外灯具 IP66/IP67 高标准完成率达 99%2 按需任意组合各种形式的灯具 免开模具任意组装节省庞大的模具费用3 体积最小重量最轻 节省包装 , 储存与物流成本4 有色金属材料最少 节省灯具成本5 生产过程耗能少 合乎京都协议的绿色产品6 生产过程无污染 合乎京都协议的绿色产品7 组装工序

13、最简单 节省大量组装工时成本8 安装工程最省事 因为重量轻 , 可以单人独立作业节省安装成本9 维护成本最低以上多项国际 , 国领先优势照射分布图（32M）M，- UM12 mn 32M特由改变灯盘之弯曲之曲率 就可以设计出所想耍之路灯光形，以上述为例 此光形为长32米之椭圆形光形。照射分布图（50M）菇由改变灯盘之弯曲之曲率-就可以设计出所想要之路灯光形，以上述为例 此光形为长50米之椭圆形光形。景观路灯结构设计以上述为例此光形为长32米之椭圆形光形外。另外两侧之变色灯条 提供了 两侧的彩色光。可做为都市亘观造景之用。照射分布图（照明+造景）ItemSR系列大功率 LED路灯其他 LED路灯

14、功率损耗120W100 120WLuminance7200 lm4000 5000 lmWeight （ 灯头 ）11Kg（含整流器 2Kg）10 24 Kg安装模块化设计 , 安装非常容易 , 重量 轻, 方便人员于高空作业需整组装设 ,重量重 ,高空安装较不易维修1. 一般水电工即可维修。2. 且可单一灯条或模块更换1. 需要专业人员才可维修2. 整座灯组拆下送回原厂维修光形设计改变灯盘，即可改变光形设计。因 此光形设计容易。散热片，铝基版需要重做，改变光形设计非常困难。色温调整可依客户需求弹性更换冷色系 , 暖 色系或部分冷色部分暖色系灯条。出厂即定型， LED一般焊在铝基板上， 无法

15、弹性更换。景观照明附加变色灯条 , 达到造景功能无此功能价位Lower PriceHigher price大功率 LED 产品取得国际专利与产品认证 【破坏性创新】取得国际 RoHS、CE、 FCC、 ETS国际认证取得多项专利 发光二极体彩色照明装置；高功率发光二极体投射灯，具红外线遥控功能之高功率发光二极 体彩色灯泡，高功率发光二极体结构；彩色手电筒，可调式光功率衰减器取得日本专利高功率发光二极体彩色手电筒取得中国大陆专利高功率发光二极体结构，具红外线遥控功能之高功率发光二极体彩色灯泡，发光二极体彩色照明装置；高功率发光二极体投射灯大功率 LED路灯照明Specification Para

16、meterValueModelSR-S6-180SR-S6-150SR-S6-120Power Spec.180W150W120WPower Supply Voltage110 / 220 V110 / 220 V110 / 220 VPower Supply Current1.8 / 0.9 A1.4 / 0.7 A1.2 / 0.6 AFrequency50 60 Hz50 60 Hz50 60 HzLED Consumption126 W105 W84 WPower Consumption180 W150 W120 WOptical Spec.Operating Life20,000 h

17、ours20,000 hours20,000 hoursLuminous Flux(typ.)10,800 lm9,000 lm7,200 lmEnvironment Spec.Operating Temperature-2050 o C-2050 o C-2050 o CStorage Temperature-4060 o C-4060 oC-4060 o COperating Humidity1090 %1090 %1090 %Dimension Spec.Length (mm)560560560Width (mm)605535470Height (mm)15911773Suggestio

18、n Install HeightHeight(meter)10 12 m9 11 m8 10 mInstall Height Illumination12M28262711M33323210M3938389M4646478M6057607M787377Side ViewFront ViewBack ViewSR-S6-120Specification SR-S6-150SR-S6-180ParameterValueModelSR-S6-90SR-S6-60SR-S6-45Power Spec.90W60W45WFront ViewBack ViewSide ViewPower Supply V

19、oltage110 / 220 V110 / 220 V110 / 220 VPower Supply Current0.9 / 0.45 A0.6 / 0.3 A0.45 / 0.23 AFrequency50 60 Hz50 60 Hz50 60 HzLED Consumption63 W42 W31.5 WPower Consumption90 W60 W45 WOptical Spec.Operating Life20,000 hours20,000 hours20,000 hoursLuminous Flux(typ.)5400 lm3,600 lm2,700 lmEnvironme

20、nt Spec.Operating Temperature-2050 o C-2050 o C-2050 o CStorage Temperature-4060 o C-4060 oC-4060 o COperating Humidity1090 %1090 %1090 %Dimension Spec.Length (mm)560560560Width (mm)355234230Height (mm)726462Suggestion Install HeightHeight(meter)7 9 m6 8 m5 7 mInstall Height Illumination12M25171311M

21、30211510M3624179M4429208M5537247M724731SR-S6-45SR-S6-60SR-S6-90Specification *Suitable for Solar-powered ApplicationParameterValueModelSR-S3-52SR-S3-45SR-S3-37SR-S3-30City Power Spec.52W45W37W30WPower Supply Voltage110 / 220 V110 / 220 V110 / 220 V110 / 220 VPower Supply Current0.47 / 0.24 A0.41 / 0

22、.21 A0.34 / 0.17 A0.27 / 0.14 AFrequency50 60 Hz50 60 Hz50 60 Hz50 60 HzLED Consumption40.54 W34.75 W28.96 W23.17 WPower Consumption52 W45 W37 W30 WInner-Power Spec.Power Supply Voltage1228V1228V1228V12 28VPower Supply Current5A3A2.5A2APower Consumption52W45W37W30WFor Solar ApplicationSolar Power Requirement160W140W120W90WOptical Spec.Operating Life20,000 hours20,000 hours20,000 hours20,000 hoursLuminous Flux(typ.)3120 lm2,700 lm2,220 lm1,800 lmEnvironment Spec.Operating Temperature-2050 o C-2050 o C-2050 o C