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(diǎn)。其一,led 是一種半導(dǎo)體二極管,它壽命非常長(zhǎng)。當(dāng)光通量衰減到80%時(shí),其壽命達(dá)到了25000 小時(shí)。而金屬鹵化物燈壽命在6000~12000 小時(shí),高壓鈉燈壽命是12000 小時(shí)。其二,led 基本構(gòu)造是一塊電致發(fā)光半導(dǎo)體材料,放置在一個(gè)有引線架子上,然后四周用環(huán)氧樹(shù)脂密封,起到保護(hù)內(nèi)部芯線用處,所對(duì)led 抗震性能好。其三，白光led 光色比高壓鈉燈好。在中間視覺(jué)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(dá)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(lái)調(diào)光。另外,由于led 進(jìn)行頻繁開(kāi)關(guān)對(duì)其沒(méi)有太大損傷,led 調(diào)光還能使用脈沖寬度調(diào)節(jié)方法來(lái)得到,通過(guò)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(qiáng)度。其五，在燈具光學(xué)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(gè)半空間出射光線改變180°方向投向另一半空間內(nèi)。當(dāng)我們依賴反射器來(lái)完成時(shí),反射器對(duì)光線吸收與光源自身?yè)豕馐遣豢杀苊�。而運(yùn)用led 作為光源,不會(huì)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(bào)廢時(shí)對(duì)環(huán)境造成危害。 夜晚來(lái)臨時(shí),你駕車(chē)行駛在馬路上,路燈忠實(shí)地陪伴你,使你安全地回家。路燈帶給你視覺(jué)舒適感受首先來(lái)源于路面亮度相比較均勻,然后馬路兩邊人或物可對(duì)看見(jiàn),使你能了解可能會(huì)突發(fā)情況。路燈照明達(dá)到了上述條件時(shí),它配光一定是適當(dāng)。因此,如果你運(yùn)用led 路燈時(shí),雖然它擁用較好光色，壽命長(zhǎng)，調(diào)光功能等優(yōu)點(diǎn),它配光水平仍然是致關(guān)顯要。目前,led 路燈剛剛起步,需不斷地完善,無(wú)論是路燈光學(xué)構(gòu)造設(shè)計(jì)方案,還是散熱技術(shù)信息,都還在不斷提升中。led 路燈與運(yùn)用傳統(tǒng)光源路燈光學(xué)設(shè)計(jì)方案方法是不同。傳統(tǒng)光源路燈是通過(guò)運(yùn)用反射器將一個(gè)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(gè)led 結(jié)合,通過(guò)設(shè)計(jì)方案每個(gè)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(dá)到15lx,照度均勻度0.4,平均亮度條件達(dá)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(dá)到節(jié)能水平led 路燈,在照明質(zhì)量達(dá)到對(duì)上條件同時(shí)照明功率密度應(yīng)小于國(guó)家基準(zhǔn)規(guī)定,當(dāng)車(chē)道數(shù)≥4 條時(shí),照明功率密度≤0.70,車(chē)道數(shù)<4 條時(shí),照明功率密度≤0.85。為足夠上述條件,led 路燈配光形狀應(yīng)有嚴(yán)格條件。在馬路縱向,光束應(yīng)投射到較遠(yuǎn)地方,使得燈具間距增大。在路燈下方,光強(qiáng)應(yīng)是最小,隨著仰角γ 增大,光強(qiáng)irime;增大。當(dāng)irime;與γ 足夠一定函數(shù)關(guān)系時(shí),路面能得到均勻照度。此函數(shù)關(guān)系如下：當(dāng)然,由于光學(xué)設(shè)計(jì)方案復(fù)雜性,配光形狀難對(duì)完全適合此函數(shù)關(guān)系,能減小γ 角投射范圍,減少燈間距來(lái)得到均勻照度。在馬路縱向,最大光強(qiáng)度投射方向及馬路縱線應(yīng)成一定角度c,角度c 大小決定于馬路寬度,見(jiàn)圖2。在垂直于馬路方向上,路燈配光曲線形狀也能按這個(gè)函數(shù)關(guān)系設(shè)計(jì)方案,γ 角范圍決定于馬路寬度(c=90º)與人行道位置(c=270º),見(jiàn)圖3。 目前,在許多工廠設(shè)計(jì)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(qiáng)通過(guò)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(guān)系式。此燈具用在四車(chē)道次干路上,雙側(cè)對(duì)稱布置,當(dāng)燈桿高度為8 米,燈具間距30 米時(shí),照明質(zhì)量適合國(guó)家有關(guān)道路照明基準(zhǔn)條件,結(jié)果如表1。其照明功率密度(lpd)是0.70,也達(dá)到了對(duì)高壓鈉燈路燈照明功率密度條件。前面提到過(guò)led 光源半空間發(fā)光特性,led 光源在燈具內(nèi)運(yùn)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(lái)講,led 光源光效達(dá)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(méi)有高強(qiáng)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(qiáng)度氣體放電燈燈具水平。當(dāng)路燈將光線照射到路面上,光線投射方向僅僅存在半個(gè)空間。高強(qiáng)度氣體放電燈發(fā)光空間占據(jù)了整個(gè)空間,見(jiàn)圖5(a)。如果沒(méi)有燈具,光源上半空間光線全部浪費(fèi)。運(yùn)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(duì)光線吸收用處,對(duì)及光線反射時(shí)受到光源自身遮擋轉(zhuǎn)換成熱能,或反射器對(duì)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(hào)參數(shù)。從小功率高壓鈉燈路燈(70w~150w)光度性能狀況來(lái)看,燈具效率普通處于65~75%水平。對(duì)100w 高壓鈉燈為例,也就是說(shuō)即使光源光通量達(dá)到8000lm,路燈光通輸出有5200lm~6000lm。led光源在這方面是具有優(yōu)勢(shì),led 發(fā)光僅僅存在于半個(gè)空間,見(jiàn)圖5(b),在不用燈具情況下,可對(duì)將光線100%投射到路面。對(duì)燈具需設(shè)計(jì)方案是在較小角度范圍內(nèi)改變光線投射方向,在這個(gè)過(guò)程中,光損失是微小。目前,led 路燈光效達(dá)到了40~50lm/w,對(duì)100wled 路燈為例,燈具光通量輸出能達(dá)到4000~5000lm。目前,led 路燈才剛剛起步,相信不斷地加強(qiáng)設(shè)計(jì)方案力量,路燈配光會(huì)更加提升,最后達(dá)到完美。目前,led 路燈還不能應(yīng)用主干路。主干路是連接城市各主要分區(qū)干路,采取機(jī)動(dòng)車(chē)及非機(jī)動(dòng)車(chē)分隔形式。機(jī)動(dòng)車(chē)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(dá)到30lx,照度均勻度0.4,平均亮度條件達(dá)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(dá)到節(jié)能水平路燈,應(yīng)在照明質(zhì)量應(yīng)達(dá)到對(duì)上條件同時(shí)照明功率密度應(yīng)小于國(guó)家基準(zhǔn)規(guī)定,當(dāng)車(chē)道數(shù)≥6 條時(shí),照明功率密度≤1.05,車(chē)道數(shù)<6 條時(shí),照明功率密度≤1.25。主干路上大多運(yùn)用250w 或400w 高壓鈉燈路燈,250w或400w 高壓鈉燈光源光通量達(dá)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(duì)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(qiáng)通過(guò)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(yùn)用在四到六車(chē)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(yīng)運(yùn)用在不同級(jí)別道路,否則,達(dá)不到節(jié)能效果。led 作為新光源,應(yīng)在照明設(shè)備中充分采用它優(yōu)點(diǎn),改善它缺點(diǎn)。led 是嵌入照明器具中運(yùn)用,由于led IC發(fā)熱量大,在做成大功率燈具時(shí)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(shuō)發(fā)光效率越來(lái)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(huì)過(guò)高，導(dǎo)致IC本身及封裝樹(shù)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(zhǎng)壽命”,為了不影響這一指數(shù),就需設(shè)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(guān)鍵。表2有關(guān)led 燈具節(jié)能狀況,對(duì)于不同產(chǎn)品使用種類(lèi)應(yīng)區(qū)分認(rèn)識(shí)。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(xiàn)。最初led 用作儀器儀表指示光源,后來(lái)各種光色led 在交通信號(hào)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(jì)效益與社會(huì)效益。對(duì)12 英寸紅色交通信號(hào)燈為例,本來(lái)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(shè)計(jì)方案交通信號(hào)燈中,使用了18 個(gè)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(chē)信號(hào)燈也是led 光源使用顯要領(lǐng)域。1987 年,我國(guó)開(kāi)始在汽車(chē)上安裝高位剎車(chē)燈,由于led 響應(yīng)速度快(納秒級(jí)),能及早能讓尾隨車(chē)輛司機(jī)知道行駛狀況,減少汽車(chē)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(lái)運(yùn)用白熾光源燈具,比如手電筒，筒燈等。led 路燈一直在不斷進(jìn)步,步子越走越快。希望在不遠(yuǎn)未來(lái),led 路燈對(duì)優(yōu)異表現(xiàn)更廣泛出現(xiàn)在城市脈絡(luò)中。 |
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