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LED路灯设计(三)•正确认识和应用LED路灯
2017-04-28
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光·LED照明技术已进入快速发展阶段,LED光源在功能性照明领域的应用越来越受到关注。随着“十城万盏”项目的推进,LED路灯已成为各方关注的焦点。许多企业为了抓住商机,抢占市场,竞相开发各种LED路灯来满足用户的需要,甚至一些非相关行业企业也纷纷上马。但由于各种原因,企业纷纷上马LED项目给行业造成了一定程度的混乱,一些企业的产品还走入了误区,带来很大的负面影响。根据高压钠灯和LED光源的特点,结合道路照明的要求,就LED路灯的应用作一阐述,本文主要讨论的问题有:LED路灯的效能、散热、驱动和实际工程的应用、中间视觉等内容。  

1、灯具效能 

      目前用于道路照明的大功率LED光效已达到90-130Lm/W(Tj=25),正常使用时的LED光源光效为80-120Lm/W(Tj=60)。此光效超过了功率≤150W的高压钠灯光效(HPS),接近大功率(250W-600W)、高光效高压钠灯(HPS SON -T PLUS 120-140Lm/W)。但由于LED具有定向发光特性,通过光学器件的合理设计,LED路灯的有效光通量明显超过HPS路灯。  

       1.1 高压钠灯效能 

       按道路照明的特点要求,HPS路灯在光学设计上需要考虑光束保护   角,此角度一般在20°-30°(参见图),以控制不舒适眩光的产生,同时由于镇流器的损耗,使得HPS路灯整体效率η在70%左右,(在实际使用中,有的HPS灯具效率超过80%,这使光源在灯具内温度升高,引起管压升高,使光通输出增加,但大大降低了光源寿命,另外尚未计录镇流器损耗)

 

 



图一

图二

由于HPS光源和灯具的特性,不同的安装高度、间距、道路宽度使得光通量有效利用率为50%-80% ,取其中间值65%(见下图,取3倍的宽高比)

                                                                  图三

1.2 LED灯具效能   

光学部件效率:0.90   

防护罩透射率:0.90   

驱动器效率: 0.90 

       灯具整体效率 η=0.90×0.90×0.90=72.9%   

光通量有效利用率:80%-90%(参见下图

           

图四

    



  图五

综上所述,HPS路灯的光通有效利用率在65%,有一部分光线溢出,无法利用,特别是朝向屋边的光线,不能准确地控制在照射面上,造成光污染,而LED路灯可以准确控制光线方向,有效利用率在80%以上。以250W高光效HPS路灯为例,灯具的光通输出为22000流明,实际光通利用量为14300流明,系统功耗270W。若利用LED灯具,按系统光效90Lm/W,光通量有效利用率80%计算,系统功耗198W,节能27%

1.3 应用中的不妥之处 

(1)注重灯下亮度,忽视灯具配光设计,造成中心照度太高,而均匀性不够完善。既浪费能源,又没有达到理想的效果;   

(2) 不同配光需求的混同路灯布置方式有单侧布灯、两侧交叉布灯、两侧相对布灯、丁字路口布灯、十字路口布灯和弯道布灯等多种形式。路灯不同的布置方式,其对应的配光要求是不同的。如果所有的应用场合都使用相同的配光设计,是不恰当的。

(3) 过分强调“环境比值SR”由于道路等级和照明环境的不同,对路灯的总光通量显然是不同的。路灯除了照亮行车道外,对辅道要求和周围环境都有一定的照明。这也是照明规范中提

出“环境比值SR”的原因。但是“环境比值SR”用到任何道路就显得不可取。因为“环境比值SR”是考虑到行车安全而提出来的,在距离行车道周边一定范围内,有相当的照度水平,以供驾驶人员判别周围事物是否存在行车危险。目前,我国不少城市道路采用机非隔离或全封闭形式(如高架桥,快速线等),甚至还专门设置辅道照明灯,如果过分强调单个路灯的“环境比值SR而提高灯具光通量,会增加光污染。