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LED路灯设计标准及照明要求解析

浏览:424 发布日期:2017年04月18日【

LED路灯设计标准及照明要求解析

LED路灯与常规路灯不同的是,LED光源采用低压直流供电、由GaN基功率型蓝光LED与黄色合成的高效白光,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,可广泛应用于道路。外罩可用制作,耐高温达135度,耐低温达-45度。LED路灯设计有以下要求:  

  1、照明用LED的最大特点是具有定向发射光的功能,因为功率型LED几乎都装有反射器,并且这种反射器的效率都明显高于灯具的反射器效率。另外,LED的光效检测时已经包括了自身反射器的效率。采用LED的道路灯具应尽可能地利用LED的定向发射光的特性,使道路灯具中的各个LED分别直接把光线射向被照路面的各个区域,再利用灯具反射器的辅助配光,来实现很合理的道路灯具的综合配光。应该说,道路灯具要真正做到符合CJJ45-2006和CIE31以及CIE115标准的照度和照度均匀度要求,灯具内应包含三次配光的功能才能比较好地实现。而带反射器的并且具有合理的光束输出角度的LED本身就具有良好的一次配光功能。在灯具内,能按照路灯具高度及路面宽度设计各个LED的安装位置和发射光的方向就能实现良好的二次配光功能。在此类灯具中的反射器,只作为辅助的三次配光手段,来保证道路照度更好的均匀度。

  在实际的道路照明灯具的设计中,可采用在基本设定每一个LED设射方向的前提下,把每一个LED用球形万向节固定在灯具上,当灯具使用于不同的高度和照射宽度时,可通过调整球形万向节使每一个LED的照射方向都达到满意的结果。在确定每一个LED的功率、光束输出角度时,可根据E(lx)=I(cd)/D(m)2(光强和照度距离平方反比定律),分别计算出各LED在基本选定光束输出角度时应该具备的功率,并且可以通过调整各LED的功率以及LED驱动电路输出给每一个 LED不同的功率来使每一个LED的光输出都达到预计值。这些调整手段都是采用LED光源的道路灯具所特有的,充分利用这些特点就能实现在满足道路路面的照度和照度均匀度的前提下降低照明功率密度,达到节能的目的。

  2、LED路灯的电源系统也与传统光源不同,LED所特需的恒流驱动电源,是保证其正常工作的一大基石,简单开关电源的方案常会带来LED器件的损伤。如何使紧密压缩在一起的一组LED安全、也是考察LED路灯的一个指标。 LED对驱动电路的要求是能保证恒流输出的特性,因为LED正向工作时结电压相对变化区域很小,所以保证了LED驱动电流的恒定也就基本保证了LED输出功率的恒定。对于我国电源电压供应不稳定的现状,道路灯具LED的驱动电路具有恒流输出特性是十分必要,可保证光输出恒定并且防止LED的超功率运行。

LED路灯设计标准及照明要求解析

要想使LED驱动电路呈现恒流特性,从驱动电路的输出端向内看,其输出内阻抗一定是高的。工作时,负载电流也同样通过这一输出内阻抗,如果驱动电路由降压、整流滤波后加直流恒流源电路或通用的开关电源加电阻电路组成,在其上必定也消耗很大的有功功率,所以此两类驱动电路在基本满足恒流输出的前提下,效率是不可能高的。正确的设计方案是采用有源电子开关电路或采用高频电流来驱动LED,采用上述两种方案可以使驱动电路在保持良好的恒流输出特性的前提下,仍具有很高的转换效率

  我国的道路灯具,基本都采用HID光源加配触发器和电感镇流器的模式,这一模式虽说存在能效较低及频闪的问题。而采用电子驱动电路的LED灯具,在野外照明场合使用时,威胁其可塑性的一个重要方面是雷电感应问题。

  众所周知,空中的闪电发射的是一广谱的无线电波,而架空的道路灯具供电线路,是良好的接受无线。两根电源线接收的同一闪电发出的无线电波,对驱动电路来讲是属于共模干扰信号,这种共模干扰对地可达数佰伏到数千伏,很容易击穿驱动电路内的EMC接地电容或较小的对地(对外壳)的电气间隙,造成驱动电路的损坏。

  另外由于我国的供电线路是三相四线制中性线接地的极性电源,所以在两根架空供电线的各段,在感应到闪电的无线电波的瞬间,由于两根供电线对地的瞬时阻抗不同而使两根供电线间产生一个差模的干扰电压,这一瞬时差模干扰电压也可达到数百伏至3000多伏,这一电压往往会击穿驱动电路的电源整流二极管和印制线路板上的不同极性电极间的电气间隙,LED控制器同样会使驱动电路损坏。

  要解决这一问题,必须在LED的驱动电路中的输入端,并接快速响应的压敏电阻,以保证差模干扰的泄放。由于闪电的感应干扰是重复多次的,当干扰电压高时,压敏电阻瞬时导通泄放的电流可能很大,所以采用的压敏电阻不仅应具有快速的响应能力,还应具备瞬时导通数十安培的泄放能力而不损坏。除了采用压敏电阻外,LED的驱动电路的输入端还应结合传导干扰(EMI)的防护,设计有复合的LC网络,使这些LC网络不仅能阻碍内部的EMI对电网的泄露,而且能对闪电的干扰信号起到明显的抑制作用。

  还有,LED驱动电路各点对地的电气间隙应保持在7mm以上,EMI防护的接地电容以及驱动电路的对地绝缘强度,应达到强化绝缘(4V+2750V)的要求,这样能使LED的驱动电路具有良好的抗差模和共模雷电感应的能力。



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