LED 照明的能效是 LED 光源和灯具结构两方面的结果,结构包括控制系统、LED电源、其他电子结构、光学因素等。LED路灯主要是为了照亮路面,因而属于局部照明。对 LED 路灯产品来讲,不同特性的LED光源配用不同屈光度的透镜,互换性不好。为解决这个问题,LED光源采用内置导光多角度平面合理组合的方法,要求其出光是一规则的长方形照射面,照射面更宽,而且亮度增大,故路面照射均匀。
LED的效率受散热和光学设计的影响很大,因此这也使得LED灯具的设计显得相对重要。要保证必要的光输出和 LED 的使用寿命,LED 的散热特别重要,尤其要求将灯具的外壳作为一个散热器,或者作为一个热传递设计的环节,因此对于LED的光通量和光衰的时间比有至关重要的影响。
散热的途径分为传导、对流和辐射3种方式,其中传导效果最好,其次是对流,辐射最差。在设计LED 路灯散热结构时,先要考虑的是LED路灯的使用环境,然后从中找出适应于环境的散热方式。也就是要根据环境因素考虑散热方式,以确定灯具的散热结构。
在大功率LED路灯的整体设计过程中,快速有效的散热LED路灯重点解决的问题,因为 LED 光源的光衰和寿命与工作温度的高低有决定性关系。目前 LED 路灯主要采用热管散热和自然散热两种方式。
热管散热 热管散热主要将热管焊接在铝合金(散热器)上,经过铝合金 (散热器)来进行自然散热。现在jdb电子照明也有设计生产这种路灯,主要由 LED透镜(反光罩) 、散热器、集成光源或其他形式 LED 光源(PCB)、电源盒组成,如图所示。在设计过程中还可以进行散热模拟分析和光学模拟分析。
自然散热 自然散热是目前LED路灯比较常见的散热方式,首先要有良好的材质和导热界面、足够的散热面积和蓄热能力;其次,提高冷热空气的快速流动交换,使路灯上的热量通过冷热空气的迅速移位而散发出去,从而达到事半功倍的效果。自然散热的LED路灯;户外LED路灯用于较恶劣的环境工作,可能由于突发情况温度飙升,对 LED路灯系统造成严重损坏。亟须LED 驱动方案,可探测 LED 的温度;如发现 LED 温度过高,能够做出自动反馈,降低LED的电流,以免对LED 造成损坏。在设计过程中要充分降低各节点之间的热阻,同时采用高效驱动电路及合理安装也是非常重要的。总之,大功率 LED路灯的散热是一个系统工程,需要经过设计、试验和检测3个步骤,才能做到真正的 科学与合理。
LED路灯的寿命与LED结温有关,目前LED热阻在4℃/W左右,随着电光转换效率的不断提高,LED热阻也将会继续下降,大大降低了采用自然散热路灯的设计难度。由于 ED综合性能的不断提高及心科学的设计,自然散热方式才能真正体现出制造方便、价格低廉、性能可靠的优势,也将是LED 路灯散热的主流方式。
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