路灯照明方案 (原创)
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路灯照明方案,
道路照明要求,参考采用国家行业标准CJJ 45-2006。以及由勤上光电,广东质量技术监督局 发布
照明环境,路面宽度,12米 双向两车道 路灯杆距离28米 路灯安装高度9米,路灯臂长2.1米,混凝土路面。
就目前市场上的LED来说,比较好的光效有70-80LM/左右,符合国家送审稿的道路照明LED灯送审稿的最高标准(送审稿的最高光效为75lm/W)。用的都是白光,Ra=70但是路灯由于会碰到雨雾天,如果使用的是暖光的灯光2900-3200K色温的,光的透雾能力远远要比白光的好,5000-5500K。但由于对于目前的LED而言做正白或者做冷白的LED灯的亮度远远比做暖白的亮度要高,(和民族照明习惯,像加拿大就不允许用正白的LED做路灯光源),中国使用的路灯LED色温基本上都是正白色,这样的光学指标比较容易实现.
路灯设计思路,要设计出一个合格的路灯必须满足。。
电学: 电压,电流,功率,功率因素,频率,防雷等级,电磁兼容
光学:光效,光通量维持率。光衰,二次配光 光色,
热学:LED芯片温度,LED灯脚温度(LED散热焊盘)铝基板温度,铝基板铜箔温度,铝外壳温度 。
电学:驱动电源,做一个180W路灯电源可以使用PFC+LLC 输入部分为宽电压AC85-AC265V 50-60Hz兼容,使用ST方案的6563+6599作为恒压部分隔离电源,然后用国半LM3406 做一级恒流驱动LED工作,整体指标会在,PFC大于0.95 电源效率91%以上,电源谐波失真小于3%,输出纹波小于1%,电源输入级必须用三线电源线,使防雷击系统有效防雷击,电源中最脆弱的器件电解电容,采用日本红宝石,10000H 105度的,把电源装在铝壳中用信越的有机硅胶灌封硅胶导热系数要在1.5以上,保证电源的良好散热,电源功率余量要在40%左右。由于整体高效电源,发热很少,内部温升控制在25度以下。能够保证电源的可靠长期运作性,电源经过灌封之后的防护等级要在IP =67 考虑到电源的可靠性和安全性,电源要外置,背在灯杆上或者路灯壳背上用螺钉规定。用防水接头连接。这种做法有两个好处,一个是当电源故障时,方便更换电源和维护电源,另一个好处是LED灯具本身的热量和电源的热量不会叠加在驱动电源和LED灯芯上。整灯的可靠性更加高。LED的排列对LED电源驱动有很大关系。用15颗一串一组恒流驱动。成本会高好多,很多厂家为了避免驱动太贵,采用并联方式,但是一旦LED并联,每路电流会不相等,功率会不平均,导致LED的寿命不平均。光衰不平均。LED整灯可靠性下降,也有一种做法是串联30个LED灯,输出电压提高到100V,但是超出60V的输出电源会面临着一个安规问题,必须打高压1500。次级打高压是个比较难处理的问题,特别是铝基板。故本方案采用58V输出8组恒流。
光学: 处理LED路灯光学要满足相关标准,要从LED芯片开始选择。普通LED灯芯都是1W/颗,也有1-3W通用的,这个有点误导,对LED芯片而言,主要是芯片的大小以及LED所能承受的电流,和LED芯片散热问题。一般较为廉价的LED芯片都是20*38mil 1-3W 45*45mil,如果使用20*38mil驱动3W(驱动700毫安)芯片小了,光效就低了,光衰也会随之变大。在刚开始使用或者测试的时候是不容易被发现的。日子长了才发现整灯的光衰严重。
路灯的LED最优选择为45*45mil驱动到320毫安,这时的光效最高。但是这种做法的成本也相对高些。目前的路灯选用应在120 lm/W 光色均匀的LED灯芯。发光角度在120度,如果是使用花生米一次成型的LED封装,由于表面不能外露铜皮和焊点,外面还要加一个防护层,加上一个透明玻璃罩,这也相当于两次光损,故光损会较为严重。如果使用120度发光角度的LED灯芯,加上连体花生米透镜。做了防护也同时做了二次配光,可以省去透明玻璃防护罩,又能达到IP67的防护等级,本方案使用后者配光处理。光度分布在130*60度的发光角度。呈现矩形照射在路面上。均匀度在0.4
灯具光通量计算 120PCS LED*(120W*0.9=108)=12960lm 减去透镜损耗1994 lm =10966/120=91lm/W 光效。减去10%的实际误差 等于81.9lm/W光效.
这种做法是完全可以实现的,但是要保证两点,透镜光损要在15%以下,电源转换效率要在91%以上, LED芯片的温度要在75°以下就可以实现。中华人民共和国国家标准 道路照明LED灯(送审稿)最高光效为75lm/W DB44/T 609-2009广东地方标准最高光效为78lm/W。可见这种做法是可以达到最高标准的。有了这个标准,自然的地面照度,亮度都很容易达到了,故不在这里详细描述。
热学:LED灯具的可靠性运行离不开散热系统,LED在早期的时候,由于LED灯芯的光效非常低,在50-60lm/W的时候,做路灯应用很多商家都想了很多法子,用铜导管加上铝旗片散热,或者用风扇,或者用温控,温度太高的时候(高到设定值)自动把驱动电流降低,减小功率,让温度低到设定值。其实对目前的LED照明技术来讲,那些办法都已经过时了。光效是60LM的时候和120LM的时候它的热量远远不止小一半。现在的散热来说,只要是均匀排布每瓦散热表面积有2.5平方厘米是足够了的。LED光效尽可能选用高的,发热量也会小很多,虽然LED灯芯价格高了,但是也省去了散热系统的价格,还保证了LED灯具的可靠性和寿命。散热是由传导,辐射,对流导走的。散热系统要避免散热气流的流动阻力。让散热器上下对流,导热。铝壳表面要深度氧化,一个为了美观,一个为更快导热。散热器的设计还要考虑防腐蚀,和防止鸟粪和灰尘堵塞旗片,内缝隙,导致散热不良
鉴于以上技术参数,配合最初设定的路面宽度,12米 双向两车道 路灯杆距离28米 路灯安装高度9米,路灯臂长2.1米,混凝土路面。照度30lux 是不难达到的,鉴于防雷,以及电磁兼容问题,有标准规定,不在这里详细描述,这里只写出一些基本LED路灯设计思路。