1.照明用LED最大的特點在于具有定向發(fā)光的功能,因為幾乎所有的功率型LED都配有反射鏡,而且這種反射鏡的效率比燈具的效率高得多。
此外,LED在進行光效檢測時,也已經(jīng)包含了反射鏡的效率。
使用LED的道路燈具,應盡量利用LED的定向發(fā)光特性,使道路燈具中的每一個LED都能將光線直接射到被照到的每一個區(qū)域,再利用燈具反射鏡的輔助配光,以達到非常合理的道路燈具綜合配光。
必須指出的是,要使道路照明真正達到CJJ45-2006和CIE31及CIE115標準對照度和照度均勻度的要求,照明必須具備三次配光的功能,這樣才能達到較好的效果。反射式發(fā)光二極管與反射式發(fā)光二極管具有良好的一次配光性能。
在燈具內(nèi)可以根據(jù)路燈的高度和路面寬度,設計各種LED的安裝位置和發(fā)射光的方向,從而達到很好的二級配光功能。這種燈具上的反光鏡,僅作為輔助三次配光手段,以保證道路光照均勻度較好。
在實際道路照明燈具設計中,可以采用以下方法:在基本確定每個LED設射方向的前提下,將每個LED用球型萬向節(jié)固定在燈具上,在不同高度、不同照射寬度的情況下,通過調(diào)節(jié)每個球型萬向節(jié)的照射方向,可以達到滿意的效果。
根據(jù)E(lx)=I(cd)/D(m)2(光強和照度距離的平方反比定律),在確定每個LED的功率、輸出光束角度時,可分別計算出每個LED在基本選擇輸出光束角度時應具有的功率,并可通過調(diào)整每個LED的功率和LED驅(qū)動電路向每個LED輸出不同的功率,使每個LED的光輸出達到預期的值。
這種調(diào)節(jié)方式是使用LED路燈的道路燈所特有的,充分利用這些特性,在保證道路照明均勻度的前提下,可以達到降低道路照明功率密度,達到節(jié)能的目的。
2.LED路燈電源系統(tǒng)也不同于傳統(tǒng)光源,LED所需的恒流驅(qū)動電源是保證其正常工作的重要基礎,簡單的開關電源方案往往會對LED器件造成損害。
怎樣把LED緊密地結合在一起,也是檢驗LED路燈安全性的一個指標。由于LED正向工作時的電壓相對變化區(qū)較小,因此保證LED的驅(qū)動電流恒定也就基本保證了LED的輸出功率恒定,因此對LED的驅(qū)動電路有一定的要求。
針對目前國內(nèi)電源電壓供應不穩(wěn)定的情況,為保證LED光輸出恒定,防止其超功率運行,有必要對道路燈LED的驅(qū)動電路進行恒流輸出。
為了使LED驅(qū)動電路具有恒流特性,從驅(qū)動電路的輸出端看,其內(nèi)部阻抗必須很高。
運行時,負載電流也同樣通過這種輸出的內(nèi)阻抗,如果驅(qū)動電路由降壓、整流濾波后加上直流恒流源電路或通用開關電源電阻電路組成,必然也會消耗大量的有功功率,因此這兩種類型的驅(qū)動電路在基本滿足恒流輸出的前提下,效率就不可能很高。
合理的設計方案是使用有源電子開關電路或高頻電流來驅(qū)動LED,使用這兩種電路可以使驅(qū)動電路在保持良好的恒流輸出特性的前提下,仍有很高的轉換效率。
國內(nèi)道路照明基本上都是采用HID光源加配觸發(fā)器和電感鎮(zhèn)流器的方式,這種方式雖然存在著能源效率低和頻閃問題。但是,當LED應用于野外照明場合時,由于采用了電子驅(qū)動電路,導致其可塑性受到了很大的影響。
我們都知道,空中的閃電發(fā)射的是廣譜的無線電波,而架空的道路燈供電的線路,是很好的無線接收。
由兩條電源線接收的同一道閃電所發(fā)出的無線電波,對于驅(qū)動電路來說屬于共模干擾信號,這種干擾對地高達數(shù)佰伏至數(shù)千伏,極易擊穿EMC接地電容或驅(qū)動電路中較小的對地(對外殼)電間隙,導致驅(qū)動電路損壞。
此外,由于我國的供電線路是三相四線制中性線接地極性電源,因此在兩根架空供電線的各部分,在感應到閃電的無線電波的瞬間,由于兩根導線對地的瞬時阻抗不同,兩根導線之間會產(chǎn)生一個差模干擾電壓,這種瞬時差模干擾電壓也會使驅(qū)動電路的電源整流二極管和印刷線路板的不同極性電極之間的電間隙受到破壞,LED控制器同樣會損壞驅(qū)動電路。
為了解決這個問題,需要在LED的驅(qū)動電路的輸入端,接上反應迅速的壓敏電阻,以保證差模干擾的釋放。因為閃電的感應干擾要反復出現(xiàn),當干擾電壓較高時,會產(chǎn)生較大的電流,因此采用的壓敏電阻不僅要有快速響應的能力,而且要有幾十安培的瞬時導通放電能力,而且不能有任何損傷。
除采用壓敏電阻外,LED驅(qū)動電路的輸入端還應配合對傳導干擾(EMI)的保護,設計出復合的LC網(wǎng)絡,使其既能阻止內(nèi)部EMI向電網(wǎng)的泄漏,又能對閃電干擾信號起到明顯的抑制作用。
此外,LED驅(qū)動電路各點對地電間隙應保持在7mm以上,由EMI保護的接地電容和驅(qū)動電路的對地絕緣強度應達到強化絕緣(4V+2750V)的要求,以保證LED驅(qū)動電路有良好的抗差模和共模雷電感應能力。
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