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LED路燈設計標準及照明要求解析

來源：網絡 2022-01-21 06:00:05

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LED路燈與常規(guī)路燈不同的是，LED光源采用低壓直流供電、由GaN基功率型藍光LED與黃色合成的高效白光，具有高效、安全、節(jié)能、環(huán)保、壽命長、響應速度快、顯色指數(shù)高等獨特優(yōu)點，可廣泛應用于道路。外罩可用制作，耐高溫達135度，耐低溫達-45度。LED路燈設計有以下要求：　　

1、照明用LED的最大特點是具有定向發(fā)射光的功能，因為功率型LED幾乎都裝有反射器，并且這種反射器的效率都明顯高于燈具的反射器效率。另外，LED的光效檢測時已經包括了自身反射器的效率。采用LED的道路燈具應盡可能地利用LED的定向發(fā)射光的特性，使道路燈具中的各個LED分別直接把光線射向被照路面的各個區(qū)域，再利用燈具反射器的輔助配光，來實現(xiàn)很合理的道路燈具的綜合配光。應該說，道路燈具要真正做到符合CJJ45-2006和CIE31以及CIE115標準的照度和照度均勻度要求，燈具內應包含三次配光的功能才能比較好地實現(xiàn)。而帶反射器的并且具有合理的光束輸出角度的LED本身就具有良好的一次配光功能。在燈具內，能按照路燈具高度及路面寬度設計各個LED的安裝位置和發(fā)射光的方向就能實現(xiàn)良好的二次配光功能。在此類燈具中的反射器，只作為輔助的三次配光手段，來保證道路照度更好的均勻度。

在實際的道路照明燈具的設計中，可采用在基本設定每一個LED設射方向的前提下，把每一個LED用球形萬向節(jié)固定在燈具上，當燈具使用于不同的高度和照射寬度時，可通過調整球形萬向節(jié)使每一個LED的照射方向都達到滿意的結果。在確定每一個LED的功率、光束輸出角度時，可根據(jù)E（lx）=I（cd）/D（m）2（光強和照度距離平方反比定律），分別計算出各LED在基本選定光束輸出角度時應該具備的功率，并且可以通過調整各LED的功率以及LED驅動電路輸出給每一個 LED不同的功率來使每一個LED的光輸出都達到預計值。這些調整手段都是采用LED光源的道路燈具所特有的，充分利用這些特點就能實現(xiàn)在滿足道路路面的照度和照度均勻度的前提下降低照明功率密度，達到節(jié)能的目的。

2、LED路燈的電源系統(tǒng)也與傳統(tǒng)光源不同，LED所特需的恒流驅動電源，是保證其正常工作的一大基石，簡單開關電源的方案常會帶來LED器件的損傷。如何使緊密壓縮在一起的一組LED安全、也是考察LED路燈的一個指標。 LED對驅動電路的要求是能保證恒流輸出的特性，因為LED正向工作時結電壓相對變化區(qū)域很小，所以保證了LED驅動電流的恒定也就基本保證了LED輸出功率的恒定。對于我國電源電壓供應不穩(wěn)定的現(xiàn)狀，道路燈具LED的驅動電路具有恒流輸出特性是十分必要，可保證光輸出恒定并且防止LED的超功率運行。

要想使LED驅動電路呈現(xiàn)恒流特性，從驅動電路的輸出端向內看，其輸出內阻抗一定是高的。工作時，負載電流也同樣通過這一輸出內阻抗，如果驅動電路由降壓、整流濾波后加直流恒流源電路或通用的開關電源加電阻電路組成，在其上必定也消耗很大的有功功率，所以此兩類驅動電路在基本滿足恒流輸出的前提下，效率是不可能高的。正確的設計方案是采用有源電子開關電路或采用高頻電流來驅動LED，采用上述兩種方案可以使驅動電路在保持良好的恒流輸出特性的前提下，仍具有很高的轉換效率

我國的道路燈具，基本都采用HID光源加配觸發(fā)器和電感鎮(zhèn)流器的模式，這一模式雖說存在能效較低及頻閃的問題。而采用電子驅動電路的LED燈具，在野外照明場合使用時，威脅其可塑性的一個重要方面是雷電感應問題。

眾所周知，空中的閃電發(fā)射的是一廣譜的無線電波，而架空的道路燈具供電線路，是良好的接受無線。兩根電源線接收的同一閃電發(fā)出的無線電波，對驅動電路來講是屬于共模干擾信號，這種共模干擾對地可達數(shù)佰伏到數(shù)千伏，很容易擊穿驅動電路內的EMC接地電容或較小的對地（對外殼）的電氣間隙，造成驅動電路的損壞。

另外由于我國的供電線路是三相四線制中性線接地的極性電源，所以在兩根架空供電線的各段，在感應到閃電的無線電波的瞬間，由于兩根供電線對地的瞬時阻抗不同而使兩根供電線間產生一個差模的干擾電壓，這一瞬時差模干擾電壓也可達到數(shù)百伏至3000多伏，這一電壓往往會擊穿驅動電路的電源整流二極管和印制線路板上的不同極性電極間的電氣間隙，LED控制器同樣會使驅動電路損壞。

要解決這一問題，必須在LED的驅動電路中的輸入端，并接快速響應的壓敏電阻，以保證差模干擾的泄放。由于閃電的感應干擾是重復多次的，當干擾電壓高時，壓敏電阻瞬時導通泄放的電流可能很大，所以采用的壓敏電阻不僅應具有快速的響應能力，還應具備瞬時導通數(shù)十安培的泄放能力而不損壞。除了采用壓敏電阻外，LED的驅動電路的輸入端還應結合傳導干擾（EMI）的防護，設計有復合的LC網絡，使這些LC網絡不僅能阻礙內部的EMI對電網的泄露，而且能對閃電的干擾信號起到明顯的抑制作用。

還有，LED驅動電路各點對地的電氣間隙應保持在7mm以上，EMI防護的接地電容以及驅動電路的對地絕緣強度，應達到強化絕緣（4V+2750V）的要求，這樣能使LED的驅動電路具有良好的抗差模和共模雷電感應的能力。

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