1. Въведение
През последните години ефективността на LED осветлението до голяма степен се е увеличила от 35lm / W (2006) на 100lm / W (Q1'2009). Съдейки по нарастващата LED ефективност, се очаква LED продуктите да заменят традиционното осветление, особено при продуктите с висока консумация на енергия. Поради обширния пазар на осветление, през последните години има различни нови участници на пазара. Качеството на светодиодните продукти обаче се превърна в огромна грижа, особено сред новите компании, които не са били експерти в областта на осветлението преди. От друга страна, характеристиката на LED очевидно се различава от тази на традиционната лампа. Например, увеличаването на ефективността на халогенната лампа зависи от увеличаването на топлината, но прегряването е проблем за светодиодите. Директността на светодиодите е много различна от тази на традиционните лампи. Разликите между светодиодите и традиционните лампи са показани в таблица I. Поради съществуващите разлики термичните, оптичните, мощните, механизмите и контролите на светодиодите стават решаващи в техния дизайн като осветителни продукти.
През последните две години темата за LED уличните светлини беше широко обсъждана поради мащаба на нейния пазар и неговите енергоспестяващи характеристики, особено за подмяна на 250W или 400W живачна лампа. За изграждането на LED улични светлини ключовият въпрос е да се достигне и да се изпълни конкретна спецификация. Например, трябва да гарантира продължителност на живота от 5 години (въпреки че продължителността на живота на LED е приблизително 50 000 часа); отговарят на специфичните изисквания за светлинен модел, за да се съобразят с пътните наредби, да достигнат прах и водоустойчивост при IP65, да осигурят достатъчно здравина на механизма и др. Въз основа на тези изисквания, дизайнът на LED уличните светлини трябва да вземе предвид топлинната, оптичната, мощността, и механизъм. Продължителността на живота на LED зависи от температурата на LED кръстовището (вижте фигура 1). Cree публикува данни, за да покаже връзката между продължителността на живота и поддръжката на светлината за различна температура на кръстовището. Следователно, за да се гарантира 50 000 часа живот, температурата на LED кръстовището трябва да се контролира под 75 ° С. Що се отнася до равномерността на осветеността на пътното платно, моделът на светлината на прилеп е неизбежен. Необходим е също така граничният модел на светлина за ограничаване на отблясъците. Другата важна тема е дизайнът на драйвера (мощност) и дизайнът на LED светлинния модул. Тъй като има малка разлика в задвижващото напрежение на всеки светодиод, не може да се гарантира еднакво задвижващо напрежение на светодиодите, вградени в уличните светлини. Следователно, несъвършеният дизайн на веригата ще предизвика неравномерен ток за задвижване на светодиода, което ще повлияе на неговия живот. AOP разбира, че проблемите, свързани с неговия дизайн, пряко засягат качеството на LED уличните светлини, следователно AOP е комбинирал топлинен, оптичен, силов механизъм в своя LED дизайн, за да гарантира качеството на уличните светлини.
Таблица 1: Сравнение на LED и традиционната лампа
Фигура 1: Разпадане на LED светлината спрямо живота (Източник: Cree)
2. Проектиране и анализ на LED улично осветление
Отличният продукт за LED осветление трябва да вземе под внимание топлинната, оптичната, мощността и механизма (индустриален дизайн).
2.1 термален дизайн на LED улично осветление
Лошото управление на температурата на кръстовището на LED влияе върху живота на светодиодите. За да гарантира 50 000 часа живот, AOP е проектирал улични светлини, при които температурата на кръстовището на LED се контролира под 75 ° C, и вариране на температурата на радиатора, ограничено под 2 ° C, за да гарантира, че всички светодиоди, приложени на уличните светлини, достигат същия живот. AOP е намерил оптималното решение, използвайки метод DOE, за да анализира ефекта от стъпката на перките, дебелината, височината на радиатора (вж. Фигура 2). Намерен е разумен размер на радиатора за достигане на проектираната цел: LED кръстовище под 75 ° C и изменение на температурата на радиатора под 2 ° C.
Фигура 2. LED Оптимален дизайн на радиатора
2.2 Дизайн на оптична шарка с LED улично осветление
Както бе споменато по-горе, за да се прилагат уличните светлини на пътното платно, той трябва да отговаря на спецификациите за осветеност на пътното платно, т.е. оптичният модел трябва да отговаря на еднородността (GG gt; 0,33) на пътното платно, както и рейтинга на отблясъците. В допълнение към спазването на спецификацията за регулиране на пътното платно, също е от решаващо значение да се гарантира, че светлинната мощност се проектира на голяма площ. Тъй като ако уличното осветление прожектира само на разстояние 3 пъти по-високо от монтираната височина, това би означавало, че при височина 6 метра светлинната мощност се разпределя само върху 18 метра пътно платно. Следователно, тъй като има път с определена дължина, за да се инсталира улично осветление, тогава се нуждаете от повече улични светлини, които да кандидатствате, за да отговарят на спецификацията на пътното платно и да избегнете появата на зебра. Следователно, за да се избегне увеличаване на количеството улично осветление, AOP проектира оптична светлинна схема с прилеп (изчаква патент, моделът е измерен от ITRI, виж фигура 3), която може да достигне 4 пъти височина на монтаж (макс. Cd, разположен на 60 градуса) и равномерността на осветеността е по-голяма от 0,33, вижте фигури 4 и 5. Това е казус за улично осветление AOP, монтирано на височина на стълба 8 м и проектирано на 32 м дължина на пътното платно. Разпределението на осветеността е показано на Фигура 4. Този оптичен модел на светлината може до голяма степен да намали количеството инсталации за улично осветление, както на определена дължина на пътното платно. Между другото, оптичният модел също отговаря на изискването за отрязване. AOP също предостави .IES файл за дизайнер, който да проектира различния проект на пътното платно.
Фигура 3. LED светлинен модел Фигура 4 Осветеност на пътното платно
(Патент в очакване)
Таблица 2. Еднородност
2.3 Механизъм и промишлен дизайн (Патент в очакване)
В уличното осветление на AOP ние също взехме предвид удобството за преместване и инсталиране, вижте фигури 5 и 6. В енергийното пространство има инсталиран контакт, така че операторът може лесно да инсталира градския кабел в контакта и процесът му е 100% същият като традиционна инсталация на лампата. Между другото, дизайнът на носовата форма в предната част на осветителното тяло може да позволи на оператора лесно да се движи. Това осветително тяло е устойчиво на прах и вода и достига степен 65.
Фигура 5 Дизайн на формата на LED лъка Фигура 6. Капак и гнездо на захранването
2.4 LED светлинен модул и дизайн на мощността на драйвера
Както знаем, всеки светодиод е имал малко по-различно напрежение на задвижване, така че как да се избегне неравномерният ток, който се появява на всеки светодиод, той се превръща в много важен ключов дизайн. Въпреки че всеки доставчик на улично осветление казва, че тяхното захранване се използва с постоянен токов изход, всъщност след измерване на светодиодния ток и установяване, че има много големи вариации, вижте Таблица 2. Това се дължи на модула на LED светлината, проектиран от серия и паралелни комбинирани верига, вижте Фигура 7. Така че, ако всяко напрежение на LED задвижването не е същото, тогава LED ще получи различен ток, въпреки че сте използвали дизайна на постоянен ток. Следователно, ако един от светодиодите не успее, той бързо ще бъде разширен до други, което се дължи на другия светодиод, ще премине по-голям ток. Уличното осветление на AOP се различава от дизайна на други доставчици, използвахме многоканален дизайн на веригата (в очакване на патент) както на захранващия, така и на светодиодния модул, вижте Фигура 8, за постоянен ток на изходна мощност на канал за отделните серийни светодиоди, за да осигурим всеки LED премина през постоянния ток. Измереният резултат, виж Таблица 3. той показа много равномерен токов проход към всеки канал. Постоянният ток при използване на многоканален дизайн няма да повлияе, въпреки че вариращото LED напрежение.
Фигура 7 Серия LED паралелни вериги
Таблица 4: Ток на многоканален дизайн
4. Заключение:
Дизайнът на уличното осветление на AOP е комбиниран термичен, оптичен, механизъм и мощност, следователно са разгледани всички възможни ефекти върху живота на светодиодите. Ето защо AOP е много уверен в своя продукт за улично осветление. Освен това, въз основа на данните за измерване на ITRI, ефективността на осветителното тяло за улично осветление на AOP&# 39 вече достига 72,8 lm / w, като понастоящем е трудно да се конкурира с неговата производителност.
Tsung-Chieh, Chen, Ph D
Отдел за развитие на системната интеграция
Alliance Optotek Corp.
