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新聞動態(tài)
光學設(shè)計、散熱是LED路燈面臨的主要技術(shù)問題
更新時間:2014-08-21 15:05:36 點擊熱度:3469
雖然大功率LED路燈研制發(fā)展的速度很快,但在使用中還不同程度的存在著瓦流明低、二次光效處理水平較低、系統(tǒng)光效較低、光衰快、壽數(shù)短、色溫偏差、光色
不一、驅(qū)動器多故障等一系列問題。其中二次光學規(guī)劃、散熱規(guī)劃和電源穩(wěn)壓器系統(tǒng)規(guī)劃等主要技術(shù)問題,是提高發(fā)光功率和延伸壽數(shù)的關(guān)鍵。
要真實充分發(fā)揮半導(dǎo)體光源的利益,LED的二次光學系統(tǒng)規(guī)劃對LED路燈的配光及光學輸出功率至關(guān)重要。良好的路途照明要求LED路燈的配光為長方形的光 型,路燈發(fā)出的所有光剛剛能夠覆蓋住馬路,而馬路之外的光污染幾乎為零。香港理工大學的蔣金波博士介紹過兩種LED路燈的配光規(guī)劃:第一種LED路燈選用 軸對稱的全反射透鏡或反光杯,LED透鏡模組排列于一個弧面上以發(fā)生長方形的配光。全反射透鏡的引入能夠極大地提高光的利用功率,但是弧形的LED模組的 排列使高功率LED的散熱規(guī)劃和機械結(jié)構(gòu)對比麻煩。第二種LED路燈則采取非對稱的自在曲面透鏡,能夠?qū)㈤L方形的配光直接由單個LED光學元件完成。整體 燈頭只需將具有長方形配光的LED模組簡單的排列在一個平板上即可,這種LED路燈在機械結(jié)構(gòu)、散熱及電源控制方面對比簡單,不同等級公路和不同燈桿高度 的路途照明只需要增加不同數(shù)量的LED模組即可。非對稱自在曲面二次光學元件的選用能夠使LED路燈的長方形配光直接在單個LED模組上實現(xiàn)。整體路燈只 需要將這些LED模組陣列按照相同方向排列即可,然后能夠簡化路燈機構(gòu)、散熱及控制電源的規(guī)劃。
應(yīng)開發(fā)出適合封裝方式光源的配光器,愈加合理、充分的利用光源發(fā)出的光線,使得燈具的整燈出光功率提高。目前LED的輻射形式有朗伯型、側(cè)射型、蝙蝠翼型、矩形、蝶翼和聚光型幾種。通過二次光學規(guī)劃,使得LED的光照范圍、光度曲線契合路途照明的需要。
LED是嵌入照明器具中使用的,由于LED芯片的發(fā)熱量大,在做成大功率燈具時的重要關(guān)鍵技術(shù)就是"散熱"。雖說發(fā)光功率越來越高,但LED芯片的發(fā)熱量 仍然很大。PN結(jié)結(jié)溫每升高10度,半導(dǎo)體器材的壽數(shù)就減少1倍。LED芯片的高溫度導(dǎo)致芯片本身及封裝樹脂性能的惡化,然后最終導(dǎo)致發(fā)光功率的降低和壽 數(shù)的縮短。
目前各生產(chǎn)單位都采取了不同的散熱辦法,多為選用整體式的、系統(tǒng)性的散熱規(guī)劃理念,使用高性能導(dǎo)熱材料。如鋁壓鑄、鋁擠型齒狀散熱片、整體式齒狀散熱片、鋁擠型材橫列齒形散熱器、熱導(dǎo)管長鰭形、外部齒狀結(jié)構(gòu)片、自然對流通體散熱等。還有選用超合金導(dǎo)熱管(導(dǎo)熱速度為純銅的100倍)與高密度散熱鋁鰭片 結(jié)合。將芯片發(fā)生的熱量迅速的由點源轉(zhuǎn)為線源,使熱量均勻分布至散熱片。散熱片向下,避免灰塵鳥糞堆積。芯片的封裝、燈具散熱等因素都可能造成光衰減。
價格仍然是LED路燈大規(guī)模使用的最大障礙
目前LED路燈的成本還遠于高壓鈉燈,一款LED路燈價格在4000元--8000元,甚至更高,而一套進口品牌的高壓鈉燈(含燈具、成套電器光源)價格 不超過1500元。就現(xiàn)狀而言,LED路燈顯著太貴,價高達3-5倍之多。因此即使LED路燈的耗電量僅是高壓鈉燈的三分之一,但由于價格比高壓鈉燈高許 多,用LED路燈替代高壓鈉燈成本收回周期仍然會很長。
所以,LED路燈要在路途照明市場正式推廣,價格及成本仍然是最大障礙。要使LED路燈下滑到與現(xiàn)有燈具的競爭價格,需要各LED路燈廠的成本下降。而近期只能是在LED技術(shù)不斷成熟,發(fā)光功率不斷提高的前提下,通過LED的壽數(shù)優(yōu)勢、節(jié)能優(yōu)勢來彌補燈具價格上的劣勢。
要真實充分發(fā)揮半導(dǎo)體光源的利益,LED的二次光學系統(tǒng)規(guī)劃對LED路燈的配光及光學輸出功率至關(guān)重要。良好的路途照明要求LED路燈的配光為長方形的光 型,路燈發(fā)出的所有光剛剛能夠覆蓋住馬路,而馬路之外的光污染幾乎為零。香港理工大學的蔣金波博士介紹過兩種LED路燈的配光規(guī)劃:第一種LED路燈選用 軸對稱的全反射透鏡或反光杯,LED透鏡模組排列于一個弧面上以發(fā)生長方形的配光。全反射透鏡的引入能夠極大地提高光的利用功率,但是弧形的LED模組的 排列使高功率LED的散熱規(guī)劃和機械結(jié)構(gòu)對比麻煩。第二種LED路燈則采取非對稱的自在曲面透鏡,能夠?qū)㈤L方形的配光直接由單個LED光學元件完成。整體 燈頭只需將具有長方形配光的LED模組簡單的排列在一個平板上即可,這種LED路燈在機械結(jié)構(gòu)、散熱及電源控制方面對比簡單,不同等級公路和不同燈桿高度 的路途照明只需要增加不同數(shù)量的LED模組即可。非對稱自在曲面二次光學元件的選用能夠使LED路燈的長方形配光直接在單個LED模組上實現(xiàn)。整體路燈只 需要將這些LED模組陣列按照相同方向排列即可,然后能夠簡化路燈機構(gòu)、散熱及控制電源的規(guī)劃。
應(yīng)開發(fā)出適合封裝方式光源的配光器,愈加合理、充分的利用光源發(fā)出的光線,使得燈具的整燈出光功率提高。目前LED的輻射形式有朗伯型、側(cè)射型、蝙蝠翼型、矩形、蝶翼和聚光型幾種。通過二次光學規(guī)劃,使得LED的光照范圍、光度曲線契合路途照明的需要。
LED是嵌入照明器具中使用的,由于LED芯片的發(fā)熱量大,在做成大功率燈具時的重要關(guān)鍵技術(shù)就是"散熱"。雖說發(fā)光功率越來越高,但LED芯片的發(fā)熱量 仍然很大。PN結(jié)結(jié)溫每升高10度,半導(dǎo)體器材的壽數(shù)就減少1倍。LED芯片的高溫度導(dǎo)致芯片本身及封裝樹脂性能的惡化,然后最終導(dǎo)致發(fā)光功率的降低和壽 數(shù)的縮短。
目前各生產(chǎn)單位都采取了不同的散熱辦法,多為選用整體式的、系統(tǒng)性的散熱規(guī)劃理念,使用高性能導(dǎo)熱材料。如鋁壓鑄、鋁擠型齒狀散熱片、整體式齒狀散熱片、鋁擠型材橫列齒形散熱器、熱導(dǎo)管長鰭形、外部齒狀結(jié)構(gòu)片、自然對流通體散熱等。還有選用超合金導(dǎo)熱管(導(dǎo)熱速度為純銅的100倍)與高密度散熱鋁鰭片 結(jié)合。將芯片發(fā)生的熱量迅速的由點源轉(zhuǎn)為線源,使熱量均勻分布至散熱片。散熱片向下,避免灰塵鳥糞堆積。芯片的封裝、燈具散熱等因素都可能造成光衰減。
價格仍然是LED路燈大規(guī)模使用的最大障礙
目前LED路燈的成本還遠于高壓鈉燈,一款LED路燈價格在4000元--8000元,甚至更高,而一套進口品牌的高壓鈉燈(含燈具、成套電器光源)價格 不超過1500元。就現(xiàn)狀而言,LED路燈顯著太貴,價高達3-5倍之多。因此即使LED路燈的耗電量僅是高壓鈉燈的三分之一,但由于價格比高壓鈉燈高許 多,用LED路燈替代高壓鈉燈成本收回周期仍然會很長。
所以,LED路燈要在路途照明市場正式推廣,價格及成本仍然是最大障礙。要使LED路燈下滑到與現(xiàn)有燈具的競爭價格,需要各LED路燈廠的成本下降。而近期只能是在LED技術(shù)不斷成熟,發(fā)光功率不斷提高的前提下,通過LED的壽數(shù)優(yōu)勢、節(jié)能優(yōu)勢來彌補燈具價格上的劣勢。
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