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LED隧道燈對LED光源的選擇標準

文章來源:合肥英特光電更新時間:2014/8/8 13:36:43

LED隧道燈是一種光效節能燈具,選用LED光源作為發光體,高光效、壽命長,配合不同光學配件可實現多用途照明,經過柔化處理,不會讓人產生炫目或其他不適反應。LED光源直接將電轉化為光,對比傳統隧道照明,LED隧道燈有如下優勢。

  ①光衰小:在散熱條件良好的情況下,LED前lOOOOh為正光衰,前100OOh光衰為3%-10%,前50000h基本為30%,遠遠低于普通道路照明光源,發光更加穩定。
  ②顯色性高:一般LED顯色性約>70,如果用三基色熒光粉會更高;一般高壓鈉燈為20-35,低鈉燈更低,所以即便傳統光源亮度高于LED,但是視覺效果也差于LED。“不是最亮但看得最清楚”這應當是LED光源應用發展的一個方向。
  ③壽命:LED的壽命高于一般道路隧道照明光源,現在普遍高于30000h。
  ④價格:LED燈頭雖然目前價格比傳統照明燈具高,但隨著制造技術的成熟,其價格目前在不斷地大幅下降,高低壓鈉燈一般一套價格在2000元左右,而其電纜等輔件價格則高于LED的電纜等費用。除此之外,LED還具有維護系數高、安全性能好、無頻閃及節能環保等優勢。
 
  對LED隧道燈來說,LED光源的選擇是非常重要的,這是燈具能否達到要求的根本所在。各種LED光源在市場上讓人眼花繚亂,不同的芯片尺寸,不同的封裝結構,不同的使用功率等。有小道毫瓦的小型LED,也有達到幾百瓦的集成式LED。如何在眾多的LED光源選出最佳的答案,可以通過以下幾點進行挑選。
 
  一、LED的光效
 
  講到LED的光效,就要先來認識測試光效的儀器,通常在測試光源的時候我們是采用積分球來進行測試的。
 
  積分球作為一種測試光源的光通量的儀器,本身會存在一些小小的誤差,但是積分球的作用并非僅僅是測試光源的光通量,還可以測試光源的其他參數,如色溫、顯色指數、波長等用積分球測試一個光源的測試報告,可以看出幾個關鍵的參數:色溫、顯色指數、光通量、光效。在選用LED時,需要考慮的因素很多,僅從成本考量不同品牌的LED價格相差很大。 如果采用最高檔的LED光源來做隧道燈,成本會很高。采用LED隧道燈而并非傳統的隧道燈的原因在于,可以節省成本,這里的成本往往都是指節約的電費及維護成本。在挑選LED時還有一個非常需要注意的指標,也是很多初學者容易疏忽的一個指標,即LED的工作狀態流明值。工作狀態流明值指的是LED在穩定的工作狀態下所表現出來的流明值。ED在工作時所消耗的能量只有15%-20%轉化為光能,其余的能量都以熱的形式轉化出來,所以其工作時的溫度會逐漸上升,同樣LED的結點溫度也會隨之上升。隨著LED結點溫度的上升,其所發出的光通量則隨之減少,而LED的結點溫度是有一個極限值的,超過這個極限值LED就會損壞。這就是為什么幾乎所有的LED燈具都需要一個好的散熱結構來降低LED工作時的結溫。
 
  如果采用最高檔的LED來做隧道燈,成本會很高。采用LED隧道燈而并非傳統的隧道燈的原因在于,可以節省成本,這里的成本往往都是指節約的電費及維護成本。如果一盞LED隧道燈的成本比傳統的隧道燈成本遠遠高出能夠節約的電費及維護成本,那采用LED隧道燈就沒有意義。所以在挑選LED時,一定要重視性價比。
 
  在挑選LED時還有一個非常需要注意的指標,也是很多初學者容易疏忽的一個指標。即LED的工作狀態流明值。工作狀態流明值指的是LED在穩定的工作狀態下所表現出來的流明值。在挑選LED時,我們最在乎的是LED的光效,而當我們拿到一份LED的規格書時,首先會查看此款LED的光效值,而通常廠家在標示LED的光效值時會注明Tj =250C。輸入電流為350mA時的光通量為z Im,這里的Tj一25℃指的是LED的結點溫度是25'C(一般情況下的環境溫度)。所以這里的光通量僅僅表示的是當LED的結點溫度是25℃時的  光通量,而LED在實際的工作狀態時其結點溫度并非是25℃。LED在工作時所消耗的能量只有is ~6~20%轉化為光能,其余的能雖都以熱的形式轉化出來,所以其工作時的溫度會  逐漸上升,同樣LED的結點溫度也會隨之上升。隨著LED結點溫度的上升,其所發出的光通量則隨之減少,而LED的結點溫度是有一個極限值的,超過這個極限值LED就會損壞。這就是為什么幾乎所有的LED燈具都需要一個好的散熱結構來降低LED工作時的結溫。Cree公司的XP-E這款產品的結點溫度與LED輸出光通量的關系。我們看到隨著結點溫度的上升,LED的光通量幾乎是呈線性關系下降,不同廠家生產的LED,同一廠家生產的不同型號的LED,這個線性關系也不相同。三種不同顏色的XP-E,白光LED隨著結溫的上升其光通量下降得最厲害,其次是藍光LED,最后是綠光LED。而LED結點溫度的高低不僅僅與散熱結構設計的好壞有關系,而且與LED本身的封裝有著很大的關系。在選用LED時,不能僅僅選用初始光通量高的LED,要比較其在正常工作時的光通量。
 
  二、LED的熱性能
 
  在LED的熱性能指標中有一個重要的參數就是LED的熱阻,即LED的結點到LED的焊盤之間的熱阻,這個阻值越大,說明LED的散熱性能越差,LED工作時所轉化的熱量越難導出外界o所以在挑選LED時,不要僅僅關注其初始的光效,而是要關注其在穩態工作狀態下的光效。現在很多LED封裝廠的規格書中連這個關系都不能提供,甚至連LED的熱阻是多少也沒有明確表示,僅僅給出一個初始的光效值,這就很容易被這個表面的數值所迷 惑。如果在挑選LED時,供應商無法提供這些數據,就一定要學會判斷這款LED光效的高低。如何判斷呢?不能簡單地拿一顆LED光源放在積分球里,設置好參數,點亮幾秒鐘就取值讀數,而應該在測試LED光效的同時,測量LED焊盤的溫度。這就需要采用一些技巧使得LED的焊盤溫度達到不同的幾個溫度值,再測試得出在相應的焊盤溫度下所得到的光通量,這樣就可以大概得出光通量隨溫度的一個變化曲線,從而就可以在LED于穩定的工作狀態下,測量其焊盤溫度后大致地計算出其輸出光通量與其初始光通量的一個比例。LED的結溫是LED的熱性能中另一個重要的參數。熱阻小僅僅說明了LED的散熱性能好,而LED的最高結點溫度值描述的是LED耐熱性能的高低,最高結點溫度值越大說明此款LED的耐熱性越強。在選擇LED時應該優先選擇熱阻小、承受的結點溫度高的LED。
 
  三、選擇合適功率的LED
 
  單顆LED的功率從0.1W以下到200W以上都比較常用,那么選用何種功率的LED來作為隧道燈的光源合適呢?可從以下兩個方面來選擇。
  (1)便于散熱設計
  LED隧道燈的功率通常都在百瓦左右,入口段、出口段以及過渡段的亮度需求較高,所以需要的LED隧道燈功率甚至達到200W。有些人會這樣理解,如果只設計一款隧道燈,然后在隧道的不同地段采用不同數量的隧道燈,這樣不就可以了嗎?實際上一盞200W的隧道燈和兩盞100W的隧道燈雖然在成本上相差不是很大,但是在安裝和維護時,一盞大功率的隧道燈肯定比兩盞小功率的隧道燈的開支要小,所以在同一個隧道中,至少需要兩種功率規格的隧道燈。小功率的LED在散熱設計上明顯要比大功率的LED容易得多,因為大功率的LED的熱密度大,需要將局部的熱量快速地通過一定的導熱途徑散發到空氣中去。而小功率的LED熱密度小,只要合理地分布以及一個良好的散熱器即可解決散熱問題。
  (2)便于光學設計
  LED隧道燈的配光曲線要求在每一個分段都不一樣。在亮度要求高的入口段和出口段,主要是需要聚光型的配光,也就是需要發光角度小的光型,這樣的配光主要是為了避免眩光;而在中間段,因為亮度的要求比較低,所以燈具的間距就比較大,在隧道的行進方向的距離要遠遠大于隧道的寬度,這時的配光就需要狹長形的配光,也就是我們所說的蝙蝠翼的配光。在現有的LED家族中,單芯片的LED能夠做到的最大功率在10W左右,而一些COB的LED以及一些集成式的LED都是采用多芯片的LED封裝在同一個電路板上。這種多芯片的LED封裝在二次光學的處理上,特別是需要蝙蝠翼這種光型的設計上比較困難,而在聚光型的配光設計上則很容易,采用一個小角度的反光杯即可達到聚光的效果。
 
  綜合以上觀點,在設計隧道燈時,在隧道的中間段通常都是采用1W的LED來作為LED隧道燈的光源,而在其他分段則選用集成光源來設計LED隧道燈。

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