LED路灯灯具外壳的结构设计与照度检测分析 黄小波

发表时间:2019/7/19   来源:《新材料.新装饰》2019年3月上   作者:黄小波
[导读] 随着经济的快速发展,与此同时进步的还有LED路灯的生产工艺,光效提升的速度也越来越快,在光效上已经远远超过高压钠灯和超管灯,但尽管LED的生产工艺高速发展但在生产制造中还是存在着些许的不足,例如LED路灯
(佛山市德珂照明科技有限公司)
摘要:随着经济的快速发展,与此同时进步的还有LED路灯的生产工艺,光效提升的速度也越来越快,在光效上已经远远超过高压钠灯和超管灯,但尽管LED的生产工艺高速发展但在生产制造中还是存在着些许的不足,例如LED路灯灯具外壳的结构设计就会影响散热情况,还有LED的照度检测,使LED路灯的电学性能和光学性能在满足延长寿命的情况下能达到要求。
关键词:LED路灯;外壳的结构设计;照度检测

 
        一、前言
        一般的路灯在照明时存在灯具的缺陷,例如发光的效率不高,电量消耗过快,寿命较短等缺点,因此设计人员开发出了LED路灯,LED路灯是指用LED光源制作的路灯,LED光源采用的是低压直流供电,具有高效,环保,节能等优点。LED路灯的优点是:
        1、光照效率高。因为光的单向性,因此没有光的漫射,保证光照效率
        2、节能。因为LED独具的二次光学设计使得LED路灯的光照射到只需照射的地方,提高光照效率,进一步节能。
        3、显色度高。LED路灯的光显色性高于高压钠灯,因此在视觉心理的角度来看,若要达到同样的亮度,高压钠灯的光照度平均比LED路灯高出20%以上。
        这些优点在很多方面上大大弥补了传统路灯照明的缺点,LED路灯是一种高能效新型光源。
        二、LED路灯灯具外壳的结构设计
        LED路灯作为照明灯是现代高科技的代表,是将众多学科结合在一起加工出来的,一个美观的合理的外壳设计可以让LED路灯在长时间照射,温度达到一定值时进行内部的自然对流,这样就使得灯具的散热效果较好,同时让路灯的温度不再升高。LED路灯的灯具由光学透镜、驱动电路板、LED芯片、外壳所组成。以下分别介绍:
        1、光学透镜
        光学透镜可以是一次透镜,也可以是二次透镜,透镜的作用是导光和聚光,提高光效的同时减少光损。选择较多的是二次透镜,因为二次透镜可以将LED光源发出的光在汇聚起来,汇聚的角度不受限制,透镜选择玻璃或者PC等材料。
        2、驱动电源
        简单一点来说,驱动电源是控制灯亮灭与否的存在。一旦驱动电源坏了,灯具就会随之不亮。如果一个路灯不亮了,不是灯坏了,可能是驱动电源坏了,驱动电源的使用寿命的时间长短较灯珠的使用寿命来说想对较短,一般如果外界发生变化最先坏的一定是驱动电源。驱动电源分类可分为恒压电源和恒流电源这是按照电源的输出特性来分,我们一般会使用恒流的驱动电源,因为当环境中的电压发生变化时,此时电源的电流也会随之变化,因此只有选择恒流电流才能确保驱动电源的稳定运行。
        3、LED芯片
        LED芯片是LED路灯的核心组件,是一种固态的半导体器件,它的主要功能是将电能转化为光能。芯片的制作中需要三种材料,碳化硅、蓝宝石和氮化镓,其中选用较多的是蓝宝石。芯片的主要材料是单晶硅,其中一部分是p型半导体另一部分是N型半导体,LED发光时就是当电流流向p时,电子与p结合形成光子,此时LED路灯就发光了。


        4、外壳
        外壳的作用就是保护灯具,但外壳设计的若不妥会使灯具的寿命减短,因为一旦外壳设计不当就会影响灯具的散热,使其过快的消耗寿命。它的主要材料是铝板,合金和工程塑料。在控制成本的情况下要求他们能防紫外线,抗老化,还有冲击效果较好。目前一些散热技术是:采用强制散热加装电扇、均温板加鳍片、回路热管散热和自然对流散热。
        LED路灯路灯外壳的结构设计往往有以下要求:要求防水防尖、还要能使灯具的内外空气形成自然流动,避免因温度过高形成压力差使得灯具的寿命减短。
        三、LED路灯的照度检测
        照度检测的主要目的是为了路灯的维护,因此我们还需要随时关注道路中的光效,这样才能对LED路灯的整体照明效果做出评价。LED路灯不仅有光学特性同时还有一般半导体二极管的特性,其中它的主要参数有:热学参数、电学参数、光学参数、有效寿命、辐射安全。因此我们要对电学性能,光学性能等做出测试。
        1、电学性能测试
        电学性能的测试主要检测的参数有:电流、电压、功率、功率因数、谐波等。采用的设备是 功率计、电参数测试仪。其中的电学参数主要包括正向、反向电压和反向电流,这些参数关系到LED灯具是否能正常工作,LED路灯的典型参数测量主要有两种:一种是在电压一定的情况下,测试电流参数,另一种是在电流一定的情况下,测试电压参数,具体方法是:正向电压,给待测试的LED灯施加正向电流,其两端会产生电压降,调节电流值确定的电源,记录直流电压表上的相关读数,即为LED灯具的正向电压。另一种是反相电流。给被测试的LED灯具施加反向电压,调节稳压电源,电流表的读数就是被测LED灯具的反向电流,与测量正向电压同理,因为LED反向导通时电阻较大,采用电流表内接法。
        2、光学性能测试
        LED的光源在LED路灯灯具中的作用可想而知,因此必须要进行光学性能测试,一般的光学性能参数有:辐射度量,光度量、色量度等。光学参数的基础是光度量参数,其中发光强度和总光通量是光度量参数的两个重要参数。总光通量的定义是LED发出的总的光通量。发光强度的定义是某个特定方向、某个指定立体角的光通量。检测方法通常有两种:积分法和分光法。积分法是在积分球内依次点燃标准灯和被测灯,记录它们在光电转换器中的读数。积分法的原理是:“点光源”原理,它的优点是操作简单,但是受标准灯和被测灯的色温偏差影响,误差较大。分光法是通过光谱能量分布计算出光通量,在使用单色仪,对标准灯进行测量,同条件下对被测灯在进行测量,计算出被测灯光通量。
        结语:
        随着生产工艺和制造水平技术的越来越先进,LED路灯灯具的光效也在不断地提高,但在制造的过程中还是存在很多不足之处的,我们在控制成本的前提下,对LED路灯灯具的外壳结构设计进行重新调整,我们想利用空气自然对流的原理来对LED路灯灯具进行有效的散热,不仅能保障光效,还能使LED路灯灯具的温度降低。希望未来的LED路灯灯具的外壳设计能更加合理在保证性能和美观的前提下控制成本,降低加工的工艺要求,还有尽量减轻重量。
参考文献
[1]胡山,李春华,任淑艳,等.大功率LED灯具的光学特性检测系统设计[J].机床与液压,2011,39(12):64-66.
[2]李本亮,谷历文.LED 道路照明路面照度测试系统的研制[J].照明工程学报,2016,27(2):49-53.
[3]邹吉平,李丽,解全花,等.LED道路照明灯具配光设计的误区分析——照度均匀性并非亮度均匀性[J].照明工程学报,2009,20(s1):46-52.
 
 
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