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LED隧道灯对LED光源的选择标准

文章来源:合肥英特光电更新时间:2014-8-8 13:36:43

LED隧道灯是一种光效节能灯具,选用LED光源作为发光体,高光效、寿命长,配合不同光学配件可实现多用途照明,经过柔化处理,不会让人产生炫目或其他不适反应。LED光源直接将电转化为光,对比传统隧道照明,LED隧道灯有如下优势。

  ①光衰小:在散热条件良好的情况下,LED前lOOOOh为正光衰,前100OOh光衰为3%-10%,前50000h基本为30%,远远低于普通道路照明光源,发光更加稳定。
  ②显色性高:一般LED显色性约>70,如果用三基色荧光粉会更高;一般高压钠灯为20-35,低钠灯更低,所以即便传统光源亮度高于LED,但是视觉效果也差于LED。“不是最亮但看得最清楚”这应当是LED光源应用发展的一个方向。
  ③寿命:LED的寿命高于一般道路隧道照明光源,现在普遍高于30000h。
  ④价格:LED灯头虽然目前价格比传统照明灯具高,但随着制造技术的成熟,其价格目前在不断地大幅下降,高低压钠灯一般一套价格在2000元左右,而其电缆等辅件价格则高于LED的电缆等费用。除此之外,LED还具有维护系数高、安全性能好、无频闪及节能环保等优势。
 
  对LED隧道灯来说,LED光源的选择是非常重要的,这是灯具能否达到要求的根本所在。各种LED光源在市场上让人眼花缭乱,不同的芯片尺寸,不同的封装结构,不同的使用功率等。有小道毫瓦的小型LED,也有达到几百瓦的集成式LED。如何在众多的LED光源选出最佳的答案,可以通过以下几点进行挑选。
 
  一、LED的光效
 
  讲到LED的光效,就要先来认识测试光效的仪器,通常在测试光源的时候我们是采用积分球来进行测试的。
 
  积分球作为一种测试光源的光通量的仪器,本身会存在一些小小的误差,但是积分球的作用并非仅仅是测试光源的光通量,还可以测试光源的其他参数,如色温、显色指数、波长等用积分球测试一个光源的测试报告,可以看出几个关键的参数:色温、显色指数、光通量、光效。在选用LED时,需要考虑的因素很多,仅从成本考量不同品牌的LED价格相差很大。 如果采用最高档的LED光源来做隧道灯,成本会很高。采用LED隧道灯而并非传统的隧道灯的原因在于,可以节省成本,这里的成本往往都是指节约的电费及维护成本。在挑选LED时还有一个非常需要注意的指标,也是很多初学者容易疏忽的一个指标,即LED的工作状态流明值。工作状态流明值指的是LED在稳定的工作状态下所表现出来的流明值。ED在工作时所消耗的能量只有15%-20%转化为光能,其余的能量都以热的形式转化出来,所以其工作时的温度会逐渐上升,同样LED的结点温度也会随之上升。随着LED结点温度的上升,其所发出的光通量则随之减少,而LED的结点温度是有一个极限值的,超过这个极限值LED就会损坏。这就是为什么几乎所有的LED灯具都需要一个好的散热结构来降低LED工作时的结温。
 
  如果采用最高档的LED来做隧道灯,成本会很高。采用LED隧道灯而并非传统的隧道灯的原因在于,可以节省成本,这里的成本往往都是指节约的电费及维护成本。如果一盏LED隧道灯的成本比传统的隧道灯成本远远高出能够节约的电费及维护成本,那采用LED隧道灯就没有意义。所以在挑选LED时,一定要重视性价比。
 
  在挑选LED时还有一个非常需要注意的指标,也是很多初学者容易疏忽的一个指标。即LED的工作状态流明值。工作状态流明值指的是LED在稳定的工作状态下所表现出来的流明值。在挑选LED时,我们最在乎的是LED的光效,而当我们拿到一份LED的规格书时,首先会查看此款LED的光效值,而通常厂家在标示LED的光效值时会注明Tj =250C。输入电流为350mA时的光通量为z Im,这里的Tj一25℃指的是LED的结点温度是25'C(一般情况下的环境温度)。所以这里的光通量仅仅表示的是当LED的结点温度是25℃时的  光通量,而LED在实际的工作状态时其结点温度并非是25℃。LED在工作时所消耗的能量只有is ~6~20%转化为光能,其余的能虽都以热的形式转化出来,所以其工作时的温度会  逐渐上升,同样LED的结点温度也会随之上升。随着LED结点温度的上升,其所发出的光通量则随之减少,而LED的结点温度是有一个极限值的,超过这个极限值LED就会损坏。这就是为什么几乎所有的LED灯具都需要一个好的散热结构来降低LED工作时的结温。Cree公司的XP-E这款产品的结点温度与LED输出光通量的关系。我们看到随着结点温度的上升,LED的光通量几乎是呈线性关系下降,不同厂家生产的LED,同一厂家生产的不同型号的LED,这个线性关系也不相同。三种不同颜色的XP-E,白光LED随着结温的上升其光通量下降得最厉害,其次是蓝光LED,最后是绿光LED。而LED结点温度的高低不仅仅与散热结构设计的好坏有关系,而且与LED本身的封装有着很大的关系。在选用LED时,不能仅仅选用初始光通量高的LED,要比较其在正常工作时的光通量。
 
  二、LED的热性能
 
  在LED的热性能指标中有一个重要的参数就是LED的热阻,即LED的结点到LED的焊盘之间的热阻,这个阻值越大,说明LED的散热性能越差,LED工作时所转化的热量越难导出外界o所以在挑选LED时,不要仅仅关注其初始的光效,而是要关注其在稳态工作状态下的光效。现在很多LED封装厂的规格书中连这个关系都不能提供,甚至连LED的热阻是多少也没有明确表示,仅仅给出一个初始的光效值,这就很容易被这个表面的数值所迷 惑。如果在挑选LED时,供应商无法提供这些数据,就一定要学会判断这款LED光效的高低。如何判断呢?不能简单地拿一颗LED光源放在积分球里,设置好参数,点亮几秒钟就取值读数,而应该在测试LED光效的同时,测量LED焊盘的温度。这就需要采用一些技巧使得LED的焊盘温度达到不同的几个温度值,再测试得出在相应的焊盘温度下所得到的光通量,这样就可以大概得出光通量随温度的一个变化曲线,从而就可以在LED于稳定的工作状态下,测量其焊盘温度后大致地计算出其输出光通量与其初始光通量的一个比例。LED的结温是LED的热性能中另一个重要的参数。热阻小仅仅说明了LED的散热性能好,而LED的最高结点温度值描述的是LED耐热性能的高低,最高结点温度值越大说明此款LED的耐热性越强。在选择LED时应该优先选择热阻小、承受的结点温度高的LED。
 
  三、选择合适功率的LED
 
  单颗LED的功率从0.1W以下到200W以上都比较常用,那么选用何种功率的LED来作为隧道灯的光源合适呢?可从以下两个方面来选择。
  (1)便于散热设计
  LED隧道灯的功率通常都在百瓦左右,入口段、出口段以及过渡段的亮度需求较高,所以需要的LED隧道灯功率甚至达到200W。有些人会这样理解,如果只设计一款隧道灯,然后在隧道的不同地段采用不同数量的隧道灯,这样不就可以了吗?实际上一盏200W的隧道灯和两盏100W的隧道灯虽然在成本上相差不是很大,但是在安装和维护时,一盏大功率的隧道灯肯定比两盏小功率的隧道灯的开支要小,所以在同一个隧道中,至少需要两种功率规格的隧道灯。小功率的LED在散热设计上明显要比大功率的LED容易得多,因为大功率的LED的热密度大,需要将局部的热量快速地通过一定的导热途径散发到空气中去。而小功率的LED热密度小,只要合理地分布以及一个良好的散热器即可解决散热问题。
  (2)便于光学设计
  LED隧道灯的配光曲线要求在每一个分段都不一样。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,也就是需要发光角度小的光型,这样的配光主要是为了避免眩光;而在中间段,因为亮度的要求比较低,所以灯具的间距就比较大,在隧道的行进方向的距离要远远大于隧道的宽度,这时的配光就需要狭长形的配光,也就是我们所说的蝙蝠翼的配光。在现有的LED家族中,单芯片的LED能够做到的最大功率在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封装在同一个电路板上。这种多芯片的LED封装在二次光学的处理上,特别是需要蝙蝠翼这种光型的设计上比较困难,而在聚光型的配光设计上则很容易,采用一个小角度的反光杯即可达到聚光的效果。
 
  综合以上观点,在设计隧道灯时,在隧道的中间段通常都是采用1W的LED来作为LED隧道灯的光源,而在其他分段则选用集成光源来设计LED隧道灯。

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