LED 照明的能效是 LED 光源和燈具結構兩方面的結果,結構包括控制系統、LED電源、其他電子結構、光學因素等。LED路燈主要是為了照亮路面,因而屬于局部照明。對 LED 路燈產品來講,不同特性的LED光源配用不同屈光度的透鏡,互換性不好。為解決這個問題,LED光源采用內置導光多角度平面合理組合的方法,要求其出光是一規則的長方形照射面,照射面更寬,而且亮度增大,故路面照射均勻。
LED的效率受散熱和光學設計的影響很大,因此這也使得LED燈具的設計顯得相對重要。要保證必要的光輸出和 LED 的使用壽命,LED 的散熱特別重要,尤其要求將燈具的外殼作為一個散熱器,或者作為一個熱傳遞設計的環節,因此對于LED的光通量和光衰的時間比有至關重要的影響。
散熱的途徑分為傳導、對流和輻射3種方式,其中傳導效果最好,其次是對流,輻射最差。在設計LED 路燈散熱結構時,先要考慮的是LED路燈的使用環境,然后從中找出適應于環境的散熱方式。也就是要根據環境因素考慮散熱方式,以確定燈具的散熱結構。
在大功率LED路燈的整體設計過程中,快速有效的散熱LED路燈重點解決的問題,因為 LED 光源的光衰和壽命與工作溫度的高低有決定性關系。目前 LED 路燈主要采用熱管散熱和自然散熱兩種方式。
熱管散熱 熱管散熱主要將熱管焊接在鋁合金(散熱器)上,經過鋁合金 (散熱器)來進行自然散熱。現在亮麗龍照明也有設計生產這種路燈,主要由 LED透鏡(反光罩) 、散熱器、集成光源或其他形式 LED 光源(PCB)、電源盒組成,如圖所示。在設計過程中還可以進行散熱模擬分析和光學模擬分析。
自然散熱 自然散熱是目前LED路燈比較常見的散熱方式,首先要有良好的材質和導熱界面、足夠的散熱面積和蓄熱能力;其次,提高冷熱空氣的快速流動交換,使路燈上的熱量通過冷熱空氣的迅速移位而散發出去,從而達到事半功倍的效果。自然散熱的LED路燈;戶外LED路燈用于較惡劣的環境工作,可能由于突發情況溫度飆升,對 LED路燈系統造成嚴重損壞。亟須LED 驅動方案,可探測 LED 的溫度;如發現 LED 溫度過高,能夠做出自動反饋,降低LED的電流,以免對LED 造成損壞。在設計過程中要充分降低各節點之間的熱阻,同時采用高效驅動電路及合理安裝也是非常重要的。總之,大功率 LED路燈的散熱是一個系統工程,需要經過設計、試驗和檢測3個步驟,才能做到真正的 科學與合理。
LED路燈的壽命與LED結溫有關,目前LED熱阻在4℃/W左右,隨著電光轉換效率的不斷提高,LED熱阻也將會繼續下降,大大降低了采用自然散熱路燈的設計難度。由于 ED綜合性能的不斷提高及心科學的設計,自然散熱方式才能真正體現出制造方便、價格低廉、性能可靠的優勢,也將是LED 路燈散熱的主流方式。
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