【深度剖析】LED路燈的發(fā)展和應(yīng)用

　　4.1 產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和通用性是大規(guī)模使用的基礎(chǔ)

　　目前推出的LED路燈，產(chǎn)品外觀、LED的發(fā)光顆粒的排布方式與數(shù)量、整流電路的外型尺寸和內(nèi)部設(shè)計(jì)多種多樣。如：單管功率數(shù)量各異，1~5瓦不等；光分布情況各異，有蝠形、矩形、蝶翼型等；光學(xué)處理方式有自帶透鏡免二次光學(xué)處理和進(jìn)行二次光學(xué)處理的；驅(qū)動(dòng)器情況有專用驅(qū)動(dòng)芯片IC和無電解電容；封裝情況有多芯片封裝和單科芯片封裝；技術(shù)線路情況有模、組式大功率、芯片集成式大功率、點(diǎn)陣式大功率等。電源裝配也有自帶一體化和外接電源兩種，散熱技術(shù)也各有千秋，這都給普及使用后的運(yùn)行及維護(hù)工作帶來極大不便，也不符合市政公用設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化，通用化的設(shè)計(jì)原則。

　　我們認(rèn)為，在今后的發(fā)展過程中，生產(chǎn)廠家應(yīng)嚴(yán)格按照國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，確保產(chǎn)品在設(shè)備安全性和電氣性能方面安全可靠。同時(shí)，在城市照明領(lǐng)域得到應(yīng)用的LED產(chǎn)品，必須對(duì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)型、統(tǒng)一性提供以下保證。

　　如：對(duì)于同一個(gè)企業(yè)不同發(fā)展階段的產(chǎn)品之間，要保證主要電氣元件的標(biāo)準(zhǔn)性，統(tǒng)一性，避免因產(chǎn)品更新?lián)Q代造成備品備件斷代；對(duì)于不同企業(yè)的產(chǎn)品之間，燈具主體，發(fā)光顆粒板、整流電路等主要電氣元件要依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)必要的標(biāo)準(zhǔn)性、統(tǒng)一性。

　　4.2 相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)是LED路燈市場健康發(fā)展的保障

　　LED的光電及熱學(xué)特性與傳統(tǒng)光源差異甚大，使現(xiàn)有LED的測量無法完全套用傳統(tǒng)照明光源的測量方法。目前LED無論在產(chǎn)品規(guī)格或測量上均缺乏適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，使產(chǎn)品種類繁多，測量無標(biāo)準(zhǔn)，市場不規(guī)范，而產(chǎn)品的多樣性也導(dǎo)致企業(yè)不可能集中大規(guī)模生產(chǎn)。制定相關(guān)的LED標(biāo)準(zhǔn)已成為產(chǎn)業(yè)的迫切需求。而目前由全國照明電器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)“提出的普通照明用LED國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”等在送審階段，預(yù)計(jì)將會(huì)陸續(xù)頒布實(shí)施。相關(guān)企業(yè)應(yīng)進(jìn)行新的市場定位和產(chǎn)品規(guī)劃，抓住新機(jī)遇，投入必要的質(zhì)量保障手段。

　　4.3 光學(xué)設(shè)計(jì)、散熱是LED路燈面臨的主要技術(shù)問題

　　雖然大功率LED路燈研制發(fā)展的速度很快，但在應(yīng)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、壽命短、色溫偏差、光色不一、驅(qū)動(dòng)器多故障等一系列問題。其中二次光學(xué)設(shè)計(jì)、散熱設(shè)計(jì)和電源穩(wěn)壓器系統(tǒng)設(shè)計(jì)等主要技術(shù)問題，是提高發(fā)光效率和延長壽命的關(guān)鍵。

　　要真正充分發(fā)揮半導(dǎo)體光源的長處，LED的二次光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)LED路燈的配光及光學(xué)輸出效率至關(guān)重要。良好的道路照明要求LED路燈的配光為長方形的光型，路燈發(fā)出的所有光剛剛可以覆蓋住馬路，而馬路之外的光污染幾乎為零。香港理工大學(xué)的蔣金波博士介紹過兩種LED路燈的配光設(shè)計(jì)：第一種LED路燈采用軸對(duì)稱的全反射透鏡或反光杯，LED透鏡模組排列于一個(gè)弧面上以產(chǎn)生長方形的配光。全反射透鏡的引入可以極大地提高光的利用效率，但是弧形的LED模組的排列使高功率LED的散熱設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)比較麻煩。第二種LED路燈則采取非對(duì)稱的自由曲面透鏡，可以將長方形的配光直接由單個(gè)LED光學(xué)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(gè)平板上即可，這種LED路燈在機(jī)械結(jié)構(gòu)、散熱及電源控制方面比較簡單，不同等級(jí)公路和不同燈桿高度的道路照明只需要增加不同數(shù)量的LED模組即可。非對(duì)稱自由曲面二次光學(xué)元件的采用可以使LED路燈的長方形配光直接在單個(gè)LED模組上實(shí)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，從而可以簡化路燈機(jī)構(gòu)、散熱及控制電源的設(shè)計(jì)。

　　應(yīng)開發(fā)出適合封裝方式光源的配光器，更加合理、充分的利用光源發(fā)出的光線，使得燈具的整燈出光效率提升。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(xué)設(shè)計(jì)，使得LED的光照范圍、光度曲線符合道路照明的需求。

　　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(shí)的重要關(guān)鍵技術(shù)就是“散熱”。雖說發(fā)光效率越來越高，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)體器件的壽命就減少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，從而最終引起發(fā)光效率的降低和壽命的縮短。

目前各生產(chǎn)單位都采取了不同的散熱措施，多為采用整體式的、系統(tǒng)性的散熱設(shè)計(jì)理念，應(yīng)用高性能導(dǎo)熱材料。如鋁壓鑄模、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(duì)流通體散熱等。還有采用超合金導(dǎo)熱管(導(dǎo)熱速度為純銅的100倍)與高密度