【深度剖析】LED路燈的發(fā)展和應用

　　4.1 產(chǎn)品的標準化和通用性是大規模使用的基礎

　　目前推出的LED路燈，產(chǎn)品外觀(guān)、LED的發(fā)光顆粒的排布方式與數量、整流電路的外型尺寸和內部設計多種多樣。如：?jiǎn)喂芄β蕯盗扛鳟悾?~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；驅動(dòng)器情況有專(zhuān)用驅動(dòng)芯片IC和無(wú)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(xiàn)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行及維護工作帶來(lái)極大不便，也不符合市政公用設施標準化，通用化的設計原則。

　　我們認為，在今后的發(fā)展過(guò)程中，生產(chǎn)廠(chǎng)家應嚴格按照國家統一標準進(jìn)行，確保產(chǎn)品在設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)域得到應用的LED產(chǎn)品，必須對產(chǎn)品標準型、統一性提供以下保證。

　　如：對于同一個(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準性，統一性，避免因產(chǎn)品更新?lián)Q代造成備品備件斷代；對于不同企業(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國家標準，實(shí)現必要的標準性、統一性。

　　4.2 相應的國家標準是LED路燈市場(chǎng)健康發(fā)展的保障

　　LED的光電及熱學(xué)特性與傳統光源差異甚大，使現有LED的測量無(wú)法完全套用傳統照明光源的測量方法。目前LED無(wú)論在產(chǎn)品規格或測量上均缺乏適當的標準，使產(chǎn)品種類(lèi)繁多，測量無(wú)標準，市場(chǎng)不規范，而產(chǎn)品的多樣性也導致企業(yè)不可能集中大規模生產(chǎn)。制定相關(guān)的LED標準已成為產(chǎn)業(yè)的迫切需求。而目前由全國照明電器標準化技術(shù)委員會(huì )“提出的普通照明用LED國家標準及行業(yè)標準”等在送審階段，預計將會(huì )陸續頒布實(shí)施。相關(guān)企業(yè)應進(jìn)行新的市場(chǎng)定位和產(chǎn)品規劃，抓住新機遇，投入必要的質(zhì)量保障手段。

　　4.3 光學(xué)設計、散熱是LED路燈面臨的主要技術(shù)問(wèn)題

　　雖然大功率LED路燈研制發(fā)展的速度很快，但在應用中還不同程度的存在著(zhù)瓦流明低、二次光效處理水平較低、系統光效較低、光衰快、壽命短、色溫偏差、光色不一、驅動(dòng)器多故障等一系列問(wèn)題。其中二次光學(xué)設計、散熱設計和電源穩壓器系統設計等主要技術(shù)問(wèn)題，是提高發(fā)光效率和延長(cháng)壽命的關(guān)鍵。

　　要真正充分發(fā)揮半導體光源的長(cháng)處，LED的二次光學(xué)系統設計對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(cháng)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(guò)兩種LED路燈的配光設計：第一種LED路燈采用軸對稱(chēng)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(cháng)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的散熱設計和機械結構比較麻煩。第二種LED路燈則采取非對稱(chēng)的自由曲面透鏡，可以將長(cháng)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(cháng)方形配光的LED模組簡(jiǎn)單的排列在一個(gè)平板上即可，這種LED路燈在機械結構、散熱及電源控制方面比較簡(jiǎn)單，不同等級公路和不同燈桿高度的道路照明只需要增加不同數量的LED模組即可。非對稱(chēng)自由曲面二次光學(xué)元件的采用可以使LED路燈的長(cháng)方形配光直接在單個(gè)LED模組上實(shí)現。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(jiǎn)化路燈機構、散熱及控制電源的設計。

　　應開(kāi)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(xiàn)，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、側射型、蝙蝠翼型、矩形、蝶翼和聚光型幾種。通過(guò)二次光學(xué)設計，使得LED的光照范圍、光度曲線(xiàn)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(shuō)發(fā)光效率越來(lái)越高，但LED芯片的發(fā)熱量仍然很大。PN結結溫每升高10度，半導體器件的壽命就減少1倍。LED芯片的高溫度導致芯片本身及封裝樹(shù)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、系統性的散熱設計理念，應用高性能導熱材料。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、熱導管長(cháng)鰭形、外部齒狀結構片、自然對流通體散熱等。還有采用超合金導熱管(導熱速度為純銅的100倍)與高密度