1.照明用LED最大的特点在于具有定向发光的功能,因为几乎所有的功率型LED都配有反射镜,而且这种反射镜的效率比灯具的效率高得多。
此外,LED在进行光效检测时,也已经包含了反射镜的效率。
使用LED的道路灯具,应尽量利用LED的定向发光特性,使道路灯具中的每一个LED都能将光线直接射到被照到的每一个区域,再利用灯具反射镜的辅助配光,以达到非常合理的道路灯具综合配光。
必须指出的是,要使道路照明真正达到CJJ45-2006和CIE31及CIE115标准对照度和照度均匀度的要求,照明必须具备三次配光的功能,这样才能达到较好的效果。反射式发光二极管与反射式发光二极管具有良好的一次配光性能。
在灯具内可以根据路灯的高度和路面宽度,设计各种LED的安装位置和发射光的方向,从而达到很好的二级配光功能。这种灯具上的反光镜,仅作为辅助三次配光手段,以保证道路光照均匀度较好。
在实际道路照明灯具设计中,可以采用以下方法:在基本确定每个LED设射方向的前提下,将每个LED用球型万向节固定在灯具上,在不同高度、不同照射宽度的情况下,通过调节每个球型万向节的照射方向,可以达到满意的效果。
根据E(lx)=I(cd)/D(m)2(光强和照度距离的平方反比定律),在确定每个LED的功率、输出光束角度时,可分别计算出每个LED在基本选择输出光束角度时应具有的功率,并可通过调整每个LED的功率和LED驱动电路向每个LED输出不同的功率,使每个LED的光输出达到预期的值。
这种调节方式是使用LED路灯的道路灯所特有的,充分利用这些特性,在保证道路照明均匀度的前提下,可以达到降低道路照明功率密度,达到节能的目的。
2.LED路灯电源系统也不同于传统光源,LED所需的恒流驱动电源是保证其正常工作的重要基础,简单的开关电源方案往往会对LED器件造成损害。
怎样把LED紧密地结合在一起,也是检验LED路灯安全性的一个指标。由于LED正向工作时的电压相对变化区较小,因此保证LED的驱动电流恒定也就基本保证了LED的输出功率恒定,因此对LED的驱动电路有一定的要求。
针对目前国内电源电压供应不稳定的情况,为保证LED光输出恒定,防止其超功率运行,有必要对道路灯LED的驱动电路进行恒流输出。
为了使LED驱动电路具有恒流特性,从驱动电路的输出端看,其内部阻抗必须很高。
运行时,负载电流也同样通过这种输出的内阻抗,如果驱动电路由降压、整流滤波后加上直流恒流源电路或通用开关电源电阻电路组成,必然也会消耗大量的有功功率,因此这两种类型的驱动电路在基本满足恒流输出的前提下,效率就不可能很高。
合理的设计方案是使用有源电子开关电路或高频电流来驱动LED,使用这两种电路可以使驱动电路在保持良好的恒流输出特性的前提下,仍有很高的转换效率。
国内道路照明基本上都是采用HID光源加配触发器和电感镇流器的方式,这种方式虽然存在着能源效率低和频闪问题。但是,当LED应用于野外照明场合时,由于采用了电子驱动电路,导致其可塑性受到了很大的影响。
我们都知道,空中的闪电发射的是广谱的无线电波,而架空的道路灯供电的线路,是很好的无线接收。
由两条电源线接收的同一道闪电所发出的无线电波,对于驱动电路来说属于共模干扰信号,这种干扰对地高达数佰伏至数千伏,极易击穿EMC接地电容或驱动电路中较小的对地(对外壳)电间隙,导致驱动电路损坏。
此外,由于我国的供电线路是三相四线制中性线接地极性电源,因此在两根架空供电线的各部分,在感应到闪电的无线电波的瞬间,由于两根导线对地的瞬时阻抗不同,两根导线之间会产生一个差模干扰电压,这种瞬时差模干扰电压也会使驱动电路的电源整流二极管和印刷线路板的不同极性电极之间的电间隙受到破坏,LED控制器同样会损坏驱动电路。
为了解决这个问题,需要在LED的驱动电路的输入端,接上反应迅速的压敏电阻,以保证差模干扰的释放。因为闪电的感应干扰要反复出现,当干扰电压较高时,会产生较大的电流,因此采用的压敏电阻不仅要有快速响应的能力,而且要有几十安培的瞬时导通放电能力,而且不能有任何损伤。
除采用压敏电阻外,LED驱动电路的输入端还应配合对传导干扰(EMI)的保护,设计出复合的LC网络,使其既能阻止内部EMI向电网的泄漏,又能对闪电干扰信号起到明显的抑制作用。
此外,LED驱动电路各点对地电间隙应保持在7mm以上,由EMI保护的接地电容和驱动电路的对地绝缘强度应达到强化绝缘(4V+2750V)的要求,以保证LED驱动电路有良好的抗差模和共模雷电感应能力。