作者：原樸龍博士　　

　　輸出功率及光通量、二次光學(xué)設(shè)計(jì)、散熱設(shè)計(jì)和電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)是LED路燈設(shè)計(jì)目前面臨的技巧技巧難點(diǎn)。

　　1、輸出功率及光通量
　　輸出功率及光通量提高還需要從大功率白光LED的外延技巧、芯片工藝等基礎(chǔ)層次進(jìn)一步晉升。在二次光學(xué)設(shè)計(jì)方面，LED的輻射情勢(shì)有朗伯型、側(cè)射型、蝙蝠翼型和聚光型幾種。在道路照明范疇，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)朗伯型和蝙蝠翼型比擬實(shí)用，通過(guò)二次光學(xué)設(shè)計(jì)，使得LED的光照范疇、光度曲線符合道路照明的需求。

　　目前LED在道路燈具中應(yīng)用的最廣泛情勢(shì)重要是在燈具內(nèi)，在一個(gè)幾乎是平板的安裝面（也是反光面）上，裝上了矩陣式的LED，這種設(shè)計(jì)方法是不可能得到良好的燈具配光的。

　　目前照明用LED的最大特點(diǎn)是具有定向發(fā)射光的功效，由于目前功率型LED幾乎都裝有反射器，并且這種反射器的效率都明顯高于燈具的反射器效率。另外，LED的光效檢測(cè)時(shí)已經(jīng)包含了自身反射器的效率。采用LED的道路燈具應(yīng)盡可能地利用LED的定向發(fā)射光的特征，使道路燈具中的各個(gè)LED分辨直接把光線射向被照路面的各個(gè)區(qū)域，再利用燈具反射器的幫助配光，來(lái)實(shí)現(xiàn)很公平的道路燈具的綜合配光。

　　應(yīng)當(dāng)說(shuō)，道路燈具要真正做到符合CJJ45-2006和CIE31以及CIE115尺度的照度和照度均勻度請(qǐng)求，燈具內(nèi)應(yīng)包含三次配光的功效才干比擬好地實(shí)現(xiàn)。，而帶反射器的并且具有公平的光束輸出角度的LED本身就具有良好的一次配光功效。在燈具內(nèi)，能按照路燈具高度及路面寬度設(shè)計(jì)各個(gè)LED的安裝地位和發(fā)射光的方向就能實(shí)現(xiàn)良好的二次配光功效。在此類燈具中的反射器，只作為幫助的三次配光手段，來(lái)保證道路照度更好的均勻度。

　　在實(shí)際的道路照明燈具的設(shè)計(jì)中，可采用在基礎(chǔ)設(shè)定每一個(gè)LED設(shè)射方向的條件下，把每一個(gè)LED用球形萬(wàn)向節(jié)固定在燈具上，當(dāng)燈具應(yīng)用于不同的高度和照射寬度時(shí)，可通過(guò)調(diào)劑球形萬(wàn)向節(jié)使每一個(gè)LED的照射方向都達(dá)到滿足的成果。在斷定每一個(gè)LED的功率、光束輸出角度時(shí)，可根據(jù)E（lx）=I(cd)/D(m)2(光強(qiáng)和照度間隔平方反比定律)，分辨盤(pán)算出各LED在基礎(chǔ)選定光束輸出角度時(shí)應(yīng)當(dāng)具備的功率，并且可以通過(guò)調(diào)劑各LED的功率以及LED驅(qū)動(dòng)電路輸出給每一個(gè)LED不同的功率來(lái)使每一個(gè)LED的光輸出都達(dá)到預(yù)計(jì)值。這些調(diào)劑手段都是采用LED光源的道路燈具所特有的，充分利用這些特點(diǎn)就能實(shí)現(xiàn)在滿足道路路面的照度和照度均勻度的條件降落低照明功率密度,達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。

　　2、LED路燈的散熱

　　LED路燈的散熱是需要重點(diǎn)解決的標(biāo)題之一，不僅直接關(guān)系到LED實(shí)際工作時(shí)的發(fā)光效率，而且由于LED路燈亮度請(qǐng)求高、發(fā)熱量大，并且戶外這種應(yīng)用環(huán)境比擬苛刻，假如散熱不好會(huì)直接導(dǎo)致LED快速老化，穩(wěn)固性下降。由于在戶外應(yīng)用的道路燈具，應(yīng)具有必定等級(jí)的防塵防水功效（IP），良好的IP防護(hù)往往會(huì)妨礙LED的散熱。解決這個(gè)相互抵觸但又都得解決的兩個(gè)標(biāo)題是道路燈具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)關(guān)注的一個(gè)重要方面。在這一方面也是國(guó)內(nèi)把LED利用于道路燈具中時(shí)呈現(xiàn)分歧格及不公平的情況最多的。國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用中呈現(xiàn)的分歧格及不公平的情況基礎(chǔ)有：

　?。?）對(duì)LED采用了散熱器，但LED連線的接線端子及散熱器的設(shè)計(jì)無(wú)法達(dá)到IP45及以上等級(jí)，無(wú)法滿足GB7000.5/IEC6598-2-3 尺度的請(qǐng)求。

　　（2）采用普通的道路燈具外殼,在燈具出光面內(nèi)用矩陣式LED,這種設(shè)計(jì)雖說(shuō)能滿足IP實(shí)驗(yàn)，但是由于燈具內(nèi)的不透風(fēng)會(huì)造成在工作時(shí)，燈具內(nèi)腔的溫度會(huì)升高到50℃~80℃，在如此高的工況下，LED的發(fā)光效率是不可能高的，同時(shí)LED的應(yīng)用壽命也將大打折扣計(jì)，實(shí)際上存在明顯的不公平情況。

　?。?）在燈具內(nèi)采用了儀表風(fēng)扇對(duì)LED及散熱器進(jìn)行散熱，其進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)在燈具的下方，以避免雨水的進(jìn)進(jìn)，出風(fēng)口設(shè)計(jì)在下射LED光源的四周。這樣也能有效避免雨水的進(jìn)進(jìn)，另外散熱器和LED（光源腔）不處于同一空腔內(nèi)，這種設(shè)計(jì)如做的好，按燈具的IP實(shí)驗(yàn)請(qǐng)求，能順利通過(guò)。這一計(jì)劃，不僅解決了LED的散熱標(biāo)題，而且同時(shí)滿足了IP等級(jí)的請(qǐng)求。

　　但是這種看似良好的設(shè)計(jì)，實(shí)際上存在明顯的不公平情況。由于在我國(guó)盡大多數(shù)道路燈具的應(yīng)用處合，空中的飛塵量是較大的，有時(shí)會(huì)達(dá)到很大（例如起沙塵暴），這類燈具在一般條件下應(yīng)用一段時(shí)間后（約三個(gè)月至半年），其內(nèi)部散熱器的縫隙內(nèi)就會(huì)塞滿灰塵，使散熱器后果大打折扣，最后還會(huì)使LED因工作溫渡過(guò)高而應(yīng)用壽命明顯縮短。這一計(jì)劃的不足是在于不能持久良好地應(yīng)用。

　　要兼顧道路燈具中LED的散熱及IP防護(hù)，較公平的設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)思想是

　　a、在關(guān)鍵的散熱地位，采用導(dǎo)熱板。導(dǎo)熱板是在金屬板的內(nèi)部，均布有供冷媒運(yùn)動(dòng)的細(xì)導(dǎo)管，并在細(xì)導(dǎo)管內(nèi)充有冷媒，當(dāng)導(dǎo)熱板的某一部位受熱時(shí)，細(xì)導(dǎo)管內(nèi)的冷媒會(huì)快速運(yùn)動(dòng)而使熱量敏捷地傳導(dǎo)。好的導(dǎo)熱板的熱傳導(dǎo)系數(shù)可以達(dá)到同厚度銅材板的8~12倍，雖說(shuō)價(jià)格較高，但如在關(guān)鍵部位應(yīng)用，對(duì)LED的散熱將起到事半功倍的作用。

　　b、把燈具的外殼設(shè)計(jì)成散熱器狀。目前大部分的道路燈具外殼是鋁材的，直接利用燈具外殼外面作為散熱器既可以保證IP防護(hù)等級(jí)的請(qǐng)求，也可以得到很大的散熱面積，另外，燈具外殼組成的散熱器在有落塵時(shí)，可以通過(guò)自然的風(fēng)雨而沖刷，從而可保證散熱器工作的持續(xù)有效性。

　　3、LED路燈的電源系統(tǒng)

　　LED路燈的電源系統(tǒng)也與傳統(tǒng)光源不同，LED所特需的恒流驅(qū)動(dòng)電源，是保證其正常工作的一大基石，簡(jiǎn)略開(kāi)關(guān)電源的計(jì)劃常會(huì)帶來(lái)LED器件的損傷。如何使緊密壓縮在一起的一組LED安全、可靠地工作也是考核LED路燈的一個(gè)指標(biāo)。

　　LED對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的請(qǐng)求是能保證恒流輸出的特征，由于LED正向工作時(shí)結(jié)電壓相對(duì)變更區(qū)域很小，所以保證了LED驅(qū)動(dòng)電流的恒定也就基礎(chǔ)保證了LED輸出功率的恒定。對(duì)于我國(guó)電源電壓供應(yīng)不穩(wěn)固的現(xiàn)狀，道路燈具LED的驅(qū)動(dòng)電路具有恒流輸出特征是十分必要的，可保證光輸出恒定并且防止LED的超功率運(yùn)行。

　　要想使LED驅(qū)動(dòng)電路浮現(xiàn)恒流特征，從驅(qū)動(dòng)電路的輸出端向內(nèi)看，其輸出內(nèi)阻抗必定是高的。工作時(shí)，負(fù)載電流也同樣通過(guò)這一輸出內(nèi)阻抗，假如驅(qū)動(dòng)電路由降壓、整流濾波后加直流恒流源電路或通用的開(kāi)關(guān)電源加電阻電路組成，在其上必定也耗費(fèi)很大的有功功率，所以此兩類驅(qū)動(dòng)電路在基礎(chǔ)滿足恒流輸出的條件下，效率是不可能高的。準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)計(jì)劃是采用有源電子開(kāi)關(guān)電路或采用高頻電流來(lái)驅(qū)動(dòng)LED，采用上述兩種計(jì)劃可以使驅(qū)動(dòng)電路在保持良好的恒流輸出特征的條件下，仍具有很高的轉(zhuǎn)換效率。

　　目前我國(guó)的道路燈具，基礎(chǔ)都采用HID光源加配觸發(fā)器和電感鎮(zhèn)流器的模式，這一模式雖說(shuō)存在能效較低及頻閃的標(biāo)題，但其可靠性是很高的。而采用電子驅(qū)動(dòng)電路的LED燈具，在野外照明場(chǎng)合應(yīng)用時(shí)，要挾其可靠性的一個(gè)重要方面是雷電感應(yīng)標(biāo)題。

　　眾所周知，空中的閃電發(fā)射的是一廣譜的無(wú)線電波，而排擠的道路燈具供電線路，是良好的接收無(wú)線。兩根電源線接收的同一閃電發(fā)出的無(wú)線電波，對(duì)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)講是屬于共模干擾信號(hào)，這種共模干擾對(duì)地可達(dá)數(shù)佰伏到數(shù)千伏，很輕易擊穿驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)的EMC接地電容或較小的對(duì)地（對(duì)外殼）的電氣間隙，造成驅(qū)動(dòng)電路的損壞。