LED路燈隧道燈在道路照明中的應用

　　一、前言

　　隨著LED的光通量超過100lm/W，LED作為功能性照明逐漸被重視，很多國內外的廠商對LED燈具進行了研究。雖然LED道路照明燈具的有效光通量逐漸滿足了道路照明要求，但是LED畢竟是一種新型的照明光源，還需要很多研究人員對其進行深入研究。

　　二、LED燈具的相關性能研究

　　本文主要對道路照明用LED燈的三個方面進行了闡述和研究：燈具散熱、燈具配光和燈具的安全。

　　（一）燈具的散熱

　　LED芯片幾乎20%的能量轉化為光，而80%的能量卻以熱的形式釋放出來，而LED的電壓，光通量，光效都會隨著溫度的升高而線性降低，如圖1，圖2和圖3。

圖 1 光通量隨溫度的變化曲線

圖2 電壓隨溫度的變化曲線

圖3 光效隨溫度的變化曲線

　　另外燈具散熱效果也將直接影響燈具的使用壽命，如圖4所示。

圖4 使用壽命與結溫的關系

　　所以如何有效的散熱對于發展LED道路照明的關鍵，主要涉及四個方面：傳導（材料熱傳導系數，施加溫度等）、對流（對流換熱系數和環境流體溫度，表面熱流量），輻射（加快輻射的材料）、材料性能（熱應力應變分析，熱疲勞分析，熱致結構失效分析等）。

　　對于傳導：1、使用快速傳熱的材料如熱管，銅，鋁等；2、減小界面熱阻；對于對流：1、增大與空氣的接觸面積；2、加大材料的熱容；3、增加對流等。對于輻射：1、采用新型的輻射材料，可以使低于100度的散熱器輻射效率升高。對于材料性能：主要考慮熱應力應變分析，熱疲勞分析，熱致結構失效分析等。考慮到上述因素，可設計出較合理的燈具結構（雙重散熱結構），如圖5所示。

圖5 合理散熱結構的燈具

　　上述燈具設計采用熱管通過LED集成模塊背面將LED模塊的熱量快速抽運到燈具兩側，有可上下通風的散熱片對其散熱；另外一部分熱量可由LED模塊背后的散熱器進行散熱。

　　（二）燈具配光

　　由于道路的差異，需要設計出具有不同配光曲線的燈具，并不是一種配光就可滿足不同的需要，但是目前應用較多的，使用量較大的還是如圖6所示蝙蝠翼式配光。

圖6 LED路燈的配光效果

　　（三）燈具的安全性能

　　除了IP等級，EMI,EMC，耐壓測試等常規安全性能外，還應該考慮實際應用中的不安全因素，本文主要介紹三種：

　　目前的LED道路燈具，為了很好散熱，常常將LED散熱器直接暴露于空氣中，如圖7所示。

圖7 常見的LED路燈外形

　　對于暴露于空氣中的散熱結構，經常會遇到如沙塵，鳥糞，酸雨等狀況。長時間使用過程中，尤其在我國西部，會有大量的沙塵不斷的集結于燈殼上，雖然說大雨可以沖洗燈殼，但是實際應用中發現效果并不像我們想象的那樣好。對于出口到國外的燈具，直接面臨的大量鳥類在燈殼上休息，甚至安家等問題，對于鳥糞，幾乎沒有大雨能將其洗凈，將直接影響燈具的散熱，壽命和美觀。另外目前燈具外殼為了美觀有些公司采用噴漆或著色工藝，即影響散熱，且在酸雨的侵蝕下，燈殼將出現銹跡斑斑的現象。在大量實際應用總結和不斷改進、創新中，圖8所示的燈具可有效避免上述問題。

圖8 路燈的結構示意圖

　　三、結論

　　LED燈具將逐漸進入實際應用，針對如此大的市場，質量將決定LED相關企業最終的市場份額。