LED观察:LED路灯需综合考虑光电热特性

 
       

  LED应用于道路照明是涉及材料器件研制、光学结构设计、封装材料、驱动电路、灯具开发、照明效果与视觉匹配、检测方法等多学科交叉的高新科技领域。随着LED生产工艺的日趋成熟,LED与传统光源相比寿命长、显色性好、光效高、发光方向性强、近似点光源等种种特点决定了LED具备进军道路照明领域的潜力。为了更好地推进白光LED在道路照明上的应用,必须从理论的高度和实践的深度上对其二次光学设计、散热管理和驱动电源等关键技术进行全面的研究和综合的平衡,以使其节能的优势得到充分的体现,才能使LED路灯得到普及应用。

  相对于室内LED照明产品应用,LED路灯要复杂得多。LED路灯应用的设计方案包括确定照明需求、确定设计目标、估计光-电-热综合特性、计算需要的LED数量、选择最佳设计方案等诸多方面,而其中LED路灯系统的光-电-热特性设计研究则是目前国内外科研单位和企业的最关注的焦点。

  飞利浦和欧司朗等国际企业、香港应用科技研究院、香港大学和英国帝国理工学院许树源教授课题组、清华大学罗毅教授课题组、华中科技大学刘胜教授课题组、厦门大学陈忠教授课题组分别从LED路灯系统的配光、散热、驱动电路、检测方法等角度发布了独创性研究成果。

  在二次配光方面,采用分离变量映射法,基于边缘光线原理及光源的扩展度守恒定律求解LED路灯的自由曲面配光结构参数。在散热方面,采用微型阵列冷却系统或热管系统,结合采用数值模拟方法计算不同功率类型LED路灯热场,获得路灯系统最佳的工作温度。在驱动方面,通过LED光-电-热一体化理论指导LED驱动电路设计,突破传统有源驱动电路系统的设计原则,让新型无源LED驱动电路系统在路灯照明领域尝试开创性的应用,使电路系统具有寿命更长、更环保等特性。在检测方面,通过瞬态热学响应特性结合结构函数理论,分析系统内部各层材料的热阻-热容特性。

  虽然目前在LED路灯系统方面已经开展了一定的研究工作,但如何从整体上综合考虑LED路灯系统的配光效果、散热方案及电气特性,从而达到最佳的光学、热学、电学性能的协调优化,仍需要大量的研究分析工作。

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