1. Uvod
V zadnjih letih se je učinkovitost LED razsvetljave v veliki meri povečala s 35 lm / W (2006) na 100 lm / W (Q1'2009). Sodeč po naraščajoči učinkovitosti LED naj bi izdelki LED nadomestili tradicionalno razsvetljavo, zlasti pri izdelkih z visoko porabo energije. Zaradi obsežnega trga razsvetljave se v zadnjih letih pojavljajo številni novi udeleženci na trgu. Vendar pa je kakovost LED izdelkov postala zaskrbljujoča, zlasti med novimi podjetji, ki prej niso bila strokovnjakinja na področju razsvetljave. Po drugi strani pa se značilnosti LED očitno razlikujejo od značilnosti tradicionalne svetilke. Na primer, povečanje učinkovitosti halogenske žarnice je odvisno od povečanja toplote, vendar je pregrevanje problem za LED. Usmerjenost LED se zelo razlikuje od usmeritve tradicionalnih svetilk. Razlike med svetlečimi diodami in tradicionalnimi svetilkami so prikazane v tabeli I. Zaradi obstoječih razlik so toplotne, optične, močnostne, mehanizmske in krmilne diode ključnega pomena pri njihovi zasnovi kot svetlobni izdelki.
V zadnjih dveh letih se o temi LED-svetilk pogosto razpravlja zaradi obsega njenega trga in varčevanja z energijo, zlasti pri zamenjavi živosrebrne žarnice z močjo 250 W ali 400 W. Za izdelavo LED uličnih svetilk je ključno vprašanje doseči in izpolniti določeno specifikacijo. Na primer, mora zagotoviti življenjsko dobo 5 let (čeprav je življenjska doba LED približno 50.000 ur); izpolnjujejo posebne zahteve glede svetlobnega vzorca, da izpolnjujejo predpise o voziščih, dosežejo odpornost na prah in vodo pri IP65, zagotavljajo dovolj moči mehanizma itd. Na podlagi teh zahtev mora zasnova LED uličnih svetilk upoštevati toplotno, optično, moč, in mehanizem. Življenjska doba LED je odvisna od temperature križišča LED (glejte sliko 1). Cree je objavil podatke, ki prikazujejo razmerje med življenjsko dobo in vzdrževanjem svetlobe za različne temperature križišča. Da bi zagotovili 50.000 ur življenjske dobe, je treba temperaturo LED-spoja nadzorovati pod 75 ° C. Kar zadeva enakomernost osvetlitve cestišča, je vzorec svetlobne lestvice neizogiben. Za omejitev bleščanja je potreben tudi ločen vzorec svetlobe. Druga pomembna tema je zasnova voznika (moči) in zasnova modula LED luči. Ker obstaja manjša razlika v pogonski napetosti vsake LED, ni mogoče zagotoviti enakomerne pogonske napetosti LED, vgrajenih v ulične luči. Zato bo nepopolna zasnova vezja povzročila neenakomerni tok za pogon LED, kar bo vplivalo na njegovo življenjsko dobo. AOP se zaveda, da bodo vprašanja, povezana z njegovo zasnovo, neposredno vplivala na kakovost LED-uličnih svetilk, zato je AOP v svoji LED-zasnovi združil toplotni, optični, močnostni mehanizem za zagotavljanje kakovosti uličnih luči.
Tabela 1: Primerjava LED in tradicijske svetilke
Slika 1: Upad LED-svetlobe v primerjavi z življenjsko dobo (Vir: Cree)
2. Oblikovanje in analiza LED ulične luči
Odličen LED-svetlobni izdelek mora upoštevati toplotno, optično, napajalno in mehansko (industrijsko zasnovo).
2.1 toplotna zasnova LED uličnih svetilk
Slaba regulacija temperature križišča LED vpliva na življenjsko dobo LED. Da bi zagotovili 50.000 ur življenjske dobe, je AOP zasnoval ulične svetilke, katerih temperatura križišča LED je nadzorovana pod 75 ° C, in nihanje temperature hladilnega telesa, omejeno pod 2 ° C, da se zagotovi, da vse LED-diode, ki se uporabljajo na uličnih svetilkah, dosežejo enako življenjsko dobo. AOP je z uporabo metode DOE našel optimalno rešitev za analizo učinka koraka plavuti, debeline in višine hladilnega telesa (glej sliko 2). Ugotovljena je primerna velikost hladilnega telesa za dosego načrtovanega cilja: LED-spoj pod 75 ° C in nihanje temperature hladilnega telesa pod 2 ° C.
Slika 2. LED Optimalna zasnova hladilnega telesa
2.2 Dizajn optičnega vzorca LED ulične luči
Kot je bilo omenjeno zgoraj, mora biti za uporabo uličnih luči na cestišču v skladu s specifikacijami osvetlitve cestišča, tj. Optični vzorec mora ustrezati enakomernosti (GG gt; 0,33) cestišča in oceni bleščanja. Poleg izpolnjevanja specifikacij cestnih predpisov je ključnega pomena tudi zagotovitev, da se svetlobna moč projicira na velikem območju. Ker če ulična svetilka projicira le na razdaljo, ki je 3-krat večja od njene nameščene višine, bi to pomenilo, da se pri višini 6 m svetloba oddaja le na 18 m cestišča. Ker je za določitev dolžine ceste potrebno namestiti ulično svetilko, potrebujete več uličnih luči, da izpolnite specifikacijo cestišča in se izognete pojavu vzorca zebre. Zato je AOP, da bi se izognili povečanju količin ulične svetlobe, zasnoval vzorec svetlobne svetlobe (v teku patent, vzorec je izmeril ITRI, glej sliko 3), ki lahko doseže 4-kratno višino vgradnje (maks. Cd na 60 stopinjah) in enakomernost osvetlitve je večja od zahtevane 0,33, glej sliki 4 in 5. To je študija primera za ulično svetilko AOP, nameščeno na 8 m višine stebra in projicirano na dolžini ceste 32 m. Porazdelitev osvetljenosti je prikazana na sliki 4. Ta svetlobni optični vzorec lahko v veliki meri zmanjša količine vgradnih naprav za ulično svetlobo kot na določeni dolžini ceste. Mimogrede, optični vzorec izpolnjuje tudi zahtevano mejo. AOP je oblikovalcu zagotovil tudi datoteko .IES za načrtovanje različnih cestnih projektov.
Slika 3. Vzorec luči LED Slika 4 Osvetljenost na vozišču
(Patent v teku)
Tabela 2. Enotnost
2.3 Mehanizem in industrijska zasnova (patent v postopku)
Pri AOP-ovi ulični luči smo upoštevali tudi udobje premikanja in namestitve, glej sliki 5 in 6. V prostoru za napajanje je nameščena vtičnica, tako da lahko operater enostavno vstavi mestni kabel v vtičnico, njegov postopek pa je 100% enak kot tradicionalna namestitev svetilk. Mimogrede, zasnova oblike premca na sprednji strani svetilke omogoča operaterju enostavno premikanje. Ta svetilka je odporna na prah in vodo in dosega IP 65.
Slika 5 Oblika oblike premca LED Slika 6. Pokrov in vtičnica
2.4 LED svetlobni modul in zasnova moči gonilnika
Kot smo vedeli, je vsaka LED obstajala nekoliko drugačna pogonska napetost, zato je, kako se izogniti neenakomernemu toku, ki se je pojavil na vsaki LED, postala zelo pomembna ključna zasnova. Čeprav vsak dobavitelj ulične razsvetljave pravi, da se za njihovo napajanje uporablja konstantni izhodni tok, potem ko je izmeril tok LED in ugotovil, da obstaja zelo velika sprememba, glej tabelo 2. To je bilo posledica modula LED luči, ki je zasnovan po seriji in vzporedno kombiniran vezje, glejte sliko 7. Torej, če vsaka pogonska napetost LED ni enaka, bo LED dobil drugačen tok, čeprav ste uporabili zasnovo konstantnega toka. Torej, če ena od LED odpove, se bo hitro razširila na druge, zaradi česar bo druga LED prešla več toka. AOP-ova ulična svetilka se razlikuje od zasnove drugih dobaviteljev; uporabili smo večkanalno zasnovo vezja (v postopku patenta) tako na modulu napajanja kot LED-luči, glejte sliko 8, konstantni tok izhodne moči na posamezne serijske LED-diode LED je prenašal konstanten tok. Izmerjeni rezultat, glej tabelo 3., je pokazal zelo enakomeren prehod toka na vsak kanal. Stalni tok uporabe večkanalne zasnove ne bo vplival, čeprav niha LED napetost.
Slika 7 Serija LED modulov in vzporedni tokokrog
Tabela 4: Tok večkanalne zasnove
4. Zaključek:
AOP-ova zasnova ulične svetilke je kombinirana s toplotno, optično, mehanizacijo in močjo, zato so upoštevani vsi možni učinki na življenjsko dobo LED. Zato je AOP zelo samozavesten glede svojega uličnega svetila. Poleg tega na podlagi merilnih podatkov ITRI učinkovitost svetilke za ulično razsvetljavo AOP&# 39 že dosega 72,8 lm / w, v tem trenutku pa ji ni težko konkurirati.
Tsung-Chieh, Chen, dr
Oddelek za razvoj sistemskih integracij
Alliance Optotek Corp.
