白天的时候,太阳光照射在太阳能电池板上,这时候太阳能LED路灯的电池组件就会产生一定幅度的直流电压,会把光能转化为电能,之后再传给控制器,然后经过智能控制器的过充保护,把传过来的电能再输送给蓄电池进行储存。晚上,没有太阳光,太阳能LED路灯组件就接收不到光能,这时候太阳能LED路灯智能控制器就会自动开启控制装置,蓄电池通过智能控制器的过放保护装置,提供电能给LED发光源,使得太阳能LED路灯能够发出足够的光亮来照明。太阳能LED路灯每天就是这样反复工作运行的。
LED路灯的散热是需要重点解决的问题之一,不仅直接关系到LED实际工作时的发光效率,而且由于LED路灯亮度要求高、发热量大,并且户外这种使用环境比较苛刻,如果散热不好会直接导致LED快速老化,稳定性降低。因为在户外使用的道路灯具,应具有一定等级的防尘防水功能(IP),良好的IP防护往往会妨碍LED的散热。解决这个相互矛盾但又都得解决的两个问题是道路灯具设计时应关注的一个重要方面。在这一方面也是国内把LED应用于道路灯具中时出现不合格及不合理的情况多的。国内使用中出现的不合格及不合理的情况基本有:
(1)对LED采用了散热器,但LED连线的接线端子及散热器的设计无法达到IP45及以上等级,无法满足GB7000.5/IEC6598-2-3 标准的要求。
(2)采用普通的道路灯具外壳,在灯具出光面内用矩阵式LED,这种设计虽说能满足IP试验,但是由于灯具内的不通风会造成在工作时,灯具内腔的温度会升高到50℃~80℃,在如此高的工况下,LED的发光效率是不可能高的,同时LED的使用寿命也将大打折扣计,实际上存在明显的不合理情况。
(3)在灯具内采用了仪表风扇对LED及散热器进行散热,其进风口设计在灯具的下方,以避免雨水的进入,出风口设计在下射LED光源的四周。这样也能有效避免雨水的进入,另外散热器和LED(光源腔)不处于同一空腔内,这种设计如做的好,按灯具的IP试验要求,能顺利通过。这一方案,不仅解决了LED的散热问题,而且同时满足了IP等级的要求。但是这种看似良好的设计,实际上存在明显的不合理情况。因为在我国绝大多数道路灯具的使用场合,空中的飞尘量是较大的,有时会达到很大(例如起沙尘暴),这类灯具在一般条件下使用一段时间后(约三个月至半年),其内部散热器的缝隙内就会塞满灰尘,使散热器效果大打折扣,后还会使LED因工作温度过高而使用寿命明显缩短。这一方案的不足是在于不能持久良好地使用。
要兼顾道路灯具中LED的散热及IP防护,较合理的设计思想是:
a、在关键的散热位置,采用导热板。导热板是在金属板的内部,均布有供冷媒流动的细导管,并在细导管内充有冷媒,当导热板的某一部位受热时,细导管内的冷媒会快速流动而使热量迅速地传导。好的导热板的热传导系数可以达到同厚度铜材板的8~12倍,虽说价格较高,但如在关键部位使用,对LED的散热将起到事半功倍的作用。
b、把灯具的外壳设计成散热器状。大部分的道路灯具外壳是铝材的,直接利用灯具外壳外面作为散热器既可以保证IP防护等级的要求,也可以得到很大的散热面积,另外,灯具外壳组成的散热器在有落尘时,可以通过自然的风雨而冲洗,从而可保证散热器工作的持续有效性。
成本对比
假设某城市有三段道路长度分别为3公里、5公里、10公里,铺设路灯以每隔30米一盏,每边一盏计算,这三段路所需的路灯总数分别为202盏、334盏、668盏,传统路灯以功率为250W 的高压钠灯为准,LED路灯以功率为50W为准进行对比。
传统路灯单价为1000元/盏,LED路灯单价为3000/盏,那铺设传统路灯三种长度的道路所需光源成本分别为:202*1000=20.2万元,334*1000=33.4万元,668*1000=66.8万元,铺设LED路灯三种长度的道路所需的光源成本分别为:202*3000=60.6万元,334*3000=100.2万元,668*3000=200.4万元。
我们来分析三段长度的道路两种光源铺设电缆的成本,3公里道路传统路灯主干线电缆负载流量I=P/U=202*250/220=230A,它需横截面积为60mm2的铜芯电缆,其单价为120元/米,则其电缆成本为120*3000=36万元,LED路灯干线电缆负载流量l=P/U=202*50/220=44A,它需横截面积为1Omm2的铜芯电缆,它需横截面12mm2的铜芯电缆,单价为12元/米,电缆成本为12*300=3.6万元,5公里道路传统路灯主干线电缆负载流量I=P/U=333*250/220=377A,它需横截面为90mm2的铜芯电缆,单价为180元/ 米,电缆成本为980*5000=90万元,LED路灯主干线电缆负载流量I=P/U=333*50/220=73A,它需横截面为20mm2的铜芯电缆,单价为25元/条成本为25*5000=12.5万元,10公里道路传统路灯主干线电缆流量I=P/U=666*250/220=680A,它需横截面为400m2的铜芯电缆,单价为360元/米,电缆成本为360*10000=360万元,LED路灯主干线电缆负载流量I=P/U= 666*50220=146A, 它需横截面为42mm2铜芯电缆,单价为60元/米,成本为60万元。
要想使LED驱动电路呈现恒流特性,从驱动电路的输出端向内看,其输出内阻抗一定是高的。工作时,负载电流也同样通过这一输出内阻抗,如果驱动电路由降压、整流滤波后加直流恒流源电路或通用的开关电源加电阻电路组成,在其上必定也消耗很大的有功功率,所以此两类驱动电路在基本满足恒流输出的前提下,效率是不可能高的。正确的设计方案是采用有源电子开关电路或采用高频电流来驱动LED,采用上述两种方案可以使驱动电路在保持良好的恒流输出特性的前提下,仍具有很高的转换效率
我国的道路灯具,基本都采用HID光源加配触发器和电感镇流器的模式,这一模式虽说存在能效较低及频闪的问题。而采用电子驱动电路的LED灯具,在野外照明场合使用时,威胁其可塑性的一个重要方面是雷电感应问题。
特点
LED路灯与常规路灯不同的是,LED光源采用低压直流供电、由GaN基功率型蓝光LED与合成的白光,具有、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高等特优点,可广泛应用于道路。外罩可用制作,耐高温达135度,耐低温达-45度。
LED路灯需要防水、防腐蚀:因为LED路灯的工作环境都是在户外,风吹雨淋,所以LED路灯的材料好是能防水,放腐蚀的。LED灯杆防腐采用表面热浸锌后喷塑处理,防腐质量符合规定,其中热浸锌层的平均厚度不小于85μm,LED灯杆喷塑应采用户外纯聚酯塑粉,平均厚度≥100μm,喷塑层均匀、完整、表面光洁,其附着力符合相关标准的要求。