1914000296LED光源在城市景觀照明中的應(yīng)用

1、led光源在城市景觀照明中的應(yīng)用led光源在城市景觀照明中的應(yīng)用 內(nèi)容簡(jiǎn)介： 一、照明工程中l(wèi)ed光源發(fā)展史 led，又稱發(fā)光二極管，是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端施加正向電壓時(shí)，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合，放出過(guò)剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見光、遠(yuǎn)紅外、近紅外光，在照明 論文格式論文范文畢業(yè)論文 一、照明工程中l(wèi)ed光源發(fā)展史 led，又稱發(fā)光二極管，是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端施加正向電壓時(shí)，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合，放出過(guò)剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見光、遠(yuǎn)紅外、近紅外光，在照明工程中只利用了led的可見光。 64年世界上第一支紅色發(fā)光二極管研制成功，之后出現(xiàn)了黃光l

2、ed，綠光led。1994年藍(lán)光led的研制成功使白光led的開發(fā)成為可能。1996年日本nihia（日亞）公司成功開發(fā)出二波長(zhǎng)白光（基于藍(lán)光單晶片襯底上加以yag黃色熒光粉混合產(chǎn)生白光）led并成功實(shí)現(xiàn)商品化，同年在世界范圍內(nèi)取得了該項(xiàng)技術(shù)的專利。目前發(fā)展的方向是無(wú)機(jī)紫外光晶片加紅、藍(lán)、綠三顏色熒光粉混合產(chǎn)生白光的三波長(zhǎng)白光led，實(shí)現(xiàn)商品化后它將取代熒光燈、緊湊型節(jié)能熒光燈及二波長(zhǎng)led，成為新一代的光源。 二、led光源的基本特征 1、發(fā)光效率高 led經(jīng)過(guò)幾十年的技術(shù)改良，發(fā)光效率有了較大的提高。hp公司開發(fā)的應(yīng)用tip晶粒結(jié)構(gòu)的紅光led發(fā)光效率達(dá)到100lm，綠光led也可達(dá)到50

3、lm，單個(gè)功率led的光通量達(dá)到了幾十流明（白熾燈、鹵鎢燈光效為12-24lm，熒光燈5070lm），而且其光的單色性好、光譜窄，無(wú)需過(guò)濾可直接發(fā)出有色可見光。 2、耗電量少 led單體功率0.030.06，采用直流或脈沖直流驅(qū)動(dòng)，單體驅(qū)動(dòng)電壓 1.54v，工作電流10-18ma，響應(yīng)時(shí)間微秒級(jí)，可高頻操作。同樣照明的效果下，其耗電量是白熾燈泡的八分之 一、熒光燈管的二分之一。就橋梁護(hù)欄燈為例，同樣效果的一支日光燈每米耗電40多w，而采用led每米的功率只有6-8w（以100只?led單體紅、綠、藍(lán)三色均布計(jì)算）。 3、使用壽命長(zhǎng) 一般來(lái)講，普通白熾燈的壽命約為1000小時(shí)，熒光燈、高強(qiáng)度氣體

4、放電燈的壽命也不超過(guò)1萬(wàn)小時(shí)，led的使用壽命可長(zhǎng)達(dá)數(shù)萬(wàn)小時(shí)，而且體積小、重量輕，采用環(huán)氧樹脂的封裝結(jié)構(gòu)可承受高強(qiáng)度的機(jī)械沖擊和震動(dòng)。led燈具使用壽命可達(dá)510年，可以大大降低燈具的維護(hù)費(fèi)用。 4、安全可靠性高，控制方式靈活。 led屬冷光源發(fā)熱量低，無(wú)熱輻射，能精確控制光型及發(fā)光角度，光色柔和無(wú)眩光，不含汞、鈉元素等可能危害環(huán)境的物質(zhì)。通過(guò)微處理（cpu）系統(tǒng)可以控制發(fā)光強(qiáng)度，調(diào)整發(fā)光方式。紅、綠、藍(lán)三色組合亮滅可實(shí)現(xiàn)8種變化效果，如采用灰度控制，理論上能產(chǎn)生256*256*256（1677721 6）種顏色效果，真正意義上實(shí)現(xiàn)了光與藝術(shù)的完美結(jié)合。 除此之外，led作為照明用光源還有一些

5、難能可貴的優(yōu)點(diǎn)，例如: 發(fā)光體接近點(diǎn)光源，便于燈具設(shè)計(jì);發(fā)光響應(yīng)時(shí)間短; 易于做成薄型燈具，節(jié)省安裝空間等。 三、led光源在城市景觀照明工程中的應(yīng)用 城市景觀照明追求的不是亮度，而是藝術(shù)的創(chuàng)意設(shè)計(jì)，led產(chǎn)品應(yīng)該能夠找到它的用武之地。發(fā)光角度小的led方向性強(qiáng)，可作局部重點(diǎn)照明；在封裝材料中添入散射劑可以實(shí)現(xiàn)175度的發(fā)光角適合較大范圍內(nèi)的照明，問(wèn)題是目前城市夜景照明中建設(shè)單位過(guò)于追求高亮度難以給設(shè)計(jì)師提供足夠大的選擇范圍，目前在城市夜景照明工程中常用的led光源主要有： 1、線性發(fā)光燈具 led線性發(fā)光燈具（管、帶、幕墻燈等）： 產(chǎn)生的輪廓照明效果可以替代傳統(tǒng)的霓虹燈、鎂氖發(fā)光管、彩色熒光

6、燈。常用產(chǎn)品額定工作電壓dc12v、24v（大部分為大功率開關(guān)電源供電，也有部分產(chǎn)品采用線性電源），ac220v；控制方式分為內(nèi)控和外控，照明工程中一般采用幾十到幾百個(gè)的單體組合。led線性發(fā)光燈具以其良好的耐候性、壽命期內(nèi)極低的光衰、多變的色彩，具有流動(dòng)變幻的照明效果在城市建筑的輪廓照明、橋梁的欄桿照明中得到了廣泛的應(yīng)用。以一幢建筑物勾畫的輪廓燈為 內(nèi)容簡(jiǎn)介： 半導(dǎo)體材料制作的發(fā)光二極管-led，近年來(lái)技術(shù)上取得了重大突破，白光發(fā)光管的發(fā)光效率已經(jīng)達(dá)到了熒光燈的水平,08年將達(dá)到鈉燈的水平。半導(dǎo)體光源節(jié)能、長(zhǎng)壽命、安全、環(huán)保、耐閃爍、色彩多樣、調(diào)控方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，必將取代傳統(tǒng)光源引發(fā) 論文格

7、式論文范文畢業(yè)論文 半導(dǎo)體材料制作的發(fā)光二極管-led，近年來(lái)技術(shù)上取得了重大突破，白光發(fā)光管的發(fā)光效率已經(jīng)達(dá)到了熒光燈的水平,08年將達(dá)到鈉燈的水平。半導(dǎo)體光源節(jié)能、長(zhǎng)壽命、安全、環(huán)保、耐閃爍、色彩多樣、調(diào)控方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，必將取代傳統(tǒng)光源引發(fā)照明產(chǎn)業(yè)的又一次革命。 由于光效和成本方面的原因，半導(dǎo)體光源目前還不能在大面積白光泛光照明方面和傳統(tǒng)高效光源競(jìng)爭(zhēng)，但是在小功率照明、局部照明、安全照明、閃爍照明、彩色照明等方面具有傳統(tǒng)光源難于比擬的優(yōu)勢(shì)。 路燈主要是為了照亮路面，屬于局部照明。半導(dǎo)體光源之所以適合用于局部照明，是由于led是個(gè)點(diǎn)光源，發(fā)光角度便于控制。在生產(chǎn)時(shí)也可以制作成各種發(fā)光角度的

8、產(chǎn)品，也可以利用反光鏡燈方法對(duì)光路做進(jìn)一步的調(diào)理。利用特定發(fā)廣角的光源做局部照明可以使光源發(fā)出的光得到更有效的利用，和不便控制發(fā)光角度的光源相比，可以用比較小的功率達(dá)到滿足要求的局部照明效果，因而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。為此，許多企業(yè)進(jìn)行了有益的探索，使半導(dǎo)體路燈逐漸實(shí)用化。但是，從近幾屆照明方面的展會(huì)上看，許多企業(yè)展出的led路燈根本沒有考慮和利用led的特點(diǎn)，做出來(lái)的路燈僅僅是點(diǎn)亮了而已，根本談不上照明效果和節(jié)能效果。為此以90瓦的半導(dǎo)體路燈為例介紹半導(dǎo)體路燈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方案，以供相關(guān)企業(yè)研制產(chǎn)品時(shí)參考。 做好半導(dǎo)體路燈的基本思路： 做led路燈首先要考慮照射范圍。路燈要求的是路面照明效果，照空中和

9、路邊的空地不是路燈的任務(wù)。因此，要用多種角度組合的發(fā)光管或者用反光鏡的方法有效的控制光線的分布范圍，使發(fā)光管發(fā)出的光成為一個(gè)長(zhǎng)條形光帶沿路面方向鋪展，實(shí)踐證明，這樣制作的半導(dǎo)體路燈90瓦左右的功率就能超過(guò)250瓦納燈對(duì)路面的照明效果，節(jié)能效果顯著。 要做好半導(dǎo)體路燈首先要合理的選用發(fā)光管。一般來(lái)說(shuō)，做半導(dǎo)體路燈既可以選用小功率發(fā)光管，也可以選用大功率發(fā)光管。但是，實(shí)踐證明，小功率發(fā)光管雖然有發(fā)光器件成本低的優(yōu)勢(shì)，但是，其光衰卻比大功率發(fā)光管快，并且用的管數(shù)太多，裝配麻煩，綜合考慮，選用大功率發(fā)光管比較合理。從目前大功率發(fā)光管的技術(shù)水平來(lái)看，1瓦管光效比較高，用于照明節(jié)能優(yōu)勢(shì)明顯。和1瓦的發(fā)光管

10、相比，3瓦的發(fā)光管光效低于1瓦管，同等光通量下價(jià)格優(yōu)勢(shì)也不明顯，目前選用1瓦管做路燈光源更為合理。 半導(dǎo)體光源結(jié)構(gòu)上和光學(xué)特性上有自身的特點(diǎn)，因此，半導(dǎo)體路燈應(yīng)該按照這些特點(diǎn)設(shè)計(jì)燈具，用傳統(tǒng)燈具外殼換個(gè)半導(dǎo)體燈的燈芯是做不出好半導(dǎo)體燈的。半導(dǎo)體路燈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要解決好的問(wèn)題是燈體外部造型，發(fā)光管的安裝、照射范圍的調(diào)整、發(fā)光管的散熱、燈體的密封。同時(shí)，所設(shè)計(jì)的燈體結(jié)構(gòu)還要有利于大批量工業(yè)生產(chǎn)。 用1瓦的發(fā)光管做燈發(fā)光管的安裝比較簡(jiǎn)單，如果選用的驅(qū)動(dòng)器是隔離結(jié)構(gòu)的，發(fā)光管的底座和管芯也是絕緣的，只要把發(fā)光管固定在散熱器上就可以了。但是，如果使用的是不隔離結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器，發(fā)光管和散熱器之間的絕緣處理就比

11、較嚴(yán)格，要能達(dá)到一定的安全標(biāo)準(zhǔn)。絕緣和導(dǎo)熱常常是矛盾的，良好的絕緣結(jié)構(gòu)往往對(duì)散熱不利。因此，建議選用隔離型驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)發(fā)光管。 照射范圍的調(diào)整是做好半導(dǎo)體燈的重要環(huán)節(jié)。為了有效的利用光線，應(yīng)該發(fā)揮發(fā)光管照射方向便于調(diào)控的優(yōu)勢(shì)，使發(fā)光管發(fā)出的光形成一條光帶鋪在路面上，而不要在無(wú)效方向上散射。要做到這一點(diǎn)，結(jié)構(gòu)上最簡(jiǎn)單的辦法是用多種角度的發(fā)光管組合，或者用反光鏡、透鏡的方法控制照射角度，分別兼顧不同的照射距離。比如，用發(fā)光角60度、30度、15度的三種發(fā)光管組合，分別用于照射附近、中、遠(yuǎn)距離路面的照明，使發(fā)光管輸出的光均勻的覆蓋兩盞燈之間的半距離路面，覆蓋寬度基本上和路面寬度吻合，這樣就可以用比較小

12、的功率有效的照明道路。使之實(shí)現(xiàn)最佳照明效果。要達(dá)到這樣的照明效果，發(fā)光管的安裝角度必須合理。 發(fā)光管的散熱是半導(dǎo)體燈要重點(diǎn)解決好的問(wèn)題。發(fā)光管是冷光源，不象白熾燈那樣產(chǎn)生灼熱的高溫，但是，發(fā)光管本身耐溫能力比較差，所以必須將發(fā)光管工作時(shí)產(chǎn)生的熱量有效的散發(fā)到空氣中去，保證發(fā)光管工作在安全的溫度下，這樣半導(dǎo)體燈才能真正的體現(xiàn)出長(zhǎng)壽命的優(yōu)勢(shì)。 發(fā)光管的管芯和白光發(fā)光管涂覆的熒光粉都是在幾百度的高溫條件下生產(chǎn)出來(lái)的，本身有一定的耐溫能力。但是，發(fā)光管的管殼和管芯之間存在熱阻，這個(gè)熱阻使發(fā)光管在使用時(shí)管殼和管芯之間出現(xiàn)溫差，管芯的溫度會(huì)高于外殼溫度。目前發(fā)光管外部封裝的材料主要是有機(jī)材料，在高溫下容易

13、老化。這會(huì)影響發(fā) 內(nèi)容簡(jiǎn)介： 編者按： 白熾燈燈泡發(fā)展至今已接近極限，其95%的熱損耗使很多用戶大傷腦筋。相比之下，熒光燈的表現(xiàn)雖然稍微好點(diǎn)，但功耗浪費(fèi)仍高達(dá)80%。這兩種技術(shù)均 無(wú)法與白光led同日而語(yǔ)，其在理論上已具備80%以上的能效水平。不僅如此，led的使用壽 論文格式論文范文畢業(yè)論文 編者按： 白熾燈燈泡發(fā)展至今已接近極限，其95%的熱損耗使很多用戶大傷腦筋。相比之下，熒光燈的表現(xiàn)雖然稍微好點(diǎn)，但功耗浪費(fèi)仍高達(dá)80%。這兩種技術(shù)均 無(wú)法與白光led同日而語(yǔ)，其在理論上已具備80%以上的能效水平。不僅如此，led的使用壽命也要比傳統(tǒng)的光源長(zhǎng)得多。 因此，隨著一般照明應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)入led技

14、術(shù)，能耗將會(huì)得以極大地降低。據(jù)美國(guó)能源部最近的研究預(yù)測(cè)，白光led將在2025年得到廣泛采用，全球的電力消 耗將會(huì)降低10%，可節(jié)省高達(dá)100億美元的電費(fèi)。 盡管白光led優(yōu)點(diǎn)很多，但led驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)卻面臨著重大挑戰(zhàn)。空間限制的要求和散熱的要求都對(duì)設(shè)計(jì)有所限制。最后，設(shè)計(jì)師們還必須認(rèn)真考慮emi要求對(duì)其設(shè)計(jì)的影響。 在低功率照明應(yīng)用中，設(shè)計(jì)師都使用了現(xiàn)成的非隔離式、基于電感的降壓式和升降式開關(guān)模式電源。將對(duì)這兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，論述各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 圖1所示為配置為基本降壓式轉(zhuǎn)換器和基本升降壓式轉(zhuǎn)換器的linksith-tn器件。通過(guò)在單片ic上集成一個(gè) 功率mosfet、振

15、蕩器、簡(jiǎn)單的開關(guān)控制、一個(gè)高壓開關(guān)電流源、頻率抖動(dòng)、逐周期電流限流及熱關(guān)斷電路，可以簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換器階段的設(shè)計(jì)復(fù)雜度并減少元件 數(shù)。linksith-tn器件可通過(guò)漏極引腳實(shí)現(xiàn)自供電，無(wú)需使用偏置電源及相關(guān)電路。它極具成本效益，可用來(lái)替代輸出電流小于或等于360ma的 線性和電容降壓式非隔離電源，因此能夠提供出色的輸入電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率。與無(wú)源元件電源方案相比，它的效率更高，而功率因子則比電容降壓式方案高。圖1? 基本的linksith-tn結(jié)構(gòu) 圖1中所示的降壓式轉(zhuǎn)換器具有諸多優(yōu)點(diǎn)。首先，它可以最大化所選linksith-tn器件的可用輸出功率以及電感值。同時(shí)還可以降低電源開關(guān)和續(xù)流二極管的電

16、壓應(yīng)力。此外，流經(jīng)輸出電感的平均電流要略低于同類升降壓式轉(zhuǎn)換器中的平均電流。 升降壓式轉(zhuǎn)換器與降壓式轉(zhuǎn)換器相比，其配置具有一大優(yōu)點(diǎn)，即輸出二極管與負(fù)載串聯(lián)。在降壓式轉(zhuǎn)換器中，如果mosfet發(fā)生短路故障，輸入將直接與輸出相連。而在升降壓式轉(zhuǎn)換器中發(fā)生此類情況時(shí)，反向偏壓輸出二極管則會(huì)阻斷輸入和輸出之間的通路。 在這兩種轉(zhuǎn)換器中，ac輸入經(jīng)d 1、d 2、c 1、c 2、rf1和rf2整流濾波。兩個(gè)二極管可以增強(qiáng)輸入電涌承受能力和傳導(dǎo)emi性能。設(shè) 計(jì)師應(yīng)該使用可熔阻燃電阻作為rf 1，但可以使用只具阻燃功能的電阻作為rf2。linksith-tn器件中的開關(guān)控制用于調(diào)節(jié)輸出電流。一旦進(jìn) 入反饋

17、引腳的電流超過(guò)49a，mosfet開關(guān)將被禁用，以便進(jìn)入下一開關(guān)周期。 降低熱量 設(shè)計(jì)led驅(qū)動(dòng)電路所面臨的主要挑戰(zhàn)是散熱問(wèn)題。即使采用比白熾燈技術(shù)效率更高的技術(shù)，3w的電路也將會(huì)達(dá)到可危及器件完整性的溫度級(jí)別。 而且，將驅(qū)動(dòng)電子器件集成到具有嚴(yán)格限制的標(biāo)準(zhǔn)gu10燈座中時(shí)也會(huì)遇到嚴(yán)峻的散熱挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)者解決該問(wèn)題的唯一途徑便是將熱量傳導(dǎo)至燈泡的旋入式燈座 上。在上述的拓?fù)鋱D中，linksith-tn器件中添加有一熱關(guān)斷電路，在結(jié)溫度超過(guò)142時(shí)可禁用功率mosfet，從而防止led遭受潛在的 損壞。一旦結(jié)溫度下降75，mosfet將自動(dòng)重新開啟。 與降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，升降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的效率要略低一些，這是因?yàn)楣β什粫?huì)在mosfet開關(guān)每次打開時(shí)都傳輸?shù)捷敵龆?。因此，它產(chǎn)生的熱量比降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多。不過(guò)差別不太明顯。 為確保電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)符合熱調(diào)節(jié)要求，設(shè)計(jì)師將電源組件安裝到燈座中，然后測(cè)量lnk306dn源極引腳的溫度。在理想情況下，源極引腳的溫 度不應(yīng)超出100。在25的室內(nèi)環(huán)境溫度下測(cè)量的結(jié)果表明，vin值上升到265vac時(shí)，源極引腳溫度將超過(guò)100。鑒于這些結(jié)果，設(shè)計(jì)師斷定可 能對(duì)某些額外的散熱器有熱限制方面的要求