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LED路灯设计多方位探讨

 谁与争feng 2012-06-15

LED路灯设计多方位探讨

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随着地球能源的不断消耗和资源的贫乏,温室效应对人类的危害,大气环境对地球的严重污染,国际上要求节能降耗的呼声越来越高。当今节约能源排在首位,而道路照明约占整个照明用电量的30%,与人们生产生活密切相关。城市乡村道路将越开越多、越开越宽,需要大量各种节能灯具相配套,随着我国城市化进程的加快,绿色、高效、节能,长寿命的LED 路灯逐渐走入人们的视野。目前,LED 照明技术日趋成熟,大功率 LED 光源功效已经达到 80 lm/W ,城市路灯照明节能改造成为可能。

LED与传统的照明灯不同,它具有点光源、高亮度、窄光束输出等特点。因此对LED新型灯具的设计人员将提出更高的要求。做LED路灯首先要考虑把有限的光通量充分的利用到有效的照射范围。路灯要求是路面照明效果,超出路面的空地不是路灯照明的方式。因此,有效的控制光线的分布范围,使发光管发出的光成为一个长条形光带沿路面方向铺展,同时也要兼顾眩光的产生,在驾驶员观看灯具的方位角上,灯具在80°和90°高度角方向上的光强分别不得超过30cd/1000lm和10cd/1000lm,且不管光源光通量的大小,其在90°角方向上的光强最大值不得超1000cd。因此,如果对出光角不加严格的控制就会产生强烈的眩光,某些高亮度LED产品甚至会对人体造成一定的光辐射危害。

路灯照明是个系统工程,要做好半导体路灯首先要清楚的认识道路照明的标准及要求和常规照明灯具的配光原理,球形面光的反射器和点光源的合理配光差别之处,优劣的互补,充分发挥LED点光源光束角的可控性优点及冷光源长寿命的优势。

半导体LED光源结构上和光学特性上有自身的特点,因此,半导体路灯应该按照这些特点设计灯具,当今有些厂家采用传统灯具外壳换个半导体的灯芯,用过渡传导方式散热是做不出好灯的。问题是灯体外部造型要结合发光管的散热,而散热是靠面积,现有常规照明灯具的表面积是远远不够的“焦耳热定律”是要具备良好的自然空气对流环境。LED产品的工作温度基本要控制在65℃以下(国际标准为80℃,当LED工作温度达到85℃时,光通量将下降一半;波长变长,即红移;超过90℃即有烧毁的危险)。发光管的安装、科学合理的光学配光、灯体的密封等是十分重要的。同时,所设计的灯体结构还要有利于大批量工业生产。

发光管的散热是半导体灯要重点解决好的问题。发光管是冷光源,不象气体放电灯那样产生灼热的高温,但是,当今LED发光管光效的局限性本身也存在热能其自身耐温能力有限,所以必须将发光管工作时产生的热量有效的散发到空气中去,保证发光管工作在安全的温度下,这样半导体灯才能真正的体现出长寿命的优势。

LED路灯选用发光管很重要,当今一些厂家使用集成封装10W以上单颗,组合制作路灯,存在光学配光难、易产生眩光、整体散热困难等缺陷。也有用3W~5W的模块,其发光管计每瓦光效低,也存在整体散热问题,与单颗1W相比同等光通量下价格优势也不明显。综合考虑,选用大功率1W发光管比较合理。从目前大功率发光管的技术水平来看,1W光效比较高,用于照明节能优势明显,目前选用1W做路灯光源较为合理。

LED的光色选用也是一个值得重视的要素。在道路照明的发展中,存在着黄光和白光的使用比较。黄光就是现在主流的高压钠灯,因为它经济节能,同时又有着优异的透雾性能,所以目前成为我国主流的路灯选择。虽然如此,黄光却也有着其先天不足:那就是色彩还原能力差。人们有这样的感觉,在钠灯光下,任何被照物的颜色都是偏黄而失真的。白光的追求目标是自然阳光。因为它有着最好的色彩表现能力,而阳光又是一种偏暖的白光。所以,如果能做到和日光相似的白光,同时又能兼顾到黄光的经济节能的优点,那将是理想的夜间照明选择。白光的前期是金卤灯,尽管它拥有比黄光高几倍以上的色彩表现能力,但是因为透雾性能差、有效寿命低等一些难以克服的技术问题而没有得到大规模的应用。而LED光源制作则可弥补这一缺陷。在LED光源的色温使用选择上放在3500K左右较为合适,在明视觉和舒适度上符合照明要求。而且在当今LED的光效发展及性价比上是可行的,适合LED路灯的大面积推广。

对使用6000K以上的白光做路灯光源持有不同观点,特别是做大功率160W以上,在快速路使用需持谨慎态度。按国家道路照明标准,快速路、主干路必须采用截光型或半截光型灯具。

截光型灯具:灯具的最大光强方向与灯具向下垂直轴夹角在0°~65°之间,90°角和80°角方向上的光强最大允许值分别为10cd/1000lm和30cd/1000lm的灯具。且不管光源光通量的大小,其在90°角方向上的光强最大值不得超过1000cd。

半截光型灯具:灯具的最大光强方向与灯具向下垂直轴夹角在0°~75°之间,90°角和80°角方向上的光强最大允许值分别为50cd/1000lm和100cd/1000lm的灯具。且不管光源光通量的大小,其在90°角方向上的光强最大值不得超过1000cd。

因快速路道路长,路幅宽,车流量大,车速快,对视觉灵敏度要求高。所以在照度,色温,道路上的亮度均匀度,眩光等指标要求高。而为了要和400W高压钠灯去比,一味的去要求大功率,高亮度。且当今LED不论是在光效还是在散热成本上都有难度,性价比上推广也难。

城市之光LED路灯设计

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这款名叫城市之光的LED路灯是由JDS建筑事务所为意大利品牌Ewo设计,LED灯光之家觉得这应该是手工最繁琐的LED路灯设计了。在他简洁空心钢管的外观下,是路灯架上灿若繁星的灯光装饰,不规则排列的小孔由设计师手工钻出,当LED路灯通体发亮时,再现了城市夜景中璀璨的灯光编码。

每一个LED路灯都拥有独一无二的光斑纹理,亮亮的小洞美丽如繁星,透出的点点星光洒在路面上,为路面提供照明的同时还能带来梦幻般星空的氛围。

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瑞典城市中最大的台灯

giant talking table lamp (1)

在风景如画的瑞典城市Malmo旅行,你不应该错过的一个特色景点是Lilla Torg广场上的巨型台灯,这座修建于2006年的布艺台灯恐怕是世界上最大的台灯,高5.8米的台灯让你仿佛置身小人国的童话世界里,LED灯光之家带你感受一下身心变得细微的错觉,不是灯变大,而是你变小了。坐在灯下小憩一会,让自己暂时忘记繁忙的现代生活,和这盏超大台灯来次私密对话,让膨胀空乏的内心此刻能够再小一些,找回内心深处久违的纯真和美好。

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世界最大的玻璃球舞台灯光

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巴黎这个世界时尚浪漫之都再掀高潮,艺术家们在卢浮宫的广场上悬挂起一个世界最大的迪斯科星光球,该发光球直径7.5米,要动用最高的吊车吊起离地50米,带有1000个左右的玻璃镜面。夜幕降临,这个全球最大的滚球灯转动起来后,就能将平方几百米的地方,瞬间变成世界最大的舞场,星光闪耀五光十色。LED 灯光之家相信身处现场一定很浪漫,配上劲爆DJ舞曲一定High翻全场。现场视频在最后,可能需要翻墙才能看到。

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世界上最大的灯罩

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LED灯光之家不知道这算不算世界上最大的灯罩,足可以将一个办公桌全罩住。一个人在里面会显得有些渺小,头重脚轻似乎有些夸张恶搞的喜剧效果,但是用大灯罩确实能实现最佳的照明效果,灯罩内全角度漫光包围着,足够与天空下的自然天光相媲美。

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世界最大的LED发光顶棚

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5星级的雅斯酒店(Yas Hotel)由两座12层大楼构成,拥有500个房间,占地8.5万平方米,最奢华的地方是建筑顶部流光溢彩的LED网状顶棚,中间一条F1赛车跑道横穿而过。雅斯酒店由纽约渐近线建筑事务所(asymptote architecture)设计,LED照明则是由奥亚纳工程顾问有限公司(ARUP)设计,这也是LED灯光之家介绍过的LED建筑中最大LED灯光顶棚,。

整个发光外罩由曲线的钢构件结构的网格组成,拼接安装有5300多个菱形嵌板,每个都由独立的LED照亮。LED由RDM设备远程控制,可按顺序变换LED光的颜色,组合起来还能显示简单的立体动画效果。远远地看,有如一艘来自外太空的飞船发出神秘的幽光,静静停泊在地面上,如此豪华的外观也正好配上一掷千金的阿联酋富翁们。

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最大的LED天幕

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号称世界第一的LED天幕出现在苏州工业园时代广场。LED天幕全长约500米,宽32米,高约21米,规模为世界之最。其中北京世贸天阶天幕长250米,宽30米,美国拉斯维加斯天幕长400米,宽25米。和北京世贸天幕是孪生兄弟,都是采用由苏州光普的LED屏幕,影来声(electrosonic)的高清控制器。

天幕采用了日本日亚最先进的表贴三合一LED芯片;LED屏幕由四百六十万发光象素、两千多万只超高亮度LED灯组成,显示面积达7500多平方米。整个显示屏安装在穿孔PTFE膜上,为世界首创,之前只有少数两个项目在室外使用过200平米左右的PTFE膜,而圆融天幕的使用面积接近10000平方米;天幕是唯一一个在上部使用类似水立方ETFE(292个)气枕的大项目,配合上千个LED灯的投射,天幕被营造出的梦幻般效果,若从空中俯瞰,就像发光彩龙蜿蜒;天幕的钢结构为空间多面扭曲管桁架结构,结构设计施工复杂,造型独特优美。

 

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吉尼斯世界纪录最大的LED手电筒

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去年LED灯光之家还曾惊讶于世界最大LED手电,没过一年这项纪录就被远远超过了,真正是没有最大只有更大。德国菲蒲光电Zweibrueder Optoelectronics在举行的光之节 (Festival of Lights) 展出了全球最大的LED手电筒,并获得了吉尼斯世界记录的全球最大手电筒。巨大的尺寸需要动用大型吊车才能使用。整个手电筒重达216千克,手电筒长4米,灯头直径96厘米,并配有19个High-End Power超大功率LED灯泡,总功率1000瓦,开启后光通量为10万流明,相当于250个40瓦的传统灯泡,LED寿命长达10万小时,估计这个记录很难再打破了。整个超大手电筒有工作人员230小时的努力工作而完成,不仅是一次对LED企业的挑战,并让30万人参观者同时见证了LED的强大功能和节能技术的发展。

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全球最漂亮的LED发光停车场

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这是LED灯光之家见过的世界最漂亮的停车场大楼了,这座位于澳大利亚阿德莱德市的停车场Rundle Lantern,在Rundle大街的U-公园附近,巨大的马赛克灯光幕墙不断变幻着漂亮的图案和色彩。

在其转角的外墙上安装了总面积1066平方米的LED显示幕墙,LED屏幕是由748块电脑控制的LED光板组成,联成一个34×22像素的显示墙,每天傍晚定时开启,播放着艺术家编辑的动态展示画面,已经成为一个户外数码艺术的展示平台。这个Rundle与Pulteney街道交汇处的标志性建筑,也逐渐变成当地的艺术性地标,激活着周围街区的现代艺术氛围,也丰富着附近社区的创意生活气息。

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