大功率LED路灯设计方案

大功率LED路灯设计方案大功率LED路灯之全方面解析一．普通路灯与LED路灯的现状与未来目前LED路灯改造的成本仍存在压力，以60W灯具看，市场上LED整体灯具的价格在3000-3800元左右，传统的250W高压纳灯仅需要1000-1300元，两者的价差还相当大。

但Haitz定律让我们看到希望，据估计，LED成本每年将以10%速度逐年递减，再加上LED新路灯整合制造成本，LED与传统高压纳灯的成本差距将压缩到2倍之，考虑到后期的电费与维护成本，LED路灯的综合优势将使其逐渐成为照明市场主流。

二．LED路灯与传统路灯的竞争力三．2007年道路照明技术LED省电率100% 41.5-62.4% 45.1-64.7% 56.3-71.8%四．多个LED密集排列的照明系统•器件耗散功率：20w•散热面积：330cm2•底板温度将达83 °C以上。

(环境温度25 °C)•芯片结温将达100 °C上图案例必须考虑更有效的散热途径大功率LED光条结构与新型准值LED光源的设计1）破坏性创新大功率LED光条结构包括一高功率LED模块，一散热灯条及一控制电路板，其高功率LED模块产生的热，直接传热到散热条上散热，控制电路板悬空设置于散热灯条的容置区，其上、下两面不接触散热灯条，因此产生的热源可通过上、下两空间充分散热，从而降低高功率LED模块产生的热的相互加乘的不良影响增加本高功率LED光条的稳定性与使用寿命，另外，在电路板基座的两端分别焊有A、B端子座，用于相同的两光条相互串联，使用者可根据实际需要自行组合。

另外，高功率LED光条结构还提供一简易的组装方法，可以简单更换高功率LED模块光源，透明灯罩、反光灯罩、聚焦透镜等多种多用途使用方式。

2）当LED应用于投射照明时，需要设计一种高效的准直LED光源；3）如采用二次光学元件——准直透镜，与封装后的LED配合使用，则由于空隙的存在，必然会引起反射损耗；4）设计了一个直接对LED芯片进行封装准直的透镜系统。

LED准直透镜的设计分为两部分：1.编程计算准直透镜的二维曲线；2.采用蒙特卡罗方法对采用二维曲线生成的三维实体进行模拟验证。

准直LED光源光强的参数1.准直透镜系统的出光效率：为球透镜LED的88%。

2.对于1 mm2的芯片，其q1/2理论值为9.6°。

3.其q1/2实际测量值为12.6°。

准直LED光源光强远场分布扁翼LED光源光强远场分布大功率LED路灯的关键技术整合1．LED选购策略–长寿型封装材料–LED抗熱性、導熱結構优化产品。

–一次光学2．电子工程实施策略–LED恒流恒压低温驱动技术–微型大功率DC/AC低温电流解决方案3．灯具设计策略–符合IP66/IP67解决方案–多样化,全天候无灯壳设计方案–模组化散热设计方案–二次光学–灯具美学4．散热材料选用策略–采用6063牌号铝合金–采用TSD氮化硼瓷散熱塗料5．导/散热技术策略–刺猬型散热鳍片设计方案–散热鳍片表面图妆方案–软性硅胶导热片6）SR系列大功率 LED路灯的低温设计方案•选用部热导效率高的低温型LED•LED恒流恒压低温高亮驱动解决方案•设计低温型市电AC2DC供电模块•选用高散热效率的灯具材料•设计高散热效率的散热模块•应用提高散热效率的表面涂层技术•选用高散热效率的灯具材导热•设计高散热效率的灯具7）芯片尺寸与散热的关系❖提高功率LED的亮度最直接的方法是增大输入功率，而为了防止有源层的饱和必须相应地增大p-n 结的尺寸；❖增大输入功率必然使结温升高，进而使量子效率降低。

单管功率的提高取决于器件将热量从p-n 结导出的能力；❖在保持现有芯片材料、结构、封装工艺、芯片上电流密度不变及等同的散热条件下，单独增加芯片的尺寸, 结区温度将不断上升。

8）影响芯片尺寸的主要因素——热阻•倒装焊更有利于散热，但凸焊点的热阻还需减小。

•导热银胶的热阻有待改善。

•封装材料方面，传统的环氧胶高温性能不佳。

多个LED密集排列的照明系统9）＃6063铝合金具有良好的导热性•从材料的导热性能来看，银最好、铜、金次之、然后是铝，但是金、银的价格相对昂贵，不适宜大量使用；•铜的导热性比铝好，但是铜比铝重约两倍而且加工成形性差，只能制作成简单的形状；•铝的导热性良好、重量轻、比铜便宜而且耐腐蚀、利用加工设备可以制成各种复杂的形状，能满足电子电力行业对散热器的诸多要求，因此被认为是制作散热器的最佳材料；•而6063铝合金具有良好的导热性,成形性,强化处理后强度适中适合各种机加工,是制造型材散热器的首选材料。

散热鳍片体表面积变化与散热效能示意图10）铝材散热器的散热面积是怎么计算的？铝材散热器的散热面积等于（周长×截断长度），其中：周长是厂家图纸提供的，截断长度由用户确定；简单地可以用（2×翅片高度×翅片数量＋底板宽度）×截断长度来估算；如果翅片上带小齿，其散热面积比不带小齿（光齿）的翅片增加15％左右。

11）采用TSD氮化硼瓷散熱塗料1．TSD氮化硼瓷散熱塗料具有耐高溫、高散熱、高導熱、高熱輻射、絕緣及抗腐蝕、耐強酸強鹼等特性，是散熱解決方案最佳的選擇。

2．用途: TSD氮化硼導熱/散熱塗料是市場上最具價值的散熱塗料之一，不論是任何金屬材質、塑膠或其他複合材質，皆可使用TSD氮化硼導熱/散熱塗料來提升散熱效能，並且使用方便、簡單，消費者可輕易DIY施工。

3．說明: 六方片狀氮化硼具有良好的熱導能力，並且其高熱輻射的特性即使在無風的狀態下，亦可持續進行散熱作用。

12）散热器的表面颜色对散热性能有什么影响？1．通常散热器的表面颜色制成银白色（铝本色）、黑色、金黄色及其他鲜艳的颜色，由于黑色的热辐射能力最强，在自然对流的条件下，黑色的散热器比银白色的散热能力提高5％左右，而金黄色及其他鲜艳的颜色，则不会增加散热能力或增加极小，但对表面能起到保护作用。

2.在强制冷却（如风冷）条件下，散热器表面颜色对散热性能没有影响。

13) 采用TSD氮化硼瓷散熱塗料1. 空氣冷卻很重要的一個因素接觸空氣的面積，面積越大散熱效果越好，一般金屬表面平滑，而使用氮化硼導熱/散熱塗料後的金屬成不規則片狀表面，以冷排為例，好比散熱鰭片上又多了許多小鰭片，此時接觸空氣的面積比原先約增加50%。

2. 導熱特色: 六方片狀氮化硼具有極優的熱導能力，由下表可看到六方片狀氮化硼的熱導率優於鋁僅次於銅，且氮化硼熱幅射能力更是其他材質無可比擬的，由此可知氮化硼是導熱散熱的最好選擇。

材質熱導率 (W/Mk)Cooper 銅385hbn 氮化硼300+30% AlSi 鋁矽200Aluminum 5052 鋁150Brass 黃銅109Tin 錫92Lead 鉛34.7大功率 LED路灯研发设计策略----【破坏性创新】破坏性创新（Disruptive innovations）理念设计的Hi-Power LED符合京都协议绿色产品生产要素,设计照明技术领先全国同样瓦数的灯具该灯具同时具备:1．积木式基本单元模块设计----产品合乎户外灯具IP66/IP67高标准完成率达99%2．按需任意组合各种形式的灯具----免开模具任意组装节省庞大的模具费用3．体积最小重量最轻 ----节省包装,储存与物流成本4．有色金属材料最少 ----节省灯具成本5．生产过程耗能少 -------合乎京都协议的绿色产品6．生产过程无污染 -------合乎京都协议的绿色产品7．组装工序最简单 -------节省大量组装工时成本8．安装工程最省事 -------因为重量轻,可以单人独立作业节省安装成本9．维护成本最低以上多项国际,国领先优势Item SR系列大功率LED路灯其他LED路灯功率损耗120W 100～120WLuminance 7200 lm 4000 ～ 5000 lmWeight (灯头) 11Kg（含整流器2Kg）10～24 Kg安装模块化设计,安装非常容易,重量轻,方便人员于高空作业需整组装设,重量重,高空安装较不易维修 1.一般水电工即可维修。

2.且可单一灯条或模块更换1.需要专业人员才可维修2.整座灯组拆下送回原厂维修光形设计改变灯盘，即可改变光形设计。

因此光形设计容易。

散热片，铝基版需要重做，改变光形设计非常困难。

色温调整可依客户需求弹性更换冷色系,暖色系或部分冷色部分暖色系灯条。

出厂即定型，LED一般焊在铝基板上，无法弹性更换。

景观照明附加变色灯条,达到造景功能无此功能价位Lower Price Higher price大功率 LED产品取得国际专利与产品认证----【破坏性创新】✧取得国际RoHS、CE、FCC、ETS国际认证✧取得多项专利发光二极体彩色照明装置；高功率发光二极体投射灯，具红外线遥控功能之高功率发光二极体彩色灯泡，高功率发光二极体结构；彩色手电筒，可调式光功率衰减器✧取得日本专利高功率发光二极体彩色手电筒✧取得中国大陆专利高功率发光二极体结构，具红外线遥控功能之高功率发光二极体彩色灯泡，发光二极体彩色照明装置；高功率发光二极体投射灯大功率LED路灯照明《Specification》SR-S6-150SR-S6-180《Specification》Parameter ValueModel SR-S6-90 SR-S6-60 SR-S6-45 Power Spec. 90W 60W 45WPower Supply Voltage 110 / 220 V 110 / 220 V 110 / 220 V Power Supply Current 0.9 / 0.45 A 0.6 / 0.3 A 0.45 / 0.23 A Frequency 50 ~ 60 Hz 50 ~ 60 Hz 50 ~ 60 Hz LED Consumption 63 W 42 W 31.5 W Power Consumption 90 W 60 W 45 W Optical Spec.Operating Life 20,000 hours 20,000 hours 20,000 hours Luminous Flux(typ.) 5400 lm 3,600 lm 2,700 lm Environment Spec.Operating Temperature -20~50 o C -20~50 o C -20~50 o C Storage Temperature -40~60 o C -40~60 o C -40~60 o C Operating Humidity 10~90 % 10~90 % 10~90 % Dimension Spec.Length (mm) 560 560 560 Width (mm) 355 234 230 Height (mm) 72 64 62 Suggestion Install HeightHeight(meter) 7～9 m 6～8 m 5～7 m Install Height Illumination12M 25 17 1311M 30 21 1510M 36 24 179M 44 29 208M 55 37 247M 72 47 31Front View Back View Side ViewSR-S6-45SR-S6-60SR-S6-90《Specification》*Suitable for Solar-powered ApplicationParameter ValueModel SR-S3-52 SR-S3-45 SR-S3-37 SR-S3-30 City Power Spec. 52W 45W 37W 30W Power Supply Voltage 110 / 220 V 110 / 220 V 110 / 220 V 110 / 220 V Power Supply Current 0.47 / 0.24 A 0.41 / 0.21 A 0.34 / 0.17 A 0.27 / 0.14 A Frequency 50 ~ 60 Hz 50 ~ 60 Hz 50 ~ 60 Hz 50 ~ 60 Hz LED Consumption 40.54 W 34.75 W 28.96 W 23.17 W Power Consumption 52 W 45 W 37 W 30 W Inner-Power Spec.Power Supply Voltage 12～28V 12～28V 12～28V 12～28V Power Supply Current <5A <3A <2.5A <2A Power Consumption 52W 45W 37W 30WFor Solar ApplicationSolar Power Requirement 160W 140W 120W 90W Optical Spec.Operating Life 20,000 hours 20,000 hours 20,000 hours 20,000 hours Luminous Flux(typ.) 3120 lm 2,700 lm 2,220 lm 1,800 lm Environment Spec.Operating Temperature -20~50 o C -20~50 o C -20~50 o C -20~50 o C Storage Temperature -40~60 o C -40~60 o C -40~60 o C -40~60 o C Operating Humidity 10~90 % 10~90 % 10~90 % 10~90 % Dimension Spec.Length (mm) 360 360 360 360 Width (mm) 365 315 275 225 Height (mm) 86 86 52 52 Suggestion Install HeightHeight(meter) 6～8 m 5～7 m 4～6 m 4～5 m Install Height Illumination8M 21 17 21 167M 27 2 27 216M 37 28 35 295M 50 41 51 404M 75 61 75 59Front View Back View Side ViewSR-S3-30SR-S3-37SR-S3-45SR-S3-52➢Power saving, Long lifetime➢Waterproofing: IP65 waterproof criterion.➢Modular design、Easy assembly and maintenance.➢Voltage in common use of the world (100 ~ 240 V)➢Well-mixed white colors of which correlated color temperature meet the criteria of DOE.Parameter Value RemarkPower Spec.Power Supply Voltage 100~240VacPower Supply Current < 0.45ALED Consumption 31.5 WPower Consumption 45 WLumen > 2430 lmOptical Spec.Environment Spec.-CondensingFront View Side View Bottom View。