大功率LED照明灯具性能研究文献综述.doc

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1、大功率LED照明灯具光学性能研究班级：电子科学与技术08-1班姓名：刘英超学号：200811010126文献综述题目大功率LED照明灯具光学性能研究学生姓名刘英超专业班级电子科学与技术08-1班学号200811010126院（系）技术物理系指导教师(职称)运高谦（讲师）完成时间2012年6月1日6大功率LED照明灯具光学性能研究班级：电子科学与技术08-1班姓名：刘英超学号：200811010126大功率LED照明灯具光学性能研究本文通过对大功率LED在城市照明灯具设计应用中遇到的实际问题的详细分析，结合LED领域的技术现状和行业特性

2、，讨论了LED灯具设计时拯待解决的系列问题。建议在加强行业合作和标准规范的同时，灯具制造企业对灯具进一步合理科学的优化设计时，必须依赖于LED研制单位，力求在LED封装时,能够在思路上大胆创新，除了提高发光效率，在光学特性和结构方面能为灯具设计者考虑得更多，这样才能从根本上解决实际问题。以期共同克服制约LED应用和发展的瓶颈,共同推动LED照明产业的更加繁荣。1大功率LED照明灯具的现状和优势人类照明的光源先后经历了白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯三个时代。LED作为第四代新光源[1]，具有发光效率高、耗电量少、使用寿命长、安全可靠性

3、强，环保等优良特性。许多城市已经利用LED光源照明技术在城市灯光环境建设中，产生了良好的效果，像护栏照明、广场照明、庭院照明、投光照明、水下照明等系列。由于LED光源的显著优点和白光LED技术的日臻成熟，LED光源城市道路照明系统有着广阔的应用前景。对节省建设资金，缓减用电矛盾，构建节约型社会具有重大意义[2]。(1)节能，安全性高：LED光源如果设计合理，很大程度上可以直接解决传统球状光源必须依靠光发射来解决的二次取光及光损耗问题。所以灯具反射损失低，灯具整体光效高，如果采用PWM数字调光系统，更省电；目前白光LED的发光效率约为8

4、0lm/W，较传统高压钠灯可以节电50%~60%。如果和太阳能系统直接配套，无需额外的逆变、转换过程，能达到最大的能源利用率。(2)低维护成本，安装维护简便:如果灯具整体设计合理，大功率LED光源理论上可以正常使用10年不用更换，而传统高压钠灯平均1年半就要更换一次，所以可以大大降低维护成本。同时采用LED路灯除了在单灯成本及最初安装的造价比高压钠灯高外，在铺设成本、耗电成本及寿命方面均大大优于高压钠灯。由于驱动电流小、电缆、变压器和工程费用也相应的减少。(3)显色性佳，配光容易：LED的显色指数高(75~90)，基本上接近自然光。光

5、色可以人为控制，可以通过配光满足不同照明领域的需求。对光照射区域的光色均匀度可控，能够避免传统光源单调色的现象。6大功率LED照明灯具光学性能研究班级：电子科学与技术08-1班姓名：刘英超学号：200811010126(4)环保，便于管理：LED光源无辐射，更不会造成光污染；使用寿命长，不需要经常进行更换，管理维护方便[3]。2现阶段LED灯具性能上的缺陷(1)发光效率较低，亮度不足，灯具的成本高：目前虽然试验室水平大功率白光LED的发光效率已经超过了100lm/W，但量产的、性价比高的大功率白光LED发光效率还在80lm/W左右，在

6、灯具设计中如果要提高整体的灯具亮度指标，势必要增加LED的数量，从而增加灯具的成本[4]。(2)地面对LED光的反射率低：由于目前白光LED光谱特征,路面及周边物体对其反射率低，特别是沥青路面，虽然地面的照度指标能达到要求，但路面的亮度较低，与钠灯的黄光相比，这是它的一个弱点。输出功率及光通量的提高要从大功率白光LED的外延技术、芯片工艺等基础层次进一步提升。(3)当前技术下LED的光通量还不够大，光效太低，色温不易控制，造成灯具的整体品质难以保证；灯具的稳定性，可靠性难以保证；有效光的照明角度偏小、分布不均匀，光学、散热设计复杂[5

7、]。3大功率LED在灯具设计中面临的技术问题从目前市场上的LED灯具的分析结合实际的设计过程，大功率LED灯具目前存在的制约其应用的主要技术难点有以下几个方面。这也是灯具制造企业和LED研制单位共同关心的关键问题。3.1二次光学设计难度大LED照明属于点光源，因此其光学设计，包括初级透镜或反光装置的设计和二次光学的设计等是一大应用难点[6]。LED路灯存在的特殊要求主要是LED光强和发光角度的设计，多颗LED组合时，必须考虑出光照射的区域。由于LED的光辐射形式有朗伯型、侧射型、蝙蝠翼型和聚光型几种。在道路照明领域，根据设计经验朗伯型

8、和蝙蝠翼型比较适用，通过合理的二次光学设计，能使LED的光照范围、配光曲线基本上符合道路照明的需求，但是很难做到理想化[7]。图1和图2的光学结构为目前路灯普遍采用的二次光学设计方案，但在细节上均存在着光损问题和路面分布