LED高杆灯的应用背景和现状调研.ppt

一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,主要内容 1、高杆灯的应用背景 2、现在高杆灯灯具类型 3、高杆灯常用灯具类型的比较 4、大功率LED高杆灯与高压钠灯灯具具体比较 5、LED高杆灯应用存在的主要问题及解决对策,,1、高杆灯的应用背景 高杆灯：一般指15米以上钢制柱型灯杆和大功率组合式灯架构成的新型照明装置分为升降式高杆灯和非升降式高杆灯它由灯头、内部灯具电气、杆体及基础部分组成一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,,高杆灯的使用范围： 适用于大面积集中照明的场所，如： 城市广场、车站、码头、货场，公路，体育场、立交桥、高尔夫球场,一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,图1.1 深圳聚豪会高尔夫球场,图1.2 某国际机场站机坪高杆灯设计方案,图1.3 某立交桥高杆灯设计方案,一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,,2、现在高杆灯灯具类型 高压钠灯：是一种高强度气体放电灯泡，使用时发出金白色光，由于它具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不诱虫等优点，现在高杆灯广泛应用这种灯具图1.4 高压钠灯灯杆 图1.5 高压钠灯做的高杆灯,金卤灯：是交流电源工作的，在汞和稀有金属的卤化物混合蒸气中产生电弧放电发光的放电灯 。

图1.6 金卤灯灯泡,图1.7 金卤灯应用,一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,无极灯：由于无极灯没有电极，灯管部分不存在与易损元件，整个系统的寿命主要取决于电子镇流器，所以这类灯的寿命非常长，可达到万小时以上特别适用于换灯困难且费用昂贵的场所以及对安全要求及高的重要场所如隧道、交通复杂地带、地铁站、天花板很高的厂房、危险地域照明、大厅、运动场等但这种灯由于设计相当困难在国内应用还不广泛图1.8 无极灯灯泡,一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,图1.9 无极灯的应用,LED灯：这种灯有显著的环保效果，不含毒性物质，也没有紫外线辐射，采用低压供电（6~24），响应时间短等一系列优点，正逐渐得到广泛使用图1.10 LED灯灯泡外形,一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,3、各种高杆灯常用灯具比较 节能环保 高压钠灯：是中气体放电的灯，需要在玻壳内冲入钠汞蒸汽，才能通过电极电离气体，激发可见光 金卤灯：是交流电源工作的,在汞和稀有金属的卤化物混合蒸气中产生电弧放电发光的放电灯 无极灯：是基于电磁感应的原理，使等离子体与电路磁力线耦合，利用套在灯管外面的一对铁芯在灯管内形成感应电流，从而使低压汞和惰性气体的混合蒸汽产生放电，辐射特定波 长的紫外线，再通过荧光粉转化为可见光 LED灯：它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用 。

一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,终上可以看出，现阶段高杆灯用的灯具普遍含有汞的成分在里面，存在着汞污染的弊端，而LED灯则没有这种现象一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,效能方面LED灯泡在效能方面也体现的优越性光通量与及高压钠灯相当的LED灯泡，为什么说它是节能产品 现在我们先看一下目前全球照明所用的几种光源灯具对照表 表1.1 各种灯具效能比较,一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,从上表有效光通量不难看出： LED灯具是金卤灯的1.94～2.8倍，是高压钠灯的1.55～1.7倍LED显色指数高，是高压钠灯的3.5～4倍，照明的目的是为了看清东西，若用LED灯具20lx的照度就可以看清，就不需要再用高压钠灯的40lx 所以，LED灯比高压钠灯节能一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,4、大功率LED高杆灯与高压钠灯灯具比较要满足高杆灯使用要求的灯具一般是高照度、射程远、视宽（MLX）良好的灯具作为高杆灯节能灯具的LED灯和高压钠灯，一般必须得采用大功率以下为LED200与GEPF1000，在高度为30米条件下的实际对比试验汇总： ⑴常态下的测试对比表1.2 常态环境下的测试结果,注： LED200是功率为200w的LED灯GEPF1000是功率为1000w的高压钠灯,一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,对比试验结论：在H30高度，照度对比是LED视宽略小，照度与GEPF基本相同，考虑照度与节电情况综合比对，LED综合优点明显。

一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,⑵雨雾环境下室外30米高度的测试结果表1.3 雨雾环境测试结果（雾透强度20m内可见）,对比试验结论：雾穿透试验中，LED与GEPF的照度差别不大一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,⑶防水性能测试经过4个月6次大雨中的照明防水检验，各灯具的防水性能均为优良结论：经实际测试，防护等级为IP65的灯具均能够达到指标要求一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,⑷ 温度对比试验 灯体连续运行8h温度测试表图1.4 灯体温度对比试验结果 ℃,对比试验结论：灯体温度变化不大（温度集中在发光体或电源上，其中，GEPF光源可达上百度，LED电源板可达几十度）一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,5、LED高杆灯存在的问题和解决对策 （1）LED灯高杆灯的散热 高温对LED灯的影响LED的有效光辐射(发光度和/或辐射通量)严重受其结温影响(参见图5.4)单颗LED封装通常被称为一级LED，而多颗LED芯片装配在同一个金属基板上的LED组件通常被称为二级LED当二级LED对光均匀性要求很高时，结温对LED发光效率会产生影响的这个问题将十分突出。

所以，LED的散热问题亟待解决一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,图1.5 一组从绿光到蓝光以及白光的LED有效光辐射随结温的变化关系,一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,灯节的热量流通方向仔细研究一个典型的LED封装及其典型的应用环境，我们会发现，LED芯片产生的热量基本上是通过一条单一的热流路径“芯片-散热块-MCPCB基板”流出封装如图1.11所示图1.11 二级LED中的结-环境热流路径,一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,强化LED灯节的散热途径 降低产热点与MCPCB的接触热阻采用良好导体铜来连接这两个部分现在市场有热阻值较低的涂层，如奈米砖石散热膏 增加辐射涂层采用一种辐射热量的涂料，能带走可见光波长的热量 MCPCB外的强化传热采用射流冲击传热的方式，把散发到MCPCB外的热量及时带走采用其他形式的强化对流方式，如增加外界流体的流动,一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,（2）眩光和照度不均匀 由于高杆灯采用了大功率灯具，这种照明方式不可避免地会出现眩光太大，干扰居民生活的光污染问题 ；而且由于高杆灯的照明灯具相对集中，也不可避免的产生照度不均匀现象为解决这类问题，可以增加灯泡数量和类型，优化灯泡的布置方式，如采用荷花形的布置形式。

一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,高杆灯的几种灯泡布置,一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,（3）美观和安全要求 高杆灯灯盘方面LED高杆灯的主要重量集中在杆顶的灯盘之上，而且高杆灯的外观也很大程度上由灯盘的外形决定优美得体的灯盘不仅可以减轻对灯杆的风荷载负荷，而且与周围建筑物的谐和也是现代化城镇的一道风景线从风荷载计算，还是使用实践来看，灯盘的直径能小则小，漏空系数能大则大这样，灯盘所受的风荷载作用就小，对杆体和基座的威胁也小 从力学角度分析，即使对于被照区域的照明半径大、照度要求高、布灯多的高杆灯，设计时灯盘的直径一般不要大于杆高的1/7一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,,,,,几种灯盘的设计形式 有蘑菇形、牵牛花形、盘花形、飞碟,一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,高杆灯灯杆方面如果高杆灯出现灯杆振动过大，会使人们见到时有恐惧感，长期过大振动会提前疲劳损坏，特别是过大的振动量和不合适的频率易使照明灯泡寿命降低 所以，高杆灯设计时必须考虑不同地区的风力特征、激励的风谱、如何抗击风振等，要计算它的前几阶固有频率，要使这几阶频率避开风谱的优势频率，避免灯杆振动过大一些行之有效的调谐（TMD）控制理论和技术使用得十分巧妙，可以使本来会振动过大的灯杆减少到允许范围内。

这里提供几类工程应用实例如下图所示一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,图1.12振动拉环式调谐图 1.13 悬臂梁式调谐 1.14 质量弹簧式系统调谐,几种抗振工程应用实例,一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,杆顶的避雷防雷由于高杆灯高度较大，必须在杆顶安装避雷防雷装置，例如避雷针,一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,⑷大功率LED灯泡的生产技术方面做高杆灯灯具的LED灯需要的是大功率灯泡，现在 国内生产企业还达不到要求，主要还需要依靠国外进口国内企业应加大研发这类灯泡的资金和人才投入， 尽快摆脱国外的技术封锁一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,（5）LED高杆灯造价过高LED目前过高的市场价格是阻止它广泛应用的重要原因现在同种功率的LED灯的价格是其他节能灯的几倍甚至几十倍，所以要使LED灯得到广泛应用，应该加大咱们自主研发能力，研发自己生产技术，而不是主要依靠进口一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,（6） 照明集中控制高杆灯一般用于较大场所，而且数量繁多，如果采用人工手动控制需要耗费大量的人力，显然不合适，现在一般采用系统的智能控制。

采用智能照明控制系统，可以使照明系统工作在全自动状态，系统将按先设定的若干基本状态进行工作，这些状态会按预先设定的时间相互自动地切换此外，还可以通过编程随意改变各区域的光照度，以适应各种不同场合要求智能照明可将照度自动调整到工作最合适的水平一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,实际工程案例 昆明铁路集装中心站场区的照明设计 根据场区对光照要求的不同把场区分为值班照明和作业照明值班照明灯要在天刚黑就开启，到第2天天亮时才关闭，照明时间长，而在整个晚上对值班照明灯的亮度要求不尽相同，如果将值班照明灯只采用简单的开关控制（只能按最大容量开启），必然造成能源浪费和运营成本增大，所以在设计中对值班照明灯采用智能照明调控装置进行调压稳压控制，通过调节值班照明回路的电压来控制和调整值班照明灯的功率，可以按需要减少功率消耗，进而节约能源，降低运行成本调控装置如同所示一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,图1.16 昆明铁路集装中心站场智能调控,一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,（7）高杆灯的升降控制 非升降式高杆灯需要使用到工程车，能减少高杆灯的设置难度，但是吊运工程车不容易调遣，而且有些地方工程车不一定进得去，像有些立交桥、广场。

所以，现在这类高杆灯应用较少，而采用升降式的高杆灯 升降式高杆灯这种升降方式能够避免临时调遣工程车，方便灯具的维修，但是这种升降系统加大了高杆灯的重量和对灯杆产生额外的振动，加大了灯杆的强度要求所以，对这类升降系统要经过精确的设计一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,,升降式高杆灯设手动和电动两种升降控制方式，使灯盘 可以安全可靠地降到离地面2.5米处，方便维护工作手动遥控装置引出线的长度为10米，操作人员在5米处遥控灯盘的升降，这样可确保操作人员的人身安 全升降式高杆灯还配备一段备用电缆，当灯盘降至最低位置时，该电缆一端插入电气控制系统的插座内，另一端插入灯盘上的接线盒内，如此就能对灯盘直接供 电，检修灯具一、LED高杆灯的应用背景和现状调研,高杆灯升降系统的设计灯盘的升降系统是由电动机、减速机、传动齿轮、轮轴、钢索和滑轴组组成的卷扬机组卷扬机组电动升降灯盘的过程和灯盘上照明灯具自动启闭都离不开电气控制这两部分的自动控制电路组合在一起成为高杆灯的电器控制系统实例如右图1.17所示1、杆顶三角架2、动滑轮3、卷扬机,。