4.2 LED路灯的部件介绍
LED路灯主要由LED光源(光源模组)、灯壳、电源、灯杆和一些附件组成。LED路灯及智慧灯杆的外形如图4-2所示。
图4-2 LED路灯及智慧灯杆的外形
图4-2 LED路灯及智慧灯杆的外形(续)
智慧灯杆是以路灯灯杆为载体开发出的一种集成各种信息设备技术创新复合应用的智慧路灯产品,具备智慧照明、蓝牙通信、Wi-Fi热点、Wi-Fi探针、4G覆盖、环境信息采集(如风向、风速、温度、湿度、气压、PM2.5等气象环境传感器)、安防、道路监控、信息发布、应急、可视广播及电动汽车智能充电桩等多种功能。LED路灯采用了抗紫外线的耐候光学PMMA透镜,可适应不同气候条件。这种智慧路灯可选用科锐、飞利浦等品牌的LED芯片及英飞特、茂硕、明纬等品牌的恒流驱动电源,效率高,寿命长。
目前,一部分智慧灯杆在完成其基本照明功能的同时还可以承担其他公共服务功能,其功能有智慧照明、智慧安防(如视频监控、一键报警、公共广播)、信息交互、无线通信(如公共Wi-Fi和4G微基站)、智慧能源(如汽车充电桩)、智慧感知(如环境监测)、智慧市政(如井盖管理、垃圾桶管理)等。
LED路灯通过ZigBee无线通信方式来实现0~10V智能调光、开关控制和灯具故障自动检测与定位的功能。
1.外形结构
LED路灯在散热方面采取了空气对流型腔式铝质散热器的设计方案,散热器有上下两层散热面,散热面中间由多条立筋连接,前后通透,这加强了腔内的空气流通,有利于热量的排出,从而有效地提高了LED光源的热传导效率,确保了大功率LED光源或集成光源的安全工作温度(65℃以下)。
人们在风洞内进行风荷载试验时,应在测试风速为35m/s的条件下,将LED路灯试件的灯柱安装在风洞内,使LED路灯分别在宽面迎风及窄面迎风的状态下进行测试,观测试件有无变形、松动、破坏、振动等现象。
2.LED集成光源
LED 集成光源是把若干颗小功率的 LED 光源集成到一个支架上得到的光源,采用了高品质的LED芯片。人们可在组装产品时通过导热硅胶直接将LED集成光源在铝质散热器上旋紧,从而有效地使LED集成光源与铝质散热器紧密地融为一体,极大地提高了LED集成光源与铝质散热器之间的热传导效率,有效地保证了LED集成光源的使用寿命,使单颗LED或集成光源的亮度达到100lm,并且有多种色温可选择,以满足不同场合对不同色温的需求。
3.LED路灯电源
LED路灯电源的电路为AC 85~265V的宽电压输入驱动电路,其精准的恒流输出使每颗大功率LED光源工作在恒定不变的额定电流下,并使电路中线路损耗和老化系数减小、电转换效率≥85%,还确保了LED光源的使用寿命。LED路灯电源模块不仅要按照上述要求进行设计,其所用的具有恒压输出功能、恒流输出功能或两者功能兼有的控制装置应按照GB 19510.12—2005、IEC 61347-2-13:2014安全标准来检验。仅具有控制LED亮暗、闪动、色温等逻辑变化功能的控制装置应按照 GB 19510.12—2005、IEC 61347-2-11:2017 安全标准来检验。兼有上述两种功能的控制装置应按照 GB 19510.12—2005、IEC 61347-2-13:2014 安全标准来检验,防护等级为 IP67,防雷击浪涌保护为 2kV(线-线)和4kV(线-地)。
注意
① LED路灯电源应符合IEC 61347-2-11:2017《灯具控制开关 第2-11部分:对用于光源设备中各种电子电路的特殊要求》、IEC 61347-2-13:2014《灯的控制装置 第2-13部分:LED模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求》、GB 19510.12—2005《灯的控制装置 第12部分:与灯具联用的杂类电子线路的特殊要求》。
② 差模条件下间接雷电能量会损坏户外LED照明装置是指LED灯具的L-N或L-L接线端子之间的高电压瞬变或高电流瞬变会损坏电源模块或LED模块中的元器件。
③ 共模条件下间接雷电能量会损坏户外LED照明装置是指LED灯具的L-G(地)或 N-G(地)接线端子之间的高电压瞬变或高电流瞬变会破坏电源模块或 LED 模块中的安全绝缘,包括铝基板的绝缘。
④ LED路灯电源间接雷击感应浪涌测试要求:共模1kV,差模2kV,CLASS B;共模2kV,差模4kV,CLASS R。
⑤ 在LED路灯输电前端加接独立防雷器。LED路灯电源防雷应按国家相关设计标准GB/T 17626.5—2008《电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验》设计。
⑥ LED路灯的安规标准有GB 19510.1—2009《灯的控制装置 第1部分:一般要求和安全要求》、GB 19510.14—2009《灯的控制装置 第14部分:LED模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求》、GB 7000.1—2015《灯具 第1部分:一般要求与试验》、EN 61347-1:2015、EN 61347-2-13:2014、UL 8750《用于灯具产品的发光二极管光源 安全通则》、UL 1310《二类电源》、UL 1012《非二类电源》、UL 60950-1《信息技术产品安全:通用要求》。
⑦ LED路灯电磁兼容标准有GB/T 17743—2017《电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法》、GB 17625.1—2012《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)》、EN 61000-4-2、EN 61000-4-3、EN 61000-4-4、EN 61000-4-5、EN 61000-4-6、EN 61000-4-8、EN 61000-4-11、EN 61000-3-3:2013、EN 6115000-3-2:2014、EN 61547:2009、EN 55015:2013。
⑧ 目前有一些LED路灯电源生产商利用红外控制器进行对输出电流的大小进行调节。
⑨ LED路灯试验项目实现了光、色、电、热、可靠性、安全、电磁兼容、有害物质、通信协议的全覆盖。
4.光源模组
光源采用模组化设计方案,实现了地面照度与功率的最佳匹配,并通过增减光源数量满足了不同的路面宽度和照度要求,达到了既满足城市的照明要求又不浪费电能的目的。光源模组即LED灯珠、电路板、防水胶圈、散热器、透镜及防水对插线组装成的一个模组。人们将不同数量的模组安装到结构件上,可组装成不同功率的LED路灯。各厂家的模组尺寸不同,功率也不同。光源模组采用1~3W的灯珠作为光源,常用的灯珠有大功率仿流明、XPE、XBD、COB、日亚SMD3030、飞利浦LUXEON M、CREE-XTE、大功率3535等类型的灯珠。根据灯具外壳的大小,模组个数可随意调整安装,以满足不同区域的照明要求。模组光源功率有20W、24W、28W、30W、40W、45W、50W等,可以和LED路灯、LED隧道灯、LED投光灯、LED泛光灯等配套使用。LED路灯模组的外形如图4-3所示。目前也有不用电源的LED模组,如首尔半导体生产的交流模组Acrich2,不过这种LED模组在安装时要外接防雷装置。目前LED路灯主要采用LED模组的方式。LED路灯模组散热器的外形如图4-4所示。
图4-3 LED路灯模组的外形
LED路灯模组越来越规范化,提供了标准化LED接口。佛山宝盈利五金制品有限公司生产的LED路灯,符合CSA联盟标准CSA 016-2015《LED照明应用与接口要求:非集成式LED模块的道路灯具/隧道灯具》及CSA 022-2015《LED照明应用与接口符合性测量方法:非集成式LED模块的道路灯具/隧道灯具》。
图4-4 LED路灯模组散热器的外形
注意
LED路灯一般由主体外壳、安装柄、透明面板、密封圈、反光片、透镜、铝基板组成,或者由散热器、PC透镜、角度调节、路灯杆连接座、硅胶圈、铝基板、304不锈钢螺丝组成。
5.智能LED路灯控制系统
智能LED路灯控制系统不仅实现了功能模块化、信息化、系统智能化,还将节能减排量作为重要的功能指标。一般路灯照明系统通过定时控制来实现系统的节能省电,而智能LED 路灯控制系统可进行智能控制(夜深或节假日时可自动延长照明时间并提升照明亮度),这也是智能LED路灯控制系统的出众之处。智能LED路灯控制系统主要依靠中心控制平台与智能 LED 路灯(电源模块+LED 路灯+通信模块)两部分,同时还要与计算机系统结合。
注意
① LED电源由电力载波通信模块和灯检测模块(反馈功能 模块)组成,具有电力线载波(PLC)通信的功能,能通过供电电力线与集中器保持互通,从而接受和执行各种指令,并将执行结果和数据送回集中器。
② 电力线载波是电力系统特有的通信方式,电力线载波通信是利用现有电力线,通过载波方式将模拟信号或数字信号进行高速传输的技术。其最大特点是不需要重新架设网络,只要有电线,就能进行数据传递。
③ 电力线载波通信或 ZigBee 单灯通信均需选配单灯集中器。电力线载波通信在安装前要对漏电严重或外接大量其他用电设备(如交通信号灯、公交站亭等)的路灯线路进行载波信号的通过测试。
④ 单灯控制器兼容电力线载波、ZigBee无线短距、NB-IoT窄带物联网直通等各种通信方式,它可根据路灯线路和使用环境灵活选配最适合的通信方式。
⑤ 智能 LED 路灯控制系统可以对主道开灯、辅道开灯、主辅全开、主道调光、辅道调光和主辅调光等模式进行控制,并具有异常开灯或关灯、灯具故障、通信失败等报警功能。