中華燈作為城市道路照明的傳統(tǒng)燈具，其外觀大方得體，富有中國文化特色。廣泛應用于市政工程、園林亮化工程、廣場等戶外照明工程。中華燈采用的光源多為普通節(jié)能燈，無極燈和高壓鈉燈，隨著LED技術(shù)的發(fā)展，突顯出中華燈傳統(tǒng)光源的低發(fā)光效率，低顯色指數(shù)和高維護成本等方面的劣勢。為了解決中華燈耗能高、照明功能弱的問題，在不改變中華燈的外形的前提下我們做了一些探索，取得了較好的效果。
本文通過對唐山市中華燈光源的研究和應用，設計出了兩款專門用于替換傳統(tǒng)光源的LED燈具。1）新型中華燈中心光源，可實現(xiàn)多角度調(diào)節(jié)，滿足不同道路照明需求的LED燈具。該燈具通過調(diào)節(jié)，可適用不同大小的中華燈，實現(xiàn)對中華燈改造的全面覆蓋。2）可倒置安裝且四面發(fā)光的LED球泡燈。該球泡適用于中華燈周邊空間體積較小的球型燈罩內(nèi)，通過結(jié)構(gòu)的設計，克服了散熱效率低和出光效果差的問題，滿足熱流由下向上自然運動的同時，減少光線向上方的輸出，減少光線浪費，保證了燈泡的壽命。
二、燈具開發(fā)
1）新型中華燈中心光源
燈具主要構(gòu)成：TGPOSCOLED路燈模組，Bayer PC透鏡，ALDC12.1壓鑄鋁，驅(qū)動電源，IP68防水接線器。燈具的防塵防水等級達到IP65級。該燈具可根據(jù)華燈內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度可調(diào)±300mm，前后可調(diào)±50mm，左右可調(diào)距離±100mm，左右旋轉(zhuǎn)±45°。根據(jù)車道數(shù)的不同，可單獨旋轉(zhuǎn)每排模組角度，范圍在0°至90°（燈具結(jié)構(gòu)示意見圖1）。并能夠根據(jù)亮度需求，進行多種功率組合選擇，達到節(jié)能效果。燈具的發(fā)光效率可達120lm/W。
圖1 燈具結(jié)構(gòu)圖2光型
圖2為分光光度計測試后得到的燈具的光型圖，采用路燈專用的蝙蝠翼型透鏡，很大程度提高了照射的均勻度和光利用率。
圖3 光通量變化曲線
圖3中對燈具進行了密閉空間的高溫高濕測試，測試條件為60℃/90%濕度，測試6000H后，光通量維持率在97%以上，有效保證了改造后燈具的壽命。
2）LED燈泡燈
針對中華燈球形內(nèi)部密閉空間影響球泡燈散熱的問題，研究開發(fā)了一款36W專門用于球型燈罩內(nèi)部的LED燈。該燈具在散熱方面做了嚴格的散熱模擬實驗，采用獨特的上下導通的大散熱面積結(jié)構(gòu)，為熱流的流動和擴散提供了最佳通道，使燈罩的空間溫度快速平衡，降低燈具本體溫度。且采用E40燈頭，使安裝維護更加簡易。
圖4 燈泡散熱器圖5 燈泡
通過表格1的模擬結(jié)果顯示，LED結(jié)溫和電源的關(guān)鍵器件IC溫度分別為79℃和91℃，遠低于LED和IC可耐受最高溫度。接下來對制作出的實際樣品進行測試，結(jié)果顯示樣品測試溫度與模擬溫度吻合，同樣遠遠低于LED和IC可耐受最高溫度。
表格1 EFD軟件計算結(jié)果
※Tc : IC Case top, Ts : LED Solder，IC最大溫度 120℃，LED最大溫度 105℃
圖6Light Tools軟件模擬結(jié)果
通過Light Tools對該球泡燈安裝在霧面燈罩內(nèi)進行了軟件計算，圖中顯示向上和向下出射的光線明顯少于四周的出射的光線，因此該結(jié)構(gòu)的燈具具有很好的光線利用率。
三、應用
圖7唐山市開平區(qū)中興道改造前后對比
表格2 改造前后照度和均勻度對照表
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參數(shù) |
改造前 |
改造后 |
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最小照度 |
2.0 lx |
15.4 lx |
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最大照度 |
8.0 lx |
28.6 lx |
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平均照度 |
5.0 lx |
25.0 lx |
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均勻度 |
0.4 |
0.62 |
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功率 |
1800W |
774W |
圖7為應用效果圖，表格2為改造前后照度測試數(shù)據(jù)。平均照度由改造前的5 lx變?yōu)楦脑旌蟮?5 lx，照度均勻度提高了22%，同時節(jié)能達57%。
四、結(jié)論
本文通過對中華燈中心光源和周邊球型光源的研究，開發(fā)出具有多種可調(diào)功能的LED路燈光源和適用密閉空間的LED球泡燈光源。多適用能力的LED路燈光源的應用，不僅降低生產(chǎn)開發(fā)成本，同時滿足了不同道路的需求，獨特的路燈模組透鏡的應用和老化測試結(jié)果顯示，其具有與戶外LED路燈同樣的照明均勻度和壽命；具有獨特散熱結(jié)構(gòu)的LED球泡燈光源應用，使熱量通過散熱器有效快速的擴散到周圍，球型燈罩內(nèi)的溫度快速達到平衡，有效的保證了較低結(jié)溫，提高LED球泡燈的壽命，四面發(fā)光的光源結(jié)構(gòu)，減少向上無效光線的比率，且采用E40燈頭，便于安裝和維護。
