LED路燈照明系統 經得起環境考驗 | 環境資訊中心

LED路燈照明系統 經得起環境考驗

2008年11月27日
作者:管新寧(鑫源盛科技技術總監)

全球能源環保危機導致天變地動,吾人均迫切了解尋求綠能與節能科技之重要,適逢LED照明產業興起,大量科技公司投入此新興產業,由於LED照明信賴性能標準未能即時訂定妥為規範,導致大量產品無法通過考驗嚴重光衰收場,實因無設計理論性研究為檢視支柱,因而造成使用業主疑慮,推遲了產業發展時機。謹此淺談高性能LED路燈多項元件至燈具系統各項重要技術指標規格數據論述供先進參考。

一、LED晶片&封裝元件發光效率關鍵技術指標:

首要之LED晶片&封裝元件關鍵技術美、日廠商均已量產突破發光效率100~120 lm/W以上,超越傳統最高效率的HID光源(發光效率90~110 lm/W),燈具照度提升至≧60 lm/W,滿足道路照明壽命長光衰低符合國際標準平均照度達25~40Lux規格與節能50~80%需求。

二、LED發光效率VS.溫昇與壽命規格關鍵技術指標:

其次檢視CREE或Osram LED發佈數據其晶片PN結工作溫度 Tj<85℃方能確保工作壽命達50000小時,且晶片PN結至本身導熱片(Tjs)溫升為ΔT=6~15℃之間,另外LED光效率與工作溫度成反比性能特性,每昇高10℃導致光衰5~8%並且壽命減半的嚴重後果,與一般宣傳LED可工作於100℃壽命可達10萬小時以上的觀念相去甚遠。

三、LED路燈系統熱傳散熱VS.環境溫度關鍵技術指標:

因此燈具系統工作溫度不得高於85-10=75℃,工研院LED道路照明示範燈具規範規定耐久性試驗環境溫度為60℃因此路燈散熱系統溫昇必須小於ΔT≦15℃,以本公司150WLED路燈為例熱傳散熱系統溫昇測試低達ΔT≦12~15℃,計算其熱阻值Tr=0.08~0.1℃/W,而一般設計系統溫昇測試ΔT≒30~40℃,計算其熱阻值Tr=0.2~0.26℃/W,壽命將縮短2倍且光衰15%以上。另外以350W LED燈具測試其散熱系統溫升仍能達成ΔT=15℃,熱阻值 Tr=0.04℃/W優質產品。

四、LED路燈系統熱傳散熱方法關鍵技術:

電子機器設備熱傳散熱方法有適用於小功率低階自然散熱方法,目前MR16/PAR30由3~100W產品系統溫昇已高達30~40℃。若超過100~250W仍使用自然散熱方法設計,則必須耗費大量鋁合金材料增加導熱量和超大的熱交換面積,體積重量15~30Kg不等。僅鋁合金材料成本即增加30~70美金;如改用電腦CPU等高階產品使用10倍於自然散熱之主動強制散熱方法,高效率軍規微型風扇壽命保證5萬小時IP65防水防塵等級,燈具系統溫昇低達ΔT≦12~15℃,與自然散熱方法比較降溫達20℃以上。壽命將增加2倍且光效率亮度增加15%以上。

五、LED路燈系統可靠性、耐久性 環境適應性能測試指標:

一般產品設計均未考慮到落塵防護系統,必需完全防止砂塵暴、重力落塵堆積於朝向天面散熱結構,導致熱累積無法發散,LED光衰及過熱燒毀之致命問題;吾人可設計採用散熱結構朝向地面徹底解決。並須長期在60℃沙漠高溫下仍然正常工作。其他抗鹽霧測試等等,經戶外測試時間 15000 Hr.後,光衰<10%良好狀況。主幹道路照明光學設計達到世界國家標準,10米高燈杆必須平均照亮橫幅40米長型路面,解決高難度光學鏡片設計,達到高寬比1:4之要求。

核心燈芯技術模組輕巧化,不需依賴燈殼做為散熱體,因此燈體外型設計可任意變化形狀,達成各城市美觀特色。

※ 本文同步刊登於工商時報Lighting光電專刊