에너지 절약형 램프를 구입할 때 주의해야 할 점은 무엇인가요?
도로 조명 기구에 LED 광원을 사용할 때 주의해야 할 사항
위 안치
국가 전기 광원 품질 감독 검사 센터(상하이) 국가조명품질감독검사센터(200012)
요약: 우리나라 계획경제의 산업배치 영향으로 실무자들 사이에서 LED 전문지식과 조명기기에 대한 종합적인 지식이 대중화되지 못하고 있다. 실제 디자인으로 이어졌고
응용 분야에서는 LED의 특성을 바탕으로 장점을 살리고 단점을 회피하는 응용 제품은 없으며, 불합리하고 자격이 없는 응용 제품이 많이 등장했습니다. 이 기사에서는 LED 조명 기구를 도로에 적용할 때 발생하는 현재의 문제점을 분석하고
또한 업계에서 참고할 수 있도록 문제 해결을 위한 아이디어와 사례를 제공합니다.
키워드: LED 광원 도로 조명 디자인 초점
LED는 새로운 고체 광원으로 생산 공정 및 제품에 오염이 거의 없으며 진동을 두려워하지 않으며 0~100 연속 디밍을 쉽게 달성하고 안전한 초저전압에서 작동할 수 있으며 스위칭 상태에서 지속적으로 작동할 수 있고 광 출력은 방향성이 있습니다. 현재 우리나라 조명 산업에서 화제가 되고 있는 많은 고유한 장점과 심지어 세상. 실무자들의 지속적인 노력을 통해 일반 조명 작업 조건에서 조명용 백색광 LED(구동 회로 포함)의 현재 시스템 효율은 40lm/w에 도달했습니다. 또한 조명용 LED의 제조 비용도 크게 낮아졌습니다. 조명용 LED는 이미 일부 조명 분야에 적용할 수 있는 상업적인 조건을 갖추고 있습니다.
그러나 우리나라 계획경제시대 이후 수년간의 산업구조 분포로 인한 상황으로 인해 현재 조명용 LED를 제조하는 산업군들은 조명에 대한 기본지식과 요구사항에 대한 이해가 부족한 경우가 많다. 조명생산그룹 역시 조명용 LED의 특성에 대한 심층적인 이해가 부족한 경우가 많으며, LED의 특성을 디자인과 응용에 충분히 활용하지 못하고, 장점을 활용하고 약점을 회피하는 경우가 많습니다. 조명 LED를 조명 장치에 잘못된 디자인으로 적용하면 불합리한 오류가 발생합니다. 이 기사에서는 도로 조명 기구에 LED 조명을 적용할 때 현재 직면하고 있는 몇 가지 주요 문제에 대해 다음과 같은 통찰력을 제공합니다.
1. 도로 조명기구에 사용되는 LED의 장점
1. 일반 도로 조명기구의 현황과 불량
도로 조명기구에 흔히 사용되는 광원은 고압나트륨램프나 메탈할라이드램프인데 이 두 광원의 가장 큰 특징은 아크관이라는 점이다. 빛을 방출하는 것은 크기가 작고 다음과 같이 구성됩니다. 작은 크기의 아크 튜브는 큰 광 출력을 생성하고 높은 광 효율을 갖습니다. 전자는 지원 전기 제품을 포함하여 110lm/w에 도달할 수 있고 후자는 지원 전기 제품을 포함하여 80lm에 도달할 수 있습니다. /w. 그러나 이러한 유형의 광원을 도로 조명기구에 사용할 경우 빛의 약 40%만이 유리 커버를 통해 직접 노면에 도달하고 나머지 빛은 램프 반사경을 통해 램프 외부로 투사됩니다. 이러한 유형의 광원을 가진 램프는 일반적으로 사용됩니다. 기본적으로 두 가지 단점이 있습니다. 첫째, 램프의 직접 조명 방향의 조도가 매우 높으며 이 영역은 분명히 2차 도로에서 50lx 이상에 도달할 수 있습니다. 과도하게 조명되고 두 램프의 교차점의 조명은 램프만 있습니다. 낮은 조명은 40~20입니다. 둘째, 이러한 유형의 램프의 반사판 효율은 일반적으로 50-60에 불과하므로 광 출력의 약 60%가 램프에 있으며 40-30%를 잃은 후 도로에 투사됩니다.
이러한 램프의 전체 효율은 일반적으로 70 정도입니다(국제적으로 유명한 브랜드의 도로등만 효율이 80에 도달할 수 있음). 위에서 언급한 과조명 영역의 과도한 조도 또한 쓰레기. 위에서 언급한 전통적인 도로 조명 기구를 종합적으로 분석한 결과 종합 유효 조명 효율(과도한 조명 제외)은 50에 불과했습니다. 위와 같은 이유로 현재 우리나라 2차 간선도로의 조명 효과(도로 조명 및 조명 균일성)는 기본적으로 CJJ45-2006, CIE31 및 CIE115 표준 요구 사항을 충족하지 못합니다.
2. LED 광원을 사용한 도로 조명기구의 배광 현황
현재 도로 조명기구에 사용되는 가장 일반적인 형태의 LED에는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 하나는 전통적인 도로 조명기구를 사용하는 것입니다. 내부에는 거의 평평한 장착 표면(또한 반사 표면)에 매트릭스 LED가 설치되어 있습니다. 이 설계 방법으로는 램프의 좋은 배광을 얻는 것이 불가능합니다. 다른 유형은 여러 개의 LED를 원형 영역(영역 직경 약 30mm~40mm)에 통합하여 이 작은 영역의 광 출력 밀도가 고강도 가스 방전 램프의 광 출력 밀도에 가깝도록 하는 것입니다. 그러나 이 설계 방법을 사용하는 램프의 분포 광도는 기존 도로 조명 램프보다 좋지 않으며 작은 면적에 고밀도 LED를 통합하기 때문에 열 방출이 적습니다. LED의 품질이 좋지 않아 LED의 성능에 영향을 미칠 뿐만 아니라 광효율도 LED의 수명에 영향을 미치는 경우가 많습니다.
3． 조명 LED의 특징 및 응용
현재 조명 LED의 가장 큰 특징은 방향성으로 빛을 방출하는 능력입니다. 왜냐하면 대부분의 전원 LED에는 반사경이 장착되어 있으며 이러한 반사경의 효율성은 명백하기 때문입니다. 반사경보다 높음 등기구의 효율성. 또한, LED 광효율 검출에는 LED 자체 반사경의 효율도 포함되었습니다. LED를 이용한 도로 조명기구는 LED의 지향성 발광 특성을 최대한 활용하여 도로 조명기구의 각 LED가 조명된 노면의 각 영역에 직접 빛을 발산한 후, 보조 배광 분포를 이용해야 한다. 도로 조명기구의 매우 합리적이고 포괄적인 배광을 달성하기 위해 램프의 반사경을 사용합니다. 도로 조명 설비는 CJJ45-2006, CIE31 및 CIE115 표준의 조명 및 조명 균일성 요구 사항을 충족해야 하며 더 나은 구현을 위해서는 3차원 배광 기능이 포함되어야 합니다. 반사경과 적절한 빔 출력 각도를 갖춘 LED는 우수한 기본 배광 기능을 갖습니다. 램프는 가로등의 높이와 노면의 폭에 따라 각 LED의 설치 위치와 빛의 방향을 설계함으로써 우수한 2차 배광 기능을 구현할 수 있습니다. 이 유형의 램프에 있는 반사경은 도로 조명의 균일성을 향상시키기 위한 보조 3차원 배광 방법으로만 사용됩니다.
저자는 2006년 9월 말 상하이조명협회가 주관한 웨이하이시 2차 도로에 LED 광원램프를 이용한 테스트로드 승인에 참여했다. 테스트로드의 램프와 레이아웃은 다음과 같다. 위의 원리를 사용하여 설계되었습니다. 현장 측정 결과에 따르면 이번 테스트 로드 구간은 LED의 적절한 방향성 조명 기능을 최대한 활용했으며, 주 조명 방향은 국부적인 과조명을 방지하는 3차원 배광 방식을 채택했다. LED의 특성을 최대한 활용하고 합리적인 배광 방식으로 LED의 광 출력을 최대한 활용하여 광 효율이 HID 광원만큼 좋지 않은 LED 자체의 단점을 보완합니다. 전체 도로 단위 면적은 표준 요구 사항을 충족할 수 있으며, 에너지 소비량은 고압 나트륨 램프를 사용하는 원래 조명 디자인의 에너지 소비량의 약 70%에 불과하여 명백한 에너지 절약 효과를 얻을 수 있습니다.
현재 각계각층의 정부는 에너지 절약과 방출 감소를 적극적으로 장려하고 있으며 실내 조명에는 조명 전력 밀도(LPD) 제한이 시행되고 있습니다. 우리나라 도로조명 에너지절약 인증 기술기준 '도로조명등 에너지절약 인증을 위한 기술요구사항'이 내년 초 완성될 예정이다. 이 기술요구사항은 도로조명 전력밀도(LPD)에 대한 평가요건을 제시하는 부분이다. 도로 표면의 조명 및 조명 조건을 충족시키기 위해 조명 균일성을 전제로 조명 전력 밀도(단위: W/m2)를 최대한 줄여 에너지 절약 목적을 달성할 수 있습니다.
위에서 언급한 LED 도로 조명 기구의 설계 아이디어는 "도로 조명 기구의 에너지 절약 인증을 위한 기술 요구 사항"의 평가 요구 사항을 충족합니다. 현재 캐나다 정부는 도로 조명 전력 밀도(LPD) 요구 사항에 따라 도로 조명 에너지 절약 작업을 시행하고 있습니다. 가까운 미래에 더 많은 국가에서 도로 조명 에너지 절약 작업을 시행할 것으로 예상됩니다. LPD 요구 사항을 준수합니다.
실제 도로 조명 기구 설계에서는 각 LED의 투사 방향을 기본적으로 설정한다는 전제 하에 각 LED를 구형 유니버셜 조인트로 기구에 고정할 수 있습니다. 높이와 조명 폭을 조정하면 구형 짐벌을 조정하여 각 LED의 조명 방향에서 만족스러운 결과를 얻을 수 있습니다. 각 LED의 전력 및 빔 출력 각도를 결정할 때 각 LED의 기본 선택 매개변수는 E(lx)=I(cd)/D(m)2(광도 및 조명 거리의 역제곱 법칙)를 기반으로 계산할 수 있습니다. ) 빔 출력 각도가 가져야 하는 전력과 각 LED의 광 출력은 각 LED의 전력과 각 LED에 대한 LED 구동 회로 출력을 서로 다른 전력으로 조정하여 예상 값에 도달할 수 있습니다. 이러한 조정 방법은 LED 광원을 사용하는 도로 조명 기구 특유의 이러한 특성을 최대한 활용하면 조명 전력 밀도를 줄이고 도로 표면의 조도 및 조도 균일성을 충족하면서 에너지 절약을 달성할 수 있습니다.
2. LED를 이용한 램프 설계의 기타 문제점과 해결책
1. LED의 방열 조건 및 IP 보호
LED의 작동 조건 및 방열은 실제 작동 중 LED의 발광 효율뿐만 아니라 LED의 수명과 직접적인 관련이 있습니다. 실외에서 사용되는 도로 조명은 일정 수준의 방진 및 방수 IP를 갖춰야 하기 때문에 IP 보호가 잘 되면 LED의 열 발산을 방해하는 경우가 많습니다. 이 모순되지만 필요한 두 가지 문제를 해결하는 것은 도로 조명기구를 설계할 때 주의해야 할 중요한 측면입니다. 이러한 측면에서 중국의 도로 조명에 LED를 사용하는 경우가 가장 불합리하고 불합리한 경우가 있습니다. 현재 국내 사용에서 부적격하고 불합리한 상황은 기본적으로 다음과 같습니다.
LED에 라디에이터를 사용하지만 LED 배선 단자와 라디에이터의 설계가 IP45 이상에 도달할 수 없으며 GB7000의 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 5/IEC6598-2-3 표준.
일반 램프 케이스를 사용하고 램프의 광 출력 표면에 직사각형 LED를 사용합니다. 이 디자인은 IP 테스트를 충족할 수 있지만 램프에 환기가 부족하여 온도가 발생할 수 있습니다. 작동 중에 램프 내부 공간이 50℃~80℃까지 상승하므로 LED의 발광 효율이 높을 수 없으며 LED의 수명도 크게 단축됩니다.
램프에 인스트루먼트 팬을 사용하여 LED와 라디에이터의 열을 방출합니다. 공기 흡입구는 램프 아래에 설계되어 빗물 유입을 방지하고, 공기 배출구는 다운 방출 주위에 설계됩니다. LED 광원. 이는 또한 빗물이 들어가는 것을 효과적으로 방지할 수 있습니다. 또한, 라디에이터와 LED(광원 캐비티)가 동일한 캐비티에 있지 않습니다. 이 설계를 잘 수행하면 램프의 IP 테스트 요구 사항을 원활하게 통과할 수 있습니다. (한 회사는 위의 설계 아이디어를 채택했으며 해당 제품도 VDE의 IP65 테스트를 통과했습니다.) 이 솔루션은 LED의 열 방출 문제를 해결할 뿐만 아니라 IP 수준의 요구 사항도 충족합니다. 그러나 겉보기에 좋아 보이는 이 디자인은 실제로는 명백한 비합리성을 갖고 있습니다.
우리나라에서 도로 조명기구가 사용되는 대부분의 상황에서는 공기 중에 날아다니는 먼지의 양이 상대적으로 많고 때로는 매우 높은 수준(예: 모래폭풍)에 도달하기 때문입니다. 조명기구는 정상적인 조건에서 일정 기간 동안만 사용할 수 있습니다. 일정 기간(약 3개월~6개월)이 지나면 내부 라디에이터의 틈이 먼지로 채워져 조명의 효율성이 크게 떨어집니다. 마지막으로, 과도한 작동 온도로 인해 LED의 수명이 크게 단축됩니다. 이 솔루션의 단점으로 인해 램프를 영구적으로 제대로 사용할 수 없습니다.
도로등 LED의 방열 및 IP 보호를 고려하면 보다 합리적인 디자인이 방열 문제의 핵심이며, 냉매 흐름을 위한 얇은 튜브를 사용합니다. 그리고 얇은 튜브에는 냉매가 채워져 있으며, 전열판의 특정 부분이 가열되면 얇은 튜브의 냉매가 빠르게 흘러 열을 빠르게 전달합니다. 좋은 열전도판의 열전도율은 같은 두께의 동판에 비해 8~12배에 달합니다. 가격은 더 높지만 핵심 부품에 사용하면 열을 가하는 노력의 절반으로 2배의 결과를 얻을 수 있습니다. LED의 소산. 두 번째는 램프의 케이싱을 방사체 형태로 디자인하는 것입니다.
현재 대부분의 도로등 케이스는 알루미늄으로 만들어져 있습니다. 램프 케이스 외부를 라디에이터로 직접 사용하면 IP 보호 수준 요구 사항을 충족할 수 있을 뿐만 아니라 라디에이터로 구성된 넓은 방열 면적도 확보할 수 있습니다. 램프 케이스는 먼지가 있을 때 사용할 수 있으며 자연 바람과 비에 의해 세척될 수 있어 라디에이터의 지속적인 효율성을 보장합니다.
2. LED 구동 회로의 효율 및 출력 특성
LED 구동 회로에 대한 LED의 요구 사항은 LED의 접합 전압의 상대적인 변화 영역이 매우 작기 때문에 일정한 전류 출력 특성을 보장하는 것입니다. 작동하면 LED 구동 전류가 기본적으로 일정한 LED 출력 전력을 보장합니다. 우리나라의 전원 공급 전압이 불안정하기 때문에 도로 조명 LED의 구동 회로는 일정한 전류 출력 특성을 갖는 것이 매우 필요합니다. 이를 통해 일정한 광 출력을 보장하고 LED의 과전력 작동을 방지할 수 있습니다.
LED 구동 회로가 정전류 특성을 나타내기 위해서는 구동 회로의 출력단에서 안쪽을 보면 출력 내부 임피던스가 높아야 한다. 구동 회로가 전압 강하, 정류 및 필터링에 이어 DC 정전류원 회로 또는 일반 스위칭 전원 공급 장치에 저항 회로로 구성되면 부하 전류도 이 출력 내부 임피던스를 통과합니다. 유효 전력도 소비해야 하므로 기본적으로 정전류 출력을 충족한다는 전제 하에 이 두 가지 유형의 구동 회로의 효율성은 높을 수 없습니다. 올바른 설계 솔루션은 능동형 전자 스위칭 회로를 사용하거나 고주파 전류를 사용하여 LED를 구동하는 것입니다. 위의 두 가지 솔루션을 사용하면 구동 회로가 우수한 정전류 출력 특성을 유지하면서 높은 변환 효율을 갖도록 할 수 있습니다.
3． 실외 조명 기구의 전자 구동 회로의 낙뢰 보호 유도
현재 우리나라의 도로 조명 기구는 기본적으로 트리거 및 유도 안정기가 있는 HID 광원 모드를 채택하고 있지만 이 모드는 에너지 효율이 낮고 깜박임 문제가 있습니다. 그러나 그 신뢰성은 매우 높습니다. 전자 구동 회로를 사용하는 LED 램프를 실외 조명 상황에 사용할 때 신뢰성을 위협하는 중요한 측면은 낙뢰 유도입니다.
번개의 방출을 조절하는 것은 넓은 스펙트럼의 전파이고, 가공 전원 공급선은 좋은 수신 안테나입니다. 두 개의 전력선에서 수신된 동일한 번개에서 방출되는 전파는 구동 회로에 대한 *** 모드 간섭 신호입니다. 이 *** 모드 간섭은 지상에 수백에서 수천 볼트에 도달할 수 있으며 쉽게 분해됩니다. 드라이브 회로의 EMC 접지 용량 또는 접지(쉘)에 대한 작은 전기 간격으로 인해 드라이브 회로가 손상됩니다.
그리고 우리나라의 전원공급선은 중성선을 접지한 3상 4선 극성 전원공급장치이기 때문에 두 가공전력선의 각 구간에서 낙뢰전파가 감지되는 순간 두 전원 공급선의 접지에 대한 순간 임피던스가 다르기 때문에 두 전원 공급선 사이에 차동 모드 간섭 전압이 생성됩니다. 이 순간 차동 모드 간섭 전압은 수백 볼트 이상에 도달할 수도 있습니다. 이 전압은 종종 드라이버를 고장나게 합니다. 회로의 전력 정류기 다이오드와 인쇄 회로 기판의 서로 다른 극성 전극 사이의 전기적 간격도 드라이브 회로를 손상시킵니다.
이 문제를 해결하려면 LED 구동 회로의 입력단에 배리스터를 설치하고 신속하게 응답하여 차동 모드 간섭을 방전시켜야 합니다.
낙뢰의 유도 간섭은 여러 번 반복되므로 간섭 전압이 높을 경우 배리스터의 순간 전도에 의해 방전되는 전류가 매우 클 수 있으므로 사용되는 배리스터는 빠른 속도를 가질 뿐만 아니라 또한 손상 없이 즉시 수십 암페어를 전도할 수 있는 능력도 있어야 합니다. 배리스터를 사용하는 것 외에도 LED 구동 회로의 입력단은 전도성 간섭(EMI) 보호 기능과 결합하고 복합 LC 네트워크로 설계해야 합니다. 그러면 이러한 LC 네트워크는 내부 EMI가 전력망으로 누출되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 , 또한 내부 EMI가 전력망으로 누출되는 것을 방지합니다. 번개의 간섭 신호는 중요한 억제 역할을 합니다.
또한, LED 구동 회로의 각 회로와 접지 사이의 전기적 간격은 7mm 이상을 유지해야 하며, EMI 보호를 위한 접지 커패시터와 구동 회로의 접지 절연 강도는 다음을 충족해야 합니다. 강화 절연 요구 사항(4V 2750V) LED 구동 회로가 차동 모드 및 최대 모드 낙뢰 유도에 대해 우수한 저항을 갖도록 요구 사항.
결론
LED는 새로운 고체 광원으로서 생산 공정과 제품에 오염이 거의 없고 진동을 두려워하지 않으며 0에서 100까지 연속 조광을 달성할 수 있으며, 매우 낮은 밝기로 조광 가능 전압 하에서 작동하고 스위칭 및 깜박임 상태에서 지속적으로 작동할 수 있으며 지향성 출력 조명과 같은 많은 고유한 장점을 가지고 있습니다. 최근 몇 년 동안 광 효율성과 광색이 크게 발전하여 상용 응용 분야에 진출할 수 있게 되었습니다. 그러나 LED를 설계하고 사용할 때는 LED의 특성을 완전히 이해하고 장점을 극대화하고 단점을 피해야 기대한 결과를 얻을 수 있습니다. 신청 결과.
현재 도로 조명기구에 LED를 적용하려면 방향성 광 출력 기능을 최대한 활용해야 하며 각 단일 LED의 특정 빔 출력 각도와 다양한 광도 출력 및 합리적인 디자인을 활용해야 합니다. 램프의 역할은 3차원 배광을 구현하고, LED의 직사광 활용과 방향성을 극대화하여 LED 방출광을 최대한 활용하고, 도로 조명의 균일성을 유지하며, 국지적 과조명을 방지하는 것입니다. , 자체 발광 효율이 부족한 점을 보완하여 2차 간선 도로에서 단위 면적당 조명 에너지 소비를 고압 램프에 비해 약 30% 줄일 수 있습니다. 조명이 표준 요구 사항을 충족하는 경우 나트륨 램프. 그러나 LED를 주요 도로의 주 조명으로 사용할 경우 현재의 에너지 효율 수준과 출력 광량 수준에는 여전히 많은 격차가 있습니다.
또한, LED를 광원으로 사용하는 도로 조명기구는 IP 보호를 충족한다는 전제 하에 안정적이고 지속적인 방열 효과를 보장하도록 설계되어야 하며 LED 구동 회로는 효율성이 높고 완벽해야 합니다. EMS의 EMI 및 보호 특성. 이러한 특성을 지닌 LED 도로 조명 기구는 우수한 조명 전력 밀도(LPD) 표시를 가질 뿐만 아니라 깜박임 없이 출력되는 빛의 장점을 갖고 있어 움직이는 물체의 조명에 매우 유용합니다.
('China Lighting' 2008.No.7에서 발췌)