1、 引言

　　在全世界节能减排的呼声下，节能浪潮风起云涌，随着半导体科学技术的发展，高亮度发光二极管制作技术取得巨大突破，国家希望推广和采用高光效光源、逐步取代低光效光源，深圳市在 2006 年出台了支持 LED 照明的六项举措，投入资金三千万。政府的宏观调控，为节能产品提供了政策上的支持。众多从事电子、照明的企业纷纷看好 LED 照明市场。光是深圳市已经有九百多家企业投身于 LED 照明事业，形成了一个半导体照明产业链。

　　当前，推行照明节电产品存在的问题突出表现在，技术水平低，产品质量不稳定，寿命短，与国际水平差距较大;生产企业普遍规模较小，工艺落后;照明器具产品结构不合理，原材料和配件的协调发展程度差，不能适应产业化发展的要求;照明器具市场的混乱，低价、低质、假冒、伪劣产品对市场冲击很大。因此，研制高效、节能，品质优良的 LED 照明产品，是每一个研发和生产企业应尽的义务。深圳市华烨新科技实业有限公司经过两年的自主研发，成功的生产了一种智能型 LED 路灯。

　　2 、智能型 LED 路灯的需要解决的问题

　　道路照明的目的是为夜间行车者提供一个视觉安全可靠的条件，高亮度的 LED 路灯，它的亮度必须在符合现有道路条件下，交通安全所必须达到的亮度要求。其发光效率和发光强度能够达到现有道路照明所需要的亮度要求。道路照明自 2007 年 7 月 1 日起实施建设部的行业标准《城市道路照明设计标准》 CJJ45-2006 ，对道路照明照度要求如下表：

　　LED 路灯构造主要由壳体、散热器、开关电源组成。 LED 路灯的智能化核心在于开关电源的设计。目前使用较广泛的 LED 路灯开关电源一般具有整流滤波电路、调整电路、采样电路、过流保护电路和 DC 恒流输出电路。其缺点是：没有自动保护功能。

　　路灯的工作时间一般是晚上六点至早上六点，在深夜用电低谷时，由于发电厂的调控过程差，电网电压会有瞬间升高现象，普通 LED 路灯没有自动高压保护功能，导致 LED 路灯损坏的现象就不可避免;此外，普通 LED 路灯采用大功率 LED 发光二极管串、并联电路，每一串电路没有独立的 DC/DC 恒流控制电路，导致每一串联电路的电流分配不一致，电流大的就容易发热和光衰，影响 LED 路灯的使用效率和寿命; LED 发光二极管的极点温度不能超过摄氏六十度，普通 LED 路灯没有自动温度控制电路，一旦超温就会导致光源熄灭或死灯，对道路安全严重不利;普通 LED 路灯也没有定时限流控制电路，不能最大限度的节约能源。深圳市华烨新科技实业有限公司研发的智能化 LED 路灯，主要解决以下问题：

　　( 1 )、电路的恒流恒压问题

　　LED 发光二极管额定工作电压 3.3V ， 1W 大功率 LED 灯珠的额定工作电流为 350mA 。 LED 的效率和使用寿命与它的工作电源有很大的关系，有些没有设计能力的企业利用提高 LED 的工作电压来换取效率，结果是成 n 次方的比例下降了 LED 的使用寿命。

　　深圳市华烨新科技实业有限公司具有十四年的电源开发经验，在驱动电源设计方面，充分发挥了本企业多年电源研发的特长，电源电路设计为 AC/DC 恒流源，并在每一串供电电路中又采用了 DC/DC 单路恒流方式，确保每一回路的电流和电压恒定在 LED 光源最佳工作点，延长了 LED 光源的使用寿命，延缓了光衰，降低了维护成本。

　　考虑到 LED 路灯工作在夜间高峰时段和低谷时段，在低谷时段，由于发电机的调节能力，电网会产生瞬间高电压， LED 电源很容易烧毁或者造成光源工作在高电压下，而使光源受损，一些电源质量不好的地区(如东南亚地区)，工作电压就可能达到 300V 以上，大大超过 LED 电源标准。据报道，台湾地区已经发生过多起因夜间峰值电压升高导致 LED 路灯损坏的事故。

　　深圳市华烨新科技实业有限公司设计的 LED 照明电源，采用了具有自主知识产权的抗浪涌保护安全措施，能够自动识别电网峰值，并将电源的工作电压设计在 90V-300V ，输出端自动恒压恒流。当电源超过 300V 极限时，电源自动关断，保护 LED 照明不被损坏，当电压恢复正常值以后，电源又自动工作。该保护电路的工作过程是纳秒级的，所以保护发生在瞬间，由于电源本身的储能作用，保护的瞬间 LED 照明不会立即熄灭，人们就不会感觉到光源的变化。保证了道路交通的安全。

　　( 2 )、光通效率问题

　　LED 白光发光二极管的波长，决定了光在穿透空气时受到损失，因此，当前生产 LED 路灯企业都采用了聚光杯等二次光学处理办法，以提高 LED 照明的取光效率，但是，提高取光效率的同时，影响了 LED 照明光束的发散性，使 LED 照明路灯在道路上横向角减小，照度范围达不到普通路灯的要求，使总亮度均匀度降低，在路面上出现连续亮和暗的横斑，俗称斑马效应，司机在行车时看到斑马效应会非常烦躁，对行车安全极为不利。

　　总亮度均匀度 U 0 定义为路面最小亮度 L min 和平均亮度 L αγ 之比：

U 0 =L min /L αγ

　　为保持一个可接受的观察能力， U 0 不能低于 0.4 。建设部标准《 城市道路照明设计标准》 中规定，除了支路以外，所有道路都不得采用非截光型的灯具，实际上，由于 LED 路灯发光二极管设计在平面型基板上，使得 LED 路灯大部分都变成了截光型。使灯具光通角度变窄，加剧了 LED 路灯的斑马效应。

　　深圳市华烨新科技实业有限公司研制的 LED 路灯，在照明设计上充分考虑的道路照明的特点，采用不同角度光源分别排列的方式，以增加在道路面积上的光照均匀性。较好解决了出光率和总亮度均匀度问题，最大限度的将芯片的光束全部收集起来，并通过透镜的几何尺寸，多元化的增大其发光强度，采取了具有自主知识产权的三次光学处理法，并且根据 LED 单灯珠安装的灵活性，通过分点、分角、分类安装法，非常完善的解决了光谱覆盖的有效面积，并达到光线的均匀分布，杆与杆之间无黑影出现。不同杆高配置不同功率的 LED 路灯，有效射程可以达到 12 米，采用不同色问得 LED 灯珠，使道路照明色温保持在 56 千 K ，混合光谱达到 10 勒克斯以上，显色指数 80 以上。。根据测试， 10 米高杆装上深圳市华烨新科技实业有限公司 LED 路灯，垂直地面照度大于 20 勒克斯，平均照度不低于 10 勒克斯，总亮度均匀度 >0.5 ，大大高于一般城市现有道路照明水平，不需要调整灯杆高度和密度。适用于原有道路照明的改造。

　　( 3 )、 LED 散热问题

　　随着半导体工业技术的进步，大功率发光二极管性价比日益提高，大功率 LED 已经在 LED 路灯中占主导地位。大功率 LED 在工作时电能很大部分转换成热能，如果灯具散热不良，内部温度超过 60 ℃， LED 就会加剧光衰，降低效率，甚至停止工作。所以，散热问题是大功率 LED 最难解决的关键。有些企业为了解决散热问题，增加散热面积，大大加大了灯具重量，市场上流行的大功率 LED 路灯重量均比现有路灯增加二至三倍，有的路灯重量达 20kg 以上，对路灯的安全性能极为不利。

　　深圳市华烨新科技实业有限公司经过多方面研究，总结出一套散热方案。利用独特的导热系统，将 LED 发光二极管工作时产生的热量全部导致灯具外壳，利用空气自然对流的方式，取得良好的散热效果。据测试，华烨研制的 LED 路灯，点亮一小时以后已经达到热平衡，灯具内外温差小于 10 ℃，内部最高温度不大于 50 ℃，点燃 10 小时以后最高温度下降 3 ℃以上，电路中设计有温度控制电路，当温度探测器监测到 LED 发光二极管工作温度邻近极限值，电路自动降低其工作电流，待工作温度下降后自动恢复，降低工作电流的指令由 CPU 控制，所以路灯照度并不会有较大损失，保证灯具工作的安全和道路行车安全。

　　( 4 )、安全问题

　　深圳市华烨新科技实业有限公司设计的 LED 路灯在结构设计方面充分调研了路灯设计的要点，由于路灯是悬臂结构，在自然环境下，受到风的剪力，高空悬挂，结构安全是第一位的。所以，尽量简化结构，设计为流线型，以减少风阻，增加雨水的流速，并注意减轻重量，一是节约有色金属，二是减少自重所带来的应力问题，增加道路照明的安全性。

　　3 、深圳市华烨新科技实业有限公司生产的 LED 路灯简介

　　深圳市华烨新科技实业有限公司是深圳市政府重点扶持的高科技民营企业。是一家集研发、生产电源适配器、 LED 照明恒流电源以及 LED 节能照明灯具为一体的高新技术企业。曾多次荣获省市、部委最具成长民营企业、优秀民营企业、行业信誉质量示范企业等荣誉称号，为深圳市电子商会常务理事单位。总部位于深圳市福田保税区市花路盈福高科技大厦 A 座 7 层，办公面积达 3000 多平米，本部设四中心二院：行政中心、财务中心、营销中心、计划物控中心、半导体照明研究院、开关电源研究院。自 1994 年成立以来，秉着 诚实、敬业、求实、创新 的经营理念，坚持科学化、人文化的管理，努力开拓，不断创新，企业实力日益壮大。

　　深圳市华烨新科技实业有限公司拥有一支高素质的研发队伍和一批具有较高生产、质量管理水平的管理骨干。公司的研发与创新始终走在技术的前沿。在产品研发上屡创佳绩，因此赢得了众多著名品牌厂家的关注与信赖。公司为打造创新型企业的要求，成立了华烨半导体照明研究院和开关电源研究院。投巨资购置了国际领先的实验仪器，建立了技术含量高的专业试验室。公司人员构成中，从事高新技术产品研发的专业技术人员占职工总数的 20% 以 上，其中博士 3 人、硕士 20 人，本科 76 人，公司非常注重对研究开发人员和设备的投入， 2002 年投入科研经费总额为 600 万元， 2003 年公司研发经费投入为 800 万元， 2004 年公司研发经费为 1000 万元， 2007 年科技投入为 2000 万元。公司立了完善和科学的质量管理体系，实行全面质量管理体系，在各部门开展 5S 、六西格玛、 TQM 等活动。在保持技术、产品领先的同时，不断在管理上持续改进和创新。公司早在 1999 年即通过 ISO9000 认证，是当时国内引入国际先进管理标准的为数不多的企业之一。公司随后在 2007 年通过德国 DQS 质量管理体系的 ISO9000 ： 2000 认证，目前正在进行 ISO14000 环境体系认证。公司系列产品已取得了多个 CCC 、 CE 、 TUV 、 UL 等国际和国内强制性产品安全认证。这些都是研发和生产一个优质产品的基本保障。

　　深圳市华烨新科技实业有限公司生产的 LED 路灯，主要特点如下：

　　( 1)通过在LED路灯中加入智能型电源，使LED路灯有了光控、时间控制和温度控制，可以根据环境亮度自动启闭路灯，防止白日亮灯造成浪费;可以使路灯在下半夜至黎明时间段道路行车和行人流量减少时自动降低供电电流，将照度控制在安全范围，从而起到增加节能效果和延长灯具使用寿命的功效;当LED发光二极管工作温度接近其极限临界温度时，自动降低其工作电流，既保护光源不受损害，又保证道路的安全照度。

　　( 2)由于AC/DC开关电源具有过电压保护，当电网浪涌电压超过300V时，开关电源自动保护，关闭电路;当浪涌电压峰值下降到300V以下，开关电源自动恢复，由于这个过程是瞬间发生的(纳秒级时间)，既保证了电源和光源的安全，又不至于造成高电压停止工作，形成瞬间黑暗而发生道路安全事故。

　　( 3)LED路灯工作效率提高，实测静态功耗<0.8W，工作效率>90%，发光效率>80%;比同照度的高压钠灯节约能源70%以上。

　　( 4)采用了先进的电源芯片控制和电路拓朴结构，使其工作更稳定。输入功率因数提升至0.95以上，电流谐波(THD)含量降至5%-8%，对电网污染降致最低并满足相关国际标准对谐波的要求。因此几乎没有无功功率，可以减小输电线路的截面积，节省大量有色金属，对电网贡献大。

　　上述产品 经过深圳市计量质量检测院按国家标准进行检测，传导骚扰、辐射电磁骚扰、谐波电流、安全等各项电气性能指标完全符合国家要求，并经国家科技部进行科技查新，得出的结论为：取光效率达 84% 以上节能 LED 路灯产品，已见文献报道;但静态功耗 <0.8W ;发光效率 >80% ;利用现有灯具整体解决散热问题;智能型，虽环境变化实现超压保护的高效、节能、智能型 LED 路灯，所检文献范围内，国内未见文献报道。本项目具有新颖性。，现已取得国家专利局专利申请批准，有七项自主知识产权将受到专利保护。