中华灯光源改造研究和应用

中华灯作为城市道路照明的传统灯具，其外观大方得体，富有中国文化特色。广泛应用于市政工程、园林亮化工程、广场等户外照明工程。中华灯采用的光源多为普通节能灯，无极灯和高压钠灯，随着LED技术的发展，突显出中华灯传统光源的低发光效率，低显色指数和高维护成本等方面的劣势。为了解决中华灯耗能高、照明功能弱的问题，在不改变中华灯的外形的前提下我们做了一些探索，取得了较好的效果。

本文通过对唐山市中华灯光源的研究和应用，设计出了两款专门用于替换传统光源的LED灯具。1）新型中华灯中心光源，可实现多角度调节，满足不同道路照明需求的LED灯具。该灯具通过调节，可适用不同大小的中华灯，实现对中华灯改造的全面覆盖。2）可倒置安装且四面发光的LED球泡灯。该球泡适用于中华灯周边空间体积较小的球型灯罩内，通过结构的设计，克服了散热效率低和出光效果差的问题，满足热流由下向上自然运动的同时，减少光线向上方的输出，减少光线浪费，保证了灯泡的寿命。

二、灯具开发

1）新型中华灯中心光源

灯具主要构成：TGPOSCOLED路灯模组，Bayer PC透镜，ALDC12.1压铸铝，驱动电源，IP68防水接线器。灯具的防尘防水等级达到IP65级。该灯具可根据华灯内部结构高度可调±300mm，前后可调±50mm，左右可调距离±100mm，左右旋转±45°。根据车道数的不同，可单独旋转每排模组角度，范围在0°至90°（灯具结构示意见图1）。并能够根据亮度需求，进行多种功率组合选择，达到节能效果。灯具的发光效率可达120lm/W。

图1 灯具结构图2光型

图2为分光光度计测试后得到的灯具的光型图，采用路灯专用的蝙蝠翼型透镜，很大程度提高了照射的均匀度和光利用率。

图3  光通量变化曲线

图3中对灯具进行了密闭空间的高温高湿测试，测试条件为60℃/90%湿度，测试6000H后，光通量维持率在97%以上，有效保证了改造后灯具的寿命。

2）LED灯泡灯

针对中华灯球形内部密闭空间影响球泡灯散热的问题，研究开发了一款36W专门用于球型灯罩内部的LED灯。该灯具在散热方面做了严格的散热模拟实验，采用独特的上下导通的大散热面积结构，为热流的流动和扩散提供了最佳通道，使灯罩的空间温度快速平衡，降低灯具本体温度。且采用E40灯头，使安装维护更加简易。

图4 灯泡散热器图5 灯泡

 通过表格1的模拟结果显示，LED结温和电源的关键器件IC温度分别为79℃和91℃，远低于LED和IC可耐受最高温度。接下来对制作出的实际样品进行测试，结果显示样品测试温度与模拟温度吻合，同样远远低于LED和IC可耐受最高温度。

表格1  EFD软件计算结果

※Tc : IC Case top, Ts : LED Solder，IC最大温度 120℃，LED最大温度 105℃

图6Light Tools软件模拟结果

通过Light Tools对该球泡灯安装在雾面灯罩内进行了软件计算，图中显示向上和向下出射的光线明显少于四周的出射的光线，因此该结构的灯具具有很好的光线利用率。

三、应用

 图7唐山市开平区中兴道改造前后对比

表格2  改造前后照度和均匀度对照表

图7为应用效果图，表格2为改造前后照度测试数据。平均照度由改造前的5 lx变为改造后的25 lx，照度均匀度提高了22%，同时节能达57%。

 四、结论

本文通过对中华灯中心光源和周边球型光源的研究，开发出具有多种可调功能的LED路灯光源和适用密闭空间的LED球泡灯光源。多适用能力的LED路灯光源的应用，不仅降低生产开发成本，同时满足了不同道路的需求，独特的路灯模组透镜的应用和老化测试结果显示，其具有与户外LED路灯同样的照明均匀度和寿命；具有独特散热结构的LED球泡灯光源应用，使热量通过散热器有效快速的扩散到周围，球型灯罩内的温度快速达到平衡，有效的保证了较低结温，提高LED球泡灯的寿命，四面发光的光源结构，减少向上无效光线的比率，且采用E40灯头，便于安装和维护。