物聯(lián)網(wǎng)室外LED照明在智能城市照明方案中的重要性

智能城市計劃的增長推動了目前使用LED燈具升級戶外照明系統(tǒng)的熱潮。智能城市照明方案，包括路燈，橋梁，隧道，停車場，公園和其他娛樂設(shè)施，以及建筑戶外照明，正在形成物聯(lián)網(wǎng)（IoT）運動的重要組成部分。通過有線和無線網(wǎng)絡互連，可以集中和實時監(jiān)控和控制各個節(jié)點，從而顯著節(jié)省成本并提高生活質(zhì)量。

戶外照明系統(tǒng)是全球能源使用的主要貢獻者，使其成為主要公用事業(yè)和民用當局的目標是實現(xiàn)降低能耗和二氧化碳排放量的目標。將街道照明升級為固態(tài)燈具的案例研究報告了額外的好處，例如降低犯罪率和減少事故，特別是降低維護成本。

但是，這些好處只能通過提供可視性的完全聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)，監(jiān)測和控制。物聯(lián)網(wǎng)不僅提供必要的技術(shù)，還促進與其他智能城市系統(tǒng)的集成，如安全/閉路電視，交通監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)測。最近通過愛立信/皇家飛利浦合作伙伴關(guān)系宣布，在固態(tài)街道照明龍門架上安裝移動寬帶接入點等項目，說明了以照明為中心的物聯(lián)網(wǎng)可以刺激的共生增長。

圖1：長壽命LED可降低戶外照明的維護成本，但前提是輔助組件的可靠性設(shè)計（Courtesy RECOM Lighting）。

可靠性設(shè)計

低能耗和節(jié)省CO2是重要因素，通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡檢測故障和預測壽命終止是在設(shè)計階段需要考慮的方面。這種方法的基礎(chǔ)是從一開始就設(shè)計可靠性和長壽命。雖然LED本身的壽命比它們?nèi)〈募夹g(shù)的壽命要長得多，但輔助組件需要仔細考慮。高性能，專用的LED驅(qū)動器可以發(fā)揮作用。電涌保護是另一個因素。此外，高效的熱設(shè)計可以極大地影響LED的光輸出的壽命和一致性高流明輸出和惡劣的環(huán)境條件可能會對光學，電子和物理組件造成影響。組件制造商引用的MTBF數(shù)據(jù)通常嚴重依賴于工作溫度。這使得熱管理成為戶外LED照明產(chǎn)品的關(guān)鍵設(shè)計約束。在選擇專為應用而設(shè)計的LED模塊時，在適當?shù)臒嵩O(shè)計至關(guān)重要的情況下，設(shè)計人員應考慮輔助方面，不僅從熱管理角度考慮，還要便于維護。采用現(xiàn)場可更換組件的模塊化設(shè)計非常理想。

為戶外應用選擇LED驅(qū)動器是另一項重要任務。世界一流的LED驅(qū)動器供應商ThomasResearchProducts（TRP）提供了許多有用的應用指南。第一個“LED驅(qū)動器應用信息”1強調(diào)了許多關(guān)鍵設(shè)計考慮因素，包括確定LED負載和定制/專用驅(qū)動器的優(yōu)勢，而不是可編程驅(qū)動器。

更多部分介紹LED驅(qū)動器基礎(chǔ)知識和調(diào)光問題。始終參考熱管理，并提供有關(guān)如何最好地確保驅(qū)動器和光引擎散熱的建議。該指南解釋說，將驅(qū)動器安裝在與照明燈具相同的散熱器上可能不是一個好主意。最后一部分介紹了閃爍，其原因，例如驅(qū)動器和光引擎之間的不匹配以及解決方案。

隨著LED質(zhì)量的提高，以及為照明應用設(shè)計的LED已被選中，任何閃爍問題，是否在可調(diào)光燈具上，可能是由于LED驅(qū)動器或電源。關(guān)鍵是采用驅(qū)動器/開關(guān)模式電源，以避免低頻諧波電流和高頻噪聲/紋波。大的和/或不一致的紋波電流將引起閃爍的光。簡而言之，LED驅(qū)動器應該集成有效的功率轉(zhuǎn)換技術(shù)。

“確定LED負載”的簡短介紹解釋了如何計算需要多少功率，具體取決于板上的LED，以及它們是否連接在一起系列或并聯(lián)。需要正向電壓和驅(qū)動電流信息，以及調(diào)光要求，功率因數(shù)，恒定電壓或恒定電流，以及短路和瞬態(tài)等保護。從這次評估中，設(shè)計師可以更好地將適當?shù)腖ED驅(qū)動器與LED光引擎的實際負載相匹配。除了光引擎，照明控制和其他輔助設(shè)備，TRP還提供適用于戶外的各種LED驅(qū)動器和其他堅固的應用程序。所有驅(qū)動器均設(shè)計為使用壽命長，IP66或IP67等級適合戶外使用。許多都采用“Black Magic Thermally Advantaged”外殼。所有系列均提供恒流和恒壓版本。

標準系列具有功率輸出范圍為12至100 W的型號。例如，LED25W-36-C0700-LE的總功率為25 W ，輸入電壓范圍高達277 V，輸出為18至36 V，輸出電流恒定為700 mA。提供PWM或0-10 V調(diào)光選項。可以選擇350 mA至2080 mA的其他型號。恒定電壓范圍為12至72 V.典型效率為81％至86％。在40°C環(huán)境條件下的MTBF規(guī)定為482，000小時，工作溫度范圍為-30°C至60°C。

該公司的PLED優(yōu)質(zhì)系列，功率輸出為75至200 W，可承受320 VAC過壓48小時和350 VAC 2小時。在100至277 V AC的整個輸入電壓范圍內(nèi)，在75至100％負載下具有高于0.90的高功率因數(shù)，這些開關(guān)模式LED驅(qū)動器在滿載和40°C環(huán)境溫度下的MTBF為474，000小時該范圍的典型示例是PLED75W-166-C0450-D，功率輸出為75 W.它具有450 mA的恒定電流輸出和56至166 V的電壓輸出范圍。調(diào)光選項可以指定。工作溫度范圍為-30°C至65°C。具有自動恢復輸出保護的過壓，過流和短路作為標準配置提供模塊化設(shè)計

RECOM Lighting作為專業(yè)電源轉(zhuǎn)換公司RECOM Power的一個部門，也強調(diào)了將驅(qū)動器/電源與LED負載精心匹配的重要性。其IP67密封電源廣泛用于路燈制造商。模塊化設(shè)計方法不僅提供燈本身的光輸出和分布的可擴展性，而且還應用于輔助組件。具有溫度臨界電解電容器的AC/DC電源可以例如容納在路燈的桿中，其中自然氣流有助于冷卻電源，從而提高可靠性和壽命。電源驅(qū)動燈頭中的低壓LED驅(qū)動器，這不會增加燈頭的溫度。

RCD-48系列恒流驅(qū)動器采用陶瓷電容器制造，可在最高溫度下工作85℃。功率輸出范圍為20至67 W，電流輸出為350 mA至1.2 A，具體取決于型號。最小電壓輸入為9 V，輸出范圍為2至56 V.其他功能包括降壓轉(zhuǎn)換器拓撲，模擬和PWM調(diào)光選項，以及96％的效率。該系列中的典型器件是28 W輸出功率型號，RCD-48-0.50，具有500 mA恒流輸出。

LED模塊可以全功率使用，也可以選擇由微控制器使用PWM輸入到RCD-48驅(qū)動器。這樣可以實現(xiàn)遠程切換和調(diào)光，使路燈能夠在智能城市環(huán)境中有效地聯(lián)網(wǎng)并鏈接到物聯(lián)網(wǎng)。

圖2：RECOM Lighting的RACD100/150系列LED驅(qū)動器IP67適用于戶外照明應用。

RECOM廣泛的AC LED驅(qū)動器是雙模式，可用于恒流或恒壓操作，適用于直接驅(qū)動LED，或者如上所述，通過本地恒流DC/DC模塊。 RACD100和RACD150系列可在高達277 VAC的輸入電壓下運行，是路燈和室外區(qū)域照明的理想選擇。這些電源包含在IP67密封金屬外殼中，額定環(huán)境溫度為-30至70°C。它們的滿載效率優(yōu)于90％，并采用有源功率因數(shù)校正設(shè)計，功率因數(shù)超過0.98。支持模擬和PWM調(diào)光。這些器件具有短路，開路，過載和過溫條件的保護。

該系列的典型示例是Lightline RACD100-700A和RACD100-1400A，恒流（分別為700 mA和1.4 A） ），100 W功率輸出，AC可調(diào)光LED驅(qū)動器。輸出電壓范圍為100至142 V（700 mA型號）和50至71 V（1.4 A型號）。