低压直流供电在LED道路照明中的应用

关于城市道路照明低压供配电系统方式分析摘要：伴随国内城市建设日益提升的现代化程度，市内基础工程也发展得越来越快。

其中，城市化进程对道路照明所提出的要求也越来越高。

而在城市道路照明体系内，低压供配电设计则决定着整体效能，并且作为公共场所户外用电，其运行稳定性、安全性需要得到可靠的保证。

所以，应充分优化设计城市道路照明体系的供配电部分，来大幅增强该供配电体系的稳定性、安全性，进而延长整个系统的实际使用寿命并确保人身安全等。

基于此，本文从城市道路照明出发，分析了低压供配电体系，并依托某实例探讨了供配电体系方式，仅供参考。

关键词：供配电系统；低压照明；城市道路伴随国内城市发展规模逐步扩大、发展水平不断提升，现代城市对配套设施也在不断提升投资额度[1]。

其中市政道路照明便属于很关键的组成部分之一，与城市建设水平和市民生活品质息息相关，并且常用来美化、改善城市环境。

在路灯照明中，常见的低压供配电体系则属于整个道路照明设计的核心，需要不断优化系统方式设计[2]。

一、市政道路照明中的低压供配电体系方式分析1、供配电体系方式方案在供配电体系方案时，一般都会综合考虑电源取向。

在具体设计中，需要本着控制供电质量、节省成本的基础原则。

现阶段，常用的低压供配电方式一般就是直接引进低压专线来进行供电。

其中还需要有关设计人员积极结合当前城市道路的整体照明系统状况，基于具体的供配电需要，来保障供电质量的安全性、可靠性，并且尽量节能降耗，最小化供配电体系设计成本。

当然，伴随国内城市逐步发展道路照明体系，市内照明设备也越来越多，照明基础设施类型也日益丰富多样。

所以，供配电方案也越来越丰富，设计人员在设计适合供配电方案时，一般设计照明专用箱式变电站供电，亦可采用照明控制箱接公用箱变。

而为了进一步提升电源质量，还会针对箱式变电站内变压器，尽量选用高性能、低损耗、低噪声的变压器，科学选用好三相电力变压器。

为了减少道路上箱式变电站及照明控制箱等箱体的数量，提升道路整体景观性，新建照明供配电系统宜结合周边路网道路照明供配电系统综合考虑，这样既减少市政箱体数量，也方便管养单位维护。

直流供电系统在常规路灯工程中的应用摘要：道路照明是指为道路及其附属设施所设置的照明，用来提高夜间车辆行驶和行人行走的安全性，是城市发展和社会进步的基础设施。

本文通过研究直流供电系统在常规路灯工程中的应用，分析直流路灯供电系统的结构和优势，就直流供电系统的关键问题，提出相应的解决措施，以达到节能减排、提高功效等目的。

关键词：路灯工程；直流供电；LED光源1.LED的原理及LED路灯供电的现状LED的本质结构是半导体PN结。

在PN结上加正向电压同时注入少数载流子，少数载流子发光复合就是发光二极管的工作机理[1]。

LED的工作原理：当PN结外加一个正向偏置电压时，N型半导体中的电子将注入到P型半导体中，P型材料中的空穴将注入N型材料中，从而打破了PN结内载流子的平衡状态。

这些注入的电子和空穴在PN结处相遇发生复合，在载流子复合的过程中，其多余的能量以光的形式释放出来。

目前市面上绝大多数LED路灯的供电模式是恒压驱动。

该驱动方式存在下列弊端：路灯电缆在运行一段时间之后，外护套绝缘层不可避免的会开始老化，导致漏电等隐患存在。

驱动电源集中布置在灯具仓内，长时间运行所产生的温度无法及时散出，元器件在高温下持续工作会直接影响使用寿命。

恒压驱动无法精确调光。

夜间道路照明的光照度要求随时间发生变化，而管理后台远程无法通过改变电流来对灯具实施精确调光。

1.直流供电LED路灯方案鉴于LED灯具在交流供电系统中所存在的诸多问题，提出一种直流供电系统，即通过恒流源输出方波电流直接给LED灯具模块供电：市电380V交流电从路灯箱变输出，进入路灯直流电源柜，再通过电源端的整流单元将市电交流电直接转换为240V直流电，通过路灯电缆将其输出到每一盏LED灯具，经过灯具内的DC/DC电源后输出48V或36V恒压驱动灯具运行。

直流系统驱动LED路灯的恒流源频率通常大于100HZ，高于人眼的临界闪烁频率45.8HZ，而流过LED灯具的电流在最小值与最大值之间切换，因此可以通过改变其占空比来调节灯具的发光亮度。

直流照明系统应用的重要性介绍随着LED照明技术的不断发展，其广泛应用于室内外各类场所的照明，传统的LED供电方式是在末端通过驱动电源将220V的交流电转化为灯具所需要的直流电，而随着直流照明技术的不断成熟，能够采用直流直接供电，从而能够省去末端转化的过程。

从光环境质量的角度来看，通过集中处理直流供电照明能够更好地避免灯具的频闪，从而能够营造更为舒适健康的光环境；从控制的角度来看，直流供电具有更好的控制灵活性，在智能化技术应用方面具有更明显的优势；从安全的角度来看，人体直流电流的耐受极限值远高于交流电流，安全性明显优于交流电；从技术发展的角度来看，直流照明对于设备供电方式进步变革具有推动作用，因此具有广泛的应用前景。

下面小编和大家来谈谈直流照明系统应用的重要性介绍。

相比较于传统交流供电照明系统，直流照明系统的产品、设计等方面产生了明显的差异，而目前国内外缺乏相应的标准进行规范，制约了直流照明系统的应用发展。

通过制定本标准，实现对直流照明系统产品、设计、安装、调试、验收和运行维护的全过程进行规范指导，对于促进直流照明规范化、推动直流照明技术发展具有十分重要的意义，还将为推动智能照明技术应用提供重要的技术保障。

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公司集电源、灯具的研产销于一体，为客户提供基于LED 智慧照明全线产品一站式解决方案。

产品广泛应用于轨道交通照明、道路照明、隧道照明、场馆照明、建筑室内外照明等。

深圳11号地铁照明荣获中照奖，中国机械工业科学技术一等奖。

LED路灯的四种电源设计方案LED路灯是LED照明中一个很重要应用。

在节能省电的前提下，LED路灯取代传统路灯的趋势越来越明显。

市面上，LED路灯电源的设计有很多种。

早期的设计比较重视低成本的追求；到近期，共识渐渐形成，高效率及高可靠性才是最重要的。

立锜科技近年来推出了一系列LED照明的驱动IC，也一直关注LED路灯的发展。

本文主要是针对几种不同LED路灯的应用，提出了适合的架构，并对其优缺点进行分析，以便让读者能根据具体状况和设计的路灯种类，找到最合适的方案。

方案一：直接AC输入，对6串 LED分别做恒流控制在本文介绍的几种方案之中，这一种方案应该是目前效率最高、电路成本最低的方案(图1)。

直接用光电耦合器对初级侧电路进行回溯控制，调节输出电压。

相对于其它传统方案，该方案的开关损耗少。

将CS的电压固定在0.25V，对6串LED分别做恒流控制。

IC会侦测FB的位置，将电压最低那串LED固定在0.5V。

此时由于各串LED的Vf值的总和不同，产生的压降会落在MOS管上，导致一些损耗。

如果是一般对Vf分BIN筛选过后的LED，损耗应该可以控制在2%以内，少于一般的开关损耗。

该方案的优点是：效率高、成本低，缺点是AC输入、需要较多的研发成本。

该方案适用于可以用AC直接输入的路灯。

方案二：DC或电池输入，对6串LED分别做恒流控制它采用多串的升压结构设计，LED驱动的方式与前一种类似，差别在于由AC输入改为DC或是由电池输入(图2)。

低压侧传感的设计只要选择适当的 MOS 管，LED可以串相当多的颗数。

相对于AC输入的方案，其设计较为简单。

但由于多了一次升压的开关，效率相对较低。

该方案的优点是：设计简单、电路成本低，缺点是效率较低。

它适合太阳能电池或通过适配器输入的路灯。

方案三：单串降压结构有些厂商仍喜欢用单串的设计，优点是维修容易，而且可以做模块化设计。

不同功率的路灯可以使用相同的灯条，只要更换面板，插上不同数目的灯条，就可以组合出各种不同功率的路灯。

低压直流供电技术的市政路灯应用技术发布时间：2022-10-25T03:05:00.698Z 来源：《新型城镇化》2022年20期作者：高上张定伟[导读] 市政路灯系统是分布较广且较为重要的城市基础设施之一，为人们夜间的出行带来了极大的帮助与便利，LED路灯因其能耗较低以及发光效率较高等特点，在市政路灯系统中获得了越来越多的认可和应用，同时LED路灯也存在故障发生频率较高以及维护难度较大等问题。

本文简单分析了低压直流供电技术应用于市政路灯系统的必要性和优势，并对低压直流供电技术在市政路灯系统中的应用进行了简单阐述。

高上张定伟西安市政设计研究院有限公司陕西省西安市 710061摘要：市政路灯系统是分布较广且较为重要的城市基础设施之一，为人们夜间的出行带来了极大的帮助与便利，LED路灯因其能耗较低以及发光效率较高等特点，在市政路灯系统中获得了越来越多的认可和应用，同时LED路灯也存在故障发生频率较高以及维护难度较大等问题。

本文简单分析了低压直流供电技术应用于市政路灯系统的必要性和优势，并对低压直流供电技术在市政路灯系统中的应用进行了简单阐述。

关键词：低压直流供电；市政路灯；一体化设备一、低压直流供电技术的市政路灯应用技术的必要性及优势1.1LED照明的电源需求首先，要想解决问题就得从根源入手，所以我们要探究LED的发光原理以及其照明要求。

调查发现，目前道路上使用的LED路灯是包含LED光源的整体发光结构。

LED光源实际上是一个整体发光芯片，它是由许多大功率LED颗粒通过先串后并的混联方式组合而成的。

单个LED就是一个二极管，因此使LED发光的条件就是在二极管两端施加一定的正向电压，从而激发P-N结传导电流。

工作电流与功率和亮度相关。

LED的功率不同，电流就不同。

一般来说，发出的光越多，那么肯定是需要供给的电流越高，功率也就会越大，从而会对电能产生较大程度的不合理利用。

1.2电源故障分析一般来说，电源和LED芯片是共同装在一个灯具狭小的空间内，而灯具又会不定时地处于室外恶劣的天气环境下，因此必须将灯具进行密封，而由此带来的严重散热不畅的问题又使研发人员感到头痛，LED路灯在炎热的夏季工作时可达到70℃的高温，这不仅会使路灯的使用寿命严重降低，还容易引发安全故障。

LED各类灯光电参数LED灯是一种新型的照明光源，具有高效节能、长寿命、环保无污染等优点。

其电参数是指其使用时所需的电流、电压以及功率等。

下面将详细介绍LED各类灯光的电参数。

1.交流供电LED灯：交流供电的LED灯通常需要转换器或者电源将交流电转换为直流电供给LED灯使用。

其电压通常为110V或220V，频率为50Hz或60Hz。

交流供电LED灯的功率主要根据其型号来决定，通常在5W至100W之间。

2.直流供电LED灯：直流供电的LED灯不需要转换器，直接使用直流电作为电源。

其电压通常为12V或24V，常用的电流为0.3A至2A之间。

直流供电LED灯的功率也根据其型号来决定，通常在3W至50W之间。

3.高压LED灯：高压LED灯是指直接使用220V电压供电的LED灯。

其电流通常在50mA至500mA之间，功率在5W至100W之间。

高压LED灯通常需要内置恒流驱动电路，以保证LED灯的稳定工作。

4.低压LED灯：低压LED灯一般为直流供电，使用低压电源供电，如12V或24V。

其电流通常在20mA至1000mA之间，功率在0.3W至50W之间。

低压LED灯的电参数相对较低，适用于一些小功率的照明应用。

5.高亮度LED灯：高亮度LED灯通常采用低压直流供电，使用高亮度LED芯片作为光源。

其电压通常在2V至4V之间，常用的最大电流为20mA至1000mA，功率在0.1W至30W之间。

高亮度LED灯具有较高的亮度和较低的能耗，适用于各种照明场景。

除了上述主要的电参数之外，LED灯还有一些其他的电性能指标，例如：色温、光通量、显色指数（CRI），以及发光角度等。

1.色温：色温指的是光源发出的光的颜色，单位为开尔文（K）。

常用的色温有暖白光（2700K-3500K）、自然白光（4000K-4500K）和冷白光（5500K-6500K）等。

不同的色温适用于不同的环境和场景。

2. 光通量：光通量是LED灯发出的光的总功率，单位为流明（lm）。

LED亮化灯具的种类及应用LED护栏管LED护栏管是采用优质超高亮LED发光二极管组成，主要用于城市景观亮化作用。

本产品具有耗电低(每米到10W)、低热量、寿命长、耐冲击、可靠性高、节能环保，光色柔和，亮度高等特点。

颜色纯正、色彩丰富，超长寿命，平均寿命达8万～10万小时。

LED护栏管原理是由红绿蓝三基色混色实现七种颜色的变化，采用输出波形的脉宽调制，即调节LED灯导通的占空比，在扫描速度很快的情况下,利用人眼的视觉惰性达到渐变的效果。

一根灯管通过内控芯片，能够分段变化出七种不同颜色，并产生渐变、闪变、扫描、追逐、流水等各种效果，灯管长度要按实际效果要决定长度，常规的长度为一米。

抗紫外线照射，防水、防潮。

LED护栏管特点可放在PCB电路板上按红绿蓝顺序呈直线排列，以专用驱动芯片控制，构成变化无穷的色彩和图形。

外壳采用阻燃PC塑料制作，强度高，抗冲击，抗老化，防紫外线，防尘，防潮，防护等级达到IP65。

LED 护栏管具有功耗小，低热量，耐冲击，长寿命等优点，配合控制器，即可实现流水，渐变，跳变，追逐等效果。

如果应用于大面积工程中，连接电脑同步控制器，还可显示图案，动画视频等效LED数码全彩灯管可以组成一个模拟LED显示屏，模拟显示屏可以提供各种全彩效果及动态显示图像字符，可以采用脱机控制或计算机连接实行同步控制；可以显示各式各样的全彩动态效果。

控制系统采用专用灯光编程软件编辑，数码管控制花样更改方便，只需将编辑生成的花样格式文件复制进CF卡即可，数码管控制器可以单独控制，也可多台联机控制，数码管安装编排方式任意，适合各种复杂工程需求。

数码管、控制器以及电源等以标准公母插头连接，方便快捷，并具有独特的外形设计，全新的户外防水结构。

LED护栏管应用范围特别适合应用于广告牌背景、立交桥、河、湖护栏、建筑物轮廓等大型动感光带之中，可产生彩虹般绚丽的效果。

用护栏管装饰建筑物的轮廓，可以起到突出美彩亮化建筑物的效果。

LED照明驱动电源方案选择指南解决方案：•不同功率AC-DC供电LED通用照明应用要求及方案•不同功率DC—DC供电LED通用照明应用要求及方案•特别适合低电流LED照明应用的线性恒流稳流器•LED照明解决方案周边元器件本文旨在探讨LED通用照明市场不同功率范围及不同电源供电应用的要求，以及适用的LED驱动器及相关元器件，帮助照明设计工程师尽择适合的元器件方案，加快上市进程.不同功率AC—DC供电LED通用照明应用要求及方案不同功率的交流—直流(AC-DC）LED照明应用所适合的电源拓扑结构各不相同。

如在功率低于80 W的应用中，反激拓扑结构是标准选择；而在讲究高能效的应用中，谐振半桥双电感加单电容（HB LLC)是首选。

安森美半导体提供覆盖宽广功率范围的AC-DC LED照明方案,表1列举了几种典型的安森美半导体AC—DC LED照明方案.表1：安森美半导体典型AC—DC LED通用照明解决方案。

从应用的功率等级来看,AC—DC供电的LED通用照明应用包括低功率、中等功率和大功率等不同类型。

低功率应用的功率范围通常在1到12 W之间，中等功率涵盖8到40 W范围,大功率应用的功率常高于40 W。

1)1 W至8 W LED通用照明应用要求及方案在1 W到8 W的低功率LED通用照明方面，典型应用如G13、GU10、PAR16、PAR20和嵌灯等.这类应用的输入电压范围在交流90至264 V之间，恒流输出电流包括350 mA和700 mA两种，能效要求为80％,并要求提供短路保护和过压保护等保护特性.在这类应用中，可以采用安森美半导体的NCP1015自供电单片开关控制IC。

这器件集成了固定频率(65/100/130 kHz）电流模式控制器和700 V的高压MOSFET,提供构建强固的低成本电源所需的全部特性,如软启动、频率抖动、短路保护、跳周期、最大峰值电流设定点及动态自供电功能(无需辅助绕组）等.值得一提的是,NCP1015在1 W到8 W LED照明应用中，既可以用于隔离型方案,也可用于非隔离型方案，满足客户的不同应用需求。