物联网室外LED照明在智能城市照明方案中的重要性

智能城市计划的增长推动了目前使用LED灯具升级户外照明系统的热潮。智能城市照明方案，包括路灯，桥梁，隧道，停车场，公园和其他娱乐设施，以及建筑户外照明，正在形成物联网（IoT）运动的重要组成部分。通过有线和无线网络互连，可以集中和实时监控和控制各个节点，从而显着节省成本并提高生活质量。

户外照明系统是全球能源使用的主要贡献者，使其成为主要公用事业和民用当局的目标是实现降低能耗和二氧化碳排放量的目标。将街道照明升级为固态灯具的案例研究报告了额外的好处，例如降低犯罪率和减少事故，特别是降低维护成本。

但是，这些好处只能通过提供可视性的完全联网系统实现，监测和控制。物联网不仅提供必要的技术，还促进与其他智能城市系统的集成，如安全/闭路电视，交通监控和环境监测。最近通过爱立信/皇家飞利浦合作伙伴关系宣布，在固态街道照明龙门架上安装移动宽带接入点等项目，说明了以照明为中心的物联网可以刺激的共生增长。

图1：长寿命LED可降低户外照明的维护成本，但前提是辅助组件的可靠性设计（Courtesy RECOM Lighting）。

可靠性设计

低能耗和节省CO2是重要因素，通过物联网网络检测故障和预测寿命终止是在设计阶段需要考虑的方面。这种方法的基础是从一开始就设计可靠性和长寿命。虽然LED本身的寿命比它们取代的技术的寿命要长得多，但辅助组件需要仔细考虑。高性能，专用的LED驱动器可以发挥作用。电涌保护是另一个因素。此外，高效的热设计可以极大地影响LED的光输出的寿命和一致性高流明输出和恶劣的环境条件可能会对光学，电子和物理组件造成影响。组件制造商引用的MTBF数据通常严重依赖于工作温度。这使得热管理成为户外LED照明产品的关键设计约束。在选择专为应用而设计的LED模块时，在适当的热设计至关重要的情况下，设计人员应考虑辅助方面，不仅从热管理角度考虑，还要便于维护。采用现场可更换组件的模块化设计非常理想。

为户外应用选择LED驱动器是另一项重要任务。世界一流的LED驱动器供应商ThomasResearchProducts（TRP）提供了许多有用的应用指南。第一个“LED驱动器应用信息”¹强调了许多关键设计考虑因素，包括确定LED负载和定制/专用驱动器的优势，而不是可编程驱动器。

更多部分介绍LED驱动器基础知识和调光问题。始终参考热管理，并提供有关如何最好地确保驱动器和光引擎散热的建议。该指南解释说，将驱动器安装在与照明灯具相同的散热器上可能不是一个好主意。最后一部分介绍了闪烁，其原因，例如驱动器和光引擎之间的不匹配以及解决方案。

随着LED质量的提高，以及为照明应用设计的LED已被选中，任何闪烁问题，是否在可调光灯具上，可能是由于LED驱动器或电源。关键是采用驱动器/开关模式电源，以避免低频谐波电流和高频噪声/纹波。大的和/或不一致的纹波电流将引起闪烁的光。简而言之，LED驱动器应该集成有效的功率转换技术。

“确定LED负载”的简短介绍解释了如何计算需要多少功率，具体取决于板上的LED，以及它们是否连接在一起系列或并联。需要正向电压和驱动电流信息，以及调光要求，功率因数，恒定电压或恒定电流，以及短路和瞬态等保护。从这次评估中，设计师可以更好地将适当的LED驱动器与LED光引擎的实际负载相匹配。除了光引擎，照明控制和其他辅助设备，TRP还提供适用于户外的各种LED驱动器和其他坚固的应用程序。所有驱动器均设计为使用寿命长，IP66或IP67等级适合户外使用。许多都采用“Black Magic Thermally Advantaged”外壳。所有系列均提供恒流和恒压版本。

标准系列具有功率输出范围为12至100 W的型号。例如，LED25W-36-C0700-LE的总功率为25 W ，输入电压范围高达277 V，输出为18至36 V，输出电流恒定为700 mA。提供PWM或0-10 V调光选项。可以选择350 mA至2080 mA的其他型号。恒定电压范围为12至72 V.典型效率为81％至86％。在40°C环境条件下的MTBF规定为482，000小时，工作温度范围为-30°C至60°C。

该公司的PLED优质系列，功率输出为75至200 W，可承受320 VAC过压48小时和350 VAC 2小时。在100至277 V AC的整个输入电压范围内，在75至100％负载下具有高于0.90的高功率因数，这些开关模式LED驱动器在满载和40°C环境温度下的MTBF为474，000小时该范围的典型示例是PLED75W-166-C0450-D，功率输出为75 W.它具有450 mA的恒定电流输出和56至166 V的电压输出范围。调光选项可以指定。工作温度范围为-30°C至65°C。具有自动恢复输出保护的过压，过流和短路作为标准配置提供模块化设计

RECOM Lighting作为专业电源转换公司RECOM Power的一个部门，也强调了将驱动器/电源与LED负载精心匹配的重要性。其IP67密封电源广泛用于路灯制造商。模块化设计方法不仅提供灯本身的光输出和分布的可扩展性，而且还应用于辅助组件。具有温度临界电解电容器的AC/DC电源可以例如容纳在路灯的杆中，其中自然气流有助于冷却电源，从而提高可靠性和寿命。电源驱动灯头中的低压LED驱动器，这不会增加灯头的温度。

RCD-48系列恒流驱动器采用陶瓷电容器制造，可在最高温度下工作85℃。功率输出范围为20至67 W，电流输出为350 mA至1.2 A，具体取决于型号。最小电压输入为9 V，输出范围为2至56 V.其他功能包括降压转换器拓扑，模拟和PWM调光选项，以及96％的效率。该系列中的典型器件是28 W输出功率型号，RCD-48-0.50，具有500 mA恒流输出。

LED模块可以全功率使用，也可以选择由微控制器使用PWM输入到RCD-48驱动器。这样可以实现远程切换和调光，使路灯能够在智能城市环境中有效地联网并链接到物联网。

图2：RECOM Lighting的RACD100/150系列LED驱动器IP67适用于户外照明应用。

RECOM广泛的AC LED驱动器是双模式，可用于恒流或恒压操作，适用于直接驱动LED，或者如上所述，通过本地恒流DC/DC模块。 RACD100和RACD150系列可在高达277 VAC的输入电压下运行，是路灯和室外区域照明的理想选择。这些电源包含在IP67密封金属外壳中，额定环境温度为-30至70°C。它们的满载效率优于90％，并采用有源功率因数校正设计，功率因数超过0.98。支持模拟和PWM调光。这些器件具有短路，开路，过载和过温条件的保护。

该系列的典型示例是Lightline RACD100-700A和RACD100-1400A，恒流（分别为700 mA和1.4 A） ），100 W功率输出，AC可调光LED驱动器。输出电压范围为100至142 V（700 mA型号）和50至71 V（1.4 A型号）。