一次配光光源的高光效智能LED交通频闪灯的制作方法

本发明属电子信息领域，具体涉及一次配光光源的高光效智能LED交通频闪灯。

背景技术：

以往用于智能交通监控系统的频闪灯，通常是用几台几千瓦的金卤灯补光。但金卤灯的功耗大，寿命短，对驾驶人员会产生严重的眩目感，后来就采用氙气爆闪灯(也叫气体闪光灯)。氙气爆闪灯虽然满足了相机夜间补光，也减缓了对驾驶人员的眩目感。但氙气爆闪灯有以下缺点：

1.由于电容的充电时间慢，放电快(1秒钟只能闪3-5次)，当车流量大的情况下单台氙气爆闪灯不能满足补光，相机会有抓拍到部分漆黑的图像。

2.寿命短，质量好的氙气爆闪灯的闪光寿命一般只有300万次，质量较差的不到30万次。所以车流量大的监控点一年内要更换几次氙气爆闪灯。

3.氙气爆闪灯因为自身原因不能用于录像，所以氙气爆闪灯不能用于在基于视频检测方式的电子警察或卡口项目。

用LED频闪灯或LED常亮灯

讲到LED频闪补光灯，先从LED常亮补光灯说起，这两种补光灯都可以用于基于视频检测方案的电子警察或卡口系统，给高清摄像机夜间补光。

所谓LED常亮补光灯就是不用连接其它触发信号，只要一通电就一直亮或夜间一直亮(加光控电路)的LED补光灯。

1、LED常亮补光灯寿命比氙气爆闪灯长，但亮度不及氙气爆闪灯和LED频闪灯。

2、工作时的发热量比LED频闪灯大，所以市面上的LED常亮灯功率一般只有几十瓦，摄像机感应到的光照度也不如LED频闪灯，特别是为了拍清高速移动的车辆，电子快门调快后，CCD的曝光时间缩短，很难达到补光的要求。同时也会对司机产生剌眼的干扰。通俗的讲，就是人眼感觉很亮，但是相机出来的图像并不亮。

采用LED频闪灯就可以很好的解决氙气爆闪灯和LED常亮补光灯的缺点。LED频闪灯既能够用于录像补光又能用于抓拍补光。

目前，市场上现有LED模块都采用二次光学配光，而二次光学设计很大程度上损耗了光通量，且模块功率较大，都是30W以上，模块尺寸较大，而用于支路的小功率路灯壳体较小，因此节能改造灵活性较差；目前市场上LED路灯模组一般采用单颗1W或3W光源加PC塑料透镜设计路灯配光角度，属于二次配光，二次配光会造成10％-20％光通量损失，并且需要外加透明塑料外盖防护，也会造成一定的光通量损失，而且透明塑料外盖长期裸露户外易老化发黄，表面容易沾油污灰尘，影响路灯的性能寿命。

防水处理均采用二次光学配光时处理。

上述技术的缺点：

二次配光会造成10％-20％光通量损失，并且需要外加透明塑料外盖防护，也会造成一定的光通量损失，而且透明塑料外盖长期裸露户外易老化发黄，表面容易沾油污灰尘，影响灯的性能寿命。而且工艺复杂，可靠性不高，降低发光效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一次配光光源的高光效智能LED交通频闪灯，减少光通量损失，提高性能寿命及发光效率，工艺简单并且性能高。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种一次配光光源的高光效智能LED交通频闪灯，采用一次光学技术，集成大功率LED采用光学玻璃透镜封装，光学玻璃透镜配光曲线满足道路照明需求，每个LED频闪灯模块独立防水，将光源若干等分，视每一等分发光面为任一点光源，光强分布满足琅柏分布。

作为优选，LED频闪灯模块为独立散热结构，散热器表面涂装纳米散热涂层。

本发明的有益效果为：现有LED灯具通常采用二次配光方式，灯具效率为80％。通过一次光学设计的LED在采用相同LED晶片的条件下，整灯效率由73lm/W提升至90lm/W，光强分布满足截光型分布，最大光强角：C—00-1800±650；C—900-2700+450，灯具效率提升至90％。同时一次光学设计的LED提高了光提取效率，LED热量更低，提高LED使用的稳定性及寿命。

附图说明

图1为本发明的一次性配光LED示意图。

图2为本发明的C平面0-180度光路图。

图3为本发明的C平面90-270度光路图。

图4为本发明的配光曲线图。

图5为本发明的等照度曲线图。

图6为本发明的LED频闪灯电路。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步阐述，实施例将帮助更好地理解本发明，但本发明并不仅仅局限于下述实施例。

采用一次光学技术：集成大功率LED采用光学玻璃透镜封装，光学玻璃透镜配光曲线满足道路照明需求，无需反光罩、二次光学透镜。每个模块独立防水，整灯无需做防水结构。照射面总均匀度0.7以上，整灯光效可升至最大130lm/W以上。

基于数理统计方法设定计算模型，将光源若干等分，视每一等分发光面为任一点光源，光强分布满足琅柏分布；运用自编程序计算得到光学曲面的曲率，然后由结构设计软件CATIA进行曲面描绘，并得到三维结构图；设定各项初始条件后，由tracepro软件对三维结构图进行模拟，并对已经计算得到曲率进行修正，得到最优化设计结果。通过对LED光线进行精确控制，实现照射路面总均匀度达到0.7以上，可提高整灯效率至105lm/W，营造舒适安全行车环境的同时，有效节约电能。

LED频闪灯模块式独立散热结构，由理论计算得到一定功率LED散热所需要的热传导截面积，热层表面积，结全结构设计软件设定散热模型，通过有限元板析软件flotherm进行热分析，精确控制LED结温，精度为±2℃。同时将单灯通过任意个模块组合，分散热源，提高散器散效率。

散热器表面涂装纳米散热涂层，散热涂料，是通过提高散热器表面辐射效率(特别是提高红外辐射效率)，增强散热器散热性能。成本低，实施起来简单。辐射散热降温涂料直接施工到要散热降温的物体表面，辐射散热降温涂料能够以8-13.5μm红外波长向大气空间辐射物体上的热量，降低物体表面和内部温度，散热降温明显。涂料散热不受周围介质影响，涂料散热可以在真空环境中使用。涂料在起到辐射降温的同时，还可以增加自洁性、绝缘性、防腐性、防水性、抗酸碱等性能。

应用于常规频闪灯，模组与灯壳的连接固定件上设计有两侧面通风孔，通过平行空气对流将热量散发，无需在灯壳上开通风孔。通过以上几点散热措施，可将整灯的温度控制在55℃以下。

LED交通频闪灯光照柔和，视觉舒适度高

通过研发、工艺调整，对LED的发光光谱进行改进，LED显色性大于80，提高了视觉舒适性。

首次采用蒙特卡洛数理统计方法应用于建立LED整体发光模型，改变了原有LED封装研发模式，从微观角度出发，运用量子力学理论，将光子和荧光粉颗粒等介质量子化，经蒙特卡洛程序计算得到模拟结果，然后通过少量试验验证模拟结果的正确性，从而提高了研发速度的同时，也获得了封装材料的物理特性参数、粒子数等精确的数据。

目前LED封装的研发主要是通过大量的对比试验来确定封装材料、封装工艺等。

本创新点首先运用蒙特卡洛程序建立发光模型，设定LED光源各材料的性能参数及数量，通过模拟计算得到总光通量、显色指数、光功率分布曲线、光强分布曲线、色坐标(x,y)及相关色温等较为精确结果。根据这些结果，可得到最优化的LED制备方案：如不同波长芯片的选择，以及权重分布；不同激发波长荧光粉的权重分布及荧光粉涂覆方式；封装用光学胶的物理特性及结构。通过精确工艺控制使得LED频闪灯整灯光效达到100lm/W，显色性70以上，色温可控制在5500k，相对于显色指数为23的高压钠灯，具有明显技术优势。

LED交通频闪灯实现智能化控制功能

集成式频闪灯照明系统整合技术：单个频闪灯设计控制接口(电平量控制、开关量控制等)，通过系统集成，由相机对道路内配套使用的LED频闪灯进行精准控制。单个频闪灯内模块智能调光，通过调整发光模块的控制信号占空比改变亮度，在节能的同时，亮度均匀性不变

采用CPU控制技术，给单个LED频闪灯灯赋予控制协议，通过系统集成，由相机对所使用LED频闪灯进行精准控制，实现通过相机控制每一盏LED频闪灯的数据采集和调光的功能，使得LED频闪灯在满足照明功能需求的同时，还集控了安全预警、事故诱导、时控、光控、物控等调光的增值功能。

需要的电子零件：10k电阻x2 4.7k电阻x1 430电阻x4电位器1Mx1陶瓷电容器x1Elko4,7fx1Elko100fx1晶体管BC327x1NE555x1IC插座x1PCB空板x1

1、采用LED光源，使灯具有以下优点：

单色性好、色彩鲜艳丰富：色彩饱和度可达到90％以上，使图像和照片更加接近实物。寿命长、抗震性好：额定工作条件下寿命可以达到9万小时，工作1千小时亮度衰减只有5％；LED是半导体元件，没有钨丝等易损部件，故障率低，减少了维护费用。高效率、能耗低：LED光源不需要滤色就能直接发射媲美自然光的白光，无滤色损耗，电光转换效率高。

利环保，环保性能极佳：因光谱中不含紫外线和红外线，热辐射和有害辐射极低；同时眩光小、不含汞元素、可以安全触摸，属于典型的绿色照明冷光源。

2、可精准快门控制：利用LED半导体原理，可频繁启动、关闭；并且不会影响寿命和光性能，故可以实现相机对LED频闪灯的精准控制。

3、光控效果：灯具开关状态通过内置测光装置可实现达到光照强度符合预设条件的情况下开启和关闭LED频闪灯的功能。

4、恒流控制、保护功能：在个别LED损坏情况下其他LED正常发光，不影响使用和便于维修。

5、温度监控：对LED灯板进行温度监控，温度超过标准时自动调节亮度防止损坏LED。

6、符合国际标准DMX512协议。与符合该标准的各类数字调光协议兼容。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。