【会员风采】港珠澳大桥照明工程中的关键LED照明技术

上海三思电子工程有限公司

作者：杜金 周士康 陈春根 何孝亮

摘要：随着LED照明技术的不断成熟，其应用于大型照明工程项目的案例也越来越多。本文以港珠澳大桥照明工程为例，从其所需灯具的可靠性方面出发，对LED灯具的关键技术进行分析。

图 1 港珠澳大桥景观照明

一、港珠澳大桥的环境特点

港珠澳大桥位于北回归线以南，横跨伶仃洋海域，属于热带季风型气候，其气候主要特点为全年高温，最冷月平均温也在18℃以上，同时受热带季风影响，多强风，多雷雨且天气突变频繁。港珠澳大桥严苛的工作环境，给LED照明应用技术带来了新的挑战，包括：①如何抗强风风载；②如何耐高温、防湿热；③如何防盐雾、耐腐蚀；④如何进行IP防护设计（防大量降水）。

图 2 港珠澳大桥地理位置图示

二、LED照明关键技术

针对港珠澳大桥的上述气候特点，上海三思电子工程有限公司（以下简称三思）对目前已有LED照明应用技术进行整合，提出了以陶瓷平台为载体的一系列应用于LED照明的关键技术。

1）抗风载。流线型的灯具外形，能使大风经过灯具时具有较高的速度，从而减少其对灯具表面的压力，降低了大风对灯具与灯杆连接处等薄弱环节的影响，提高了灯具抗风载能力，见图3。

图 3 灯具抗风载设计示意图

2）耐高温。优秀的散热能力是解决高温下持续工作的关键。三思的散热技术依托于单个陶瓷平台（称之为陶瓷像素），从影响散热的两个关键因素出发[1-3]，以达到整体散热的目的：

① 从导热上讲，LED芯片直接焊接于陶瓷散热体上，其间无传统意义上的绝缘层或者热阻层，因此能更加高效地将LED芯片散发的热量导出并散走，避免产生散热热岛效应；

② 从对流上讲，LED陶瓷散热像素的蜂窝状散热结构能够有效增加散热面积，并保证气流自下而上流经散热器，路径不受阻碍，见图4。

图 4 灯具陶瓷模块的散热结构

3）防湿热。港珠澳大桥常年处于高温高湿状态,空气中大量的湿热气体很容易受热膨胀破坏灯具结构或受冷凝结成水雾影响照明效果。为此,三思将设计重点集中于如何降低电气腔体和光源腔体的体积上：

① 电气腔独立防水，内置浪涌电压保护，密封腔体相对较小（如图5密封电气腔），可避免湿热气体受热膨胀破坏灯具密封结构；

② 考虑到传统整体玻璃面罩大腔体结构在密封、散热上的缺陷，港珠澳大桥光源腔体采用开放式结构，以单个透镜和陶瓷像素所形成的整体为单元按一定的顺序安装于结构模条上，每一个单元也形成独立的光源腔，密封腔体同样很小，有别于一体式玻璃罩结构的大密封腔灯具，可避免温湿突变玻璃罩上结雾。

图 5 灯具防湿热结构

4）防盐雾、耐腐蚀、抗紫外老化。防盐雾、耐腐蚀、抗紫外老化性能是照明灯具在港珠澳大桥上持续工作的保障。三思采用自身技术研发与外协厂家专业技术相结合的方式，通过将以下四个方面的实用技术应用到照明灯具产品中从而实现灯具的防盐雾、耐腐蚀以及抗紫外老化的功能（见图6）：

①灯具表面采用氟碳喷涂处理，可有效防止盐雾腐蚀；

② 灯具紧固装置均使用不锈钢材料，可有效防止盐雾腐蚀；

③ 采用耐腐蚀性能优异的陶瓷像素材料作为灯具构成的基础单元；

④ 包括透镜在内的所有灯具部件，均具有抗紫外老化的能力。

图 6 灯具防盐雾、耐腐蚀以及抗老化结构

近年来，LED照明技术不断成熟，在城市夜景照明、公路隧道照明、建筑照明中的应用越来越多，在大型照明工程项目中的应用案例也越来越多[4-8]。港珠澳大桥全长55 km，是现今世界最长的跨海大桥。其东接香港特别行政区，西接广东省珠海市和澳门特别行政区，是国家高速公路网规划中跨越伶仃洋海域的关键性工程，对于连通香港特别行政区、广东省珠海市、澳门特别行政区三地具有重大的政治以及经济意义。与此同时，港珠澳大桥主体工程“海中桥隧”全线22.9 km长的桥梁和6.7 km长的隧道照明以及各人工岛组成的支线照明工程全部采用LED照明灯具及其控制系统，因此也成为LED照明工程应用的典范。

图 7 港珠澳大桥航拍实景

参考文献

[1]王薇,樊洪明.基于平板微热管阵列的大功率LED散热技术[J].照明工程学报,2018,29(4):62-68.

[2]郭凌曦,左敦稳,孙玉利,等.LED散热技术及其研究进展[J].照明工程报,2013,24(4):64-70.

[3]李斌,唐瑜梅,涂朴.烟囱式LED散热器的自然对流散热研究[J].照明工程学报,2017,28(4):106-109.

[4]李铁楠.我国城市夜景照明发展的思考[J].照明工程学报,2019,30(5):23-26.

[5]郝洛西,杨秀.基于LED光源特性的半导体照明应用创新与发展[J].照明工程学报,2012,23(1):1-6.

[6]朱应昶,肖辉.城市道路照明智能化研究[J].照明工程学报,2017,28(5):16-19.

[7]吴玲.“十三五”我国半导体照明产业发展展望[J].照明工程学报,2017,28(1):5-6.

[8]阮军.国家半导体照明工程进展[J].照明工程学报,2012,23(增刊):37-43.

热诚欢迎大家踊跃投稿

投稿邮箱：[e-mail]

如需开白可在公众号后台留言

欢迎关注

中国公路学会交通工程

与信息化分会

编辑| 孙晨

审核| 陈小妮