高功率LED泛光灯（100W至500W）旨在提供充足的流明，适用于区域照明、道路照明、作业照明或重点照明。这一用途广泛的户外照明灯具系列可应用于各种需要对特定区域进行定向照明的场合，无论是用强聚焦光束突出重点区域，还是用强白光均匀照亮大面积区域或垂直表面。这些灯具可用作高位光源，照亮特定的几何区域，例如停车场、机场、货运站、高速公路立交桥、运动场、高尔夫球场、收费站、工业区和户外仓储区。高功率LED泛光灯还可用于突出建筑元素，例如建筑立面、纪念碑、柱子和标志性建筑。泛光灯可调整照射方向，结合合理的光束设计、安装位置和高度，可打造高效灵活的户外照明解决方案。
LED泛光灯旨在超越传统灯具的性能，后者不仅耗电量大，而且维护成本高。过去，高流明输出的泛光照明应用主要由金属卤化物灯主导。虽然金属卤化物灯的寿命是白炽灯的20倍，效率是白炽灯的4倍，并且功率范围非常广（最高可达2000瓦），但它们也存在一些问题。
这些灯具在较高的温度（900至1100摄氏度）和高压（520至3100千帕）下工作。使用寿命结束时，它们会发生非被动失效，这可能造成火灾隐患。
虽然低瓦数灯泡的寿命可长达 20,000 小时，但高瓦数灯泡（例如体育场灯具中常见的 1500 瓦灯泡）的寿命通常会大幅缩短至 3,000 小时左右。
由于金属卤化物灯系统启动和热重燃时间长，且频繁开关操作会导致使用寿命缩短，因此无法充分发挥照明控制的节能潜力。
使用金属卤化物泛光灯的另一个问题是光损耗高。金属卤化物灯的光通量向各个方向扩散，导致光提取效率低下。
大功率灯具通常需要大型复杂的光学装置来捕捉和分配光线，这不仅增加了灯具的成本和尺寸，还增加了风荷载和重量。
过去十年，泛光照明技术经历了从高强度气体放电灯（HID）到LED的巨大转变。这一根本性的变革源于LED照明一系列令人瞩目的优势。LED的发光效率已超越以往的照明技术，超过200 lm/W，并且仍有巨大的提升空间。然而，光源效率的显著提升并非LED照明的唯一致命优势。除了光源效率的提升之外，LED照明在节能方面也展现出令人惊艳的潜力。LED照明可以针对不同的应用场景，综合考虑并优化包括光传输效率、光谱效率和强度效率在内的照明应用效率（LAE）的各个方面。
LED独特的物理和光学特性使其能够更有效地将光线传递到目标位置。通过精密设计的光学元件，LED发出的光有超过90%可以从灯具中提取出来，并精确地分配到指定目标。相比之下，金属卤化物灯产生的光有超过30%会在灯具内部损耗，而且并非所有从灯具逸出的光线都能以对预期应用有用的方向照射。
一系列LED可以排列成表面发射器件，结合封装级光学控制，实现精确可控的光分布和高照度均匀性，从而提高照明质量并减少灯具安装数量。LED泛光灯具备完全瞬时调光功能，并能承受频繁的开关操作，因此可以根据需要控制光照强度，从而降低能耗。LED照明还具备精确控制光谱功率分布（SPD）的新功能，可以实现对色彩质量的精准控制，最大限度地提高光效比（LER）和视觉性能。
节能固然能带来立竿见影的好处，但使用LED泛光灯的投资回报率（ROI）很大程度上来自于维护成本的降低。HID照明的维护成本，包括更换灯泡、人工和设备等费用，累积起来可能相当可观，而LED技术则有望打造出在长达数年或数万小时的额定使用寿命内几乎无需维护的照明系统。
高功率LED泛光灯是复杂的系统，因为其热学、光学和电气性能相互依存。一系列系统组件必须协同工作，形成一个整体，以确保LED在最佳控制的工作环境下发挥其全部性能。LED封装的组装系统，包括机械强度、散热管理、光学控制、电源供应和环境防护，对充分发挥LED的性能潜力以及灯具在特定应用中的价值有着显著的影响。
大功率LED泛光灯分为全集成系统和模块化组件两种。全集成LED泛光灯只有一个光源，其他组件的设计都旨在满足该光源的需求。模块化LED泛光灯则由多个LED模块组成。这些模块是独立的光源，包含除驱动电路外的所有功能组件。集成式设计通常用于功率低于300W的系统。模块化设计则提供了更高的灯具配置灵活性，并可扩展系统，从而能够构建更高功率的LED泛光灯。
目前用于泛光照明的LED技术中，白光是由荧光粉转换型LED产生的，这种LED结合了基于InGaN的蓝色LED和荧光粉下转换器。荧光粉转换型LED采用不同的封装技术平台，这导致其性能特性因封装材料、封装结构和制造工艺的不同而有所差异。受不同封装平台影响最大的LED性能特性是发光效率、光衰和色度稳定性。
虽然中功率LED的发光效率优于其他类型的LED，但它们的光通量衰减和色移能力最弱。用于制造反射外壳的塑料树脂容易发生热降解和光降解。尽管芯片封装（COB）LED通过将LED芯片组装到陶瓷基板或金属芯印刷电路板（MCPCB）上，提高了热稳定性，但高密度的LED芯片阵列可能会产生过多的热量，导致散热不畅，并对荧光粉造成过大的热应力。
陶瓷基高功率LED和芯片级封装（CSP）LED的基本封装理念提供了一种高效的散热路径，可将热量从LED的有源区排出。即使在高工作温度和驱动电流下，这些LED也表现出优异的光通量维持率。
LED 的特性可以用其特定的光谱功率分布 (SPD) 来表征，该分布决定了其显色性能和相关色温 (CCT)。LED 的光谱特性取决于荧光粉下转换器的成分。色彩质量和发光效率之间的权衡一直存在。在这方面，LED 封装的选择会根据应用需求而有所不同。
对于高功率LED照明系统而言，热管理始终是一个普遍存在的挑战。通常，LED会将超过50%的输入电能以热量的形式耗散在半导体芯片上。基于InGaN的白光LED在高驱动电流下会出现效率下降。驱动电流越高，转化为热量的电能比例就越高。此外，在高光通量密度LED封装内，荧光粉将短波长（蓝光）下转换到长波长（黄光）的过程也会产生大量的斯托克斯热。
LED封装的散热速度必须超过其产生废热的速度。热量积聚会导致LED封装过热，最终造成光通量衰减和器件失效，这是由于荧光粉和封装材料降解、晶体缺陷增多以及二极管有源区位错生长所致。
热管理的目标是确保LED和其他温度敏感元件的温度维持在功能和绝对最大值范围内。为了有效冷却自发热半导体器件，必须最大限度地降低LED结与周围空气之间热路径上所有元件的热阻，并且散热器必须具有足够的容量来吸收热量并将其对流散发到周围空气中。通过热传导将废热从LED结高效传递到散热器，需要采用高可靠性、高导热能力的焊点（或无焊互连），并使用低热阻的MCPCB和导热界面材料。
为了便于散热，LED泛光灯的散热器和外壳通常一体成型，并采用低铜铝合金，通过挤压、冷锻或压铸工艺制造。被动式散热器通常采用空气动力学设计，具有更大的物理体积，从而最大限度地提高有效表面积和对流换热系数。
决定大功率LED泛光灯寿命和性能的关键部件是驱动器。虽然线性电源在降低成本和简化结构方面具有显著优势，但大多数用于驱动大功率LED系统的LED驱动器都采用开关电源设计。此类LED驱动器的成本相对较高，但其更高的功率转换效率、更高质量的输出以及对LED在异常工作条件下更强大的保护能力，足以弥补这一不足。除了主要的AC-DC功率转换外，开关电源LED驱动器还执行许多子任务，这些子任务可以顺序执行，也可以并行执行。这些子任务包括谐波抑制和功率因数校正、电磁干扰(EMI)屏蔽和滤波、初级和次级之间的电气隔离、驱动电流调节、调光控制以及过压、短路、过载和过温故障保护。
通常，LED驱动器采用两级拓扑结构。包含有源PFC级和DC-DC转换器级的LED驱动器，能够以高电路效率为负载提供基本恒定的电流，同时支持高电压工作和超宽输入电压范围（例如，120-277 VAC、347-480 VAC、120-480 VAC、90-528 VAC），并为连接的LED模块提供高抗雷能力。（在雷击密度高的地区，仍然需要添加外部浪涌保护器。）相比之下，单级LED驱动器在高功率应用中面临诸多限制，包括转换器效率低、工作电压范围窄、电磁干扰（EMI）特性强、浪涌保护元件尺寸和成本增加、调光范围窄以及输出电流纹波（闪烁）特性高。
在任何需要调光作为控制策略一部分的情况下，驱动器可配置为支持通过恒流衰减 (CCR) 和/或脉冲宽度调制 (PWM) 进行输出电流调节。它可以通过模拟接口 (1-10VDC) 或数字接口（DALI、ZigBee、Z-Wave 等）接收控制输入。
大功率LED泛光灯通常属于直接照明系统，其所有发射光都集中照射在被照表面上。这类灯具提供对称和非对称光束模式，光分布范围从聚光到泛光不等。可调光灯具的光分布通常用光束扩散度来描述，光束扩散度取决于灯具的视场角。光束扩散度通常根据NEMA光束类型进行分类，编号从1到7，光束扩散度越窄，编号越高；光束扩散度越宽。
LED的定向特性使其在某些区域照明和泛光照明应用中无需使用二次光学器件。然而，大多数应用仍需要使用专用光学器件来调节光源的光通量，使其形成可控光束。LED泛光灯的光学控制通常通过反射器或透镜来实现。由于LED可以直接从光源提取光通量，因此二次光学器件通常设计为封装级光学系统。泛光灯光学器件的一种非常常见的设计是利用全内反射（TIR）。
全内反射 (TIR) 光学元件可以产生半峰全宽 (FWHM) 角宽度窄至 10°、光学效率高达 92% 的平滑圆形光束。然而，TIR 光学元件通常由热稳定性有限的塑料模制而成。高功率 LED 自发热，其荧光粉下转换器的温度可接近 150°C，因此 TIR 光学元件可能会受到热应力的影响。当照明系统对光学元件的热稳定性要求较高时，精密设计的铝制反射器系统可能是更合适的选择。
户外灯具持续暴露于恶劣环境和极端天气条件下。对于大功率LED泛光灯而言，严格控制环境条件与热管理、光学工程和驱动电流调节同等重要。必须对灯具的所有入口和材料过渡点进行全面密封，以防止灰尘和雨水从任何方向侵入照明系统。光学组件应采用钢化玻璃透镜进行保护，该透镜还有助于灰尘脱落。在照明系统内部环境条件或温度变化时，密封的光学外壳内会积聚压力（对密封件造成压力）和冷凝水（导致透镜起雾）。在密封外壳内安装膜式通风口可以平衡压力并排出冷凝水。化学转化涂层和保护性粉末涂层可增强铝制外壳的耐腐蚀性。
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