在商業(yè)航空運輸?shù)臍埧針I(yè)務(wù)中，機場運營商不斷尋求解決方案，不僅可以降低運營成本，還可以提升乘客體驗。基于LED的節(jié)能照明顯然符合要求。 LEED（能源和環(huán)境設(shè)計領(lǐng)導(dǎo)力）計劃提供額外的激勵措施，機場可以獲得節(jié)能照明的金牌認證，使其具有感知的競爭優(yōu)勢。因此，商業(yè)機場照明中的LED市場正在飆升。

機場照明可以大致細分為三個主要區(qū)域：高桅桿戶外照明，用于圍裙，道路和停車場的大面積照明;跑道，出租車道和進近道路的地面照明;和室內(nèi)終端照明。

本文將重點介紹高桅桿照明，它與街道和道路照明的要求相似。不同之處在于桅桿通常更高，30米或更高，而路燈則為10至20米。機場的高桅桿戶外區(qū)域照明，主要是飛機停放圍裙和停車場，正在迅速轉(zhuǎn)換為LED光源。

主要的動力是低能耗操作和減少維護所帶來的成本節(jié)約，據(jù)稱是50％或以上。然而，其他公認的好處包括提高安全性，因為更高的顯色指數(shù)可以提高夜間能見度，并通過可調(diào)光性，可調(diào)光強度，可選色溫，即時開啟，無閃爍操作和整體可控性等功能提高光質(zhì)量。

圖1：慕尼黑機場是歐洲最大的機場之一，正在用LED模塊取代其HPS高桅桿泛光燈，以節(jié)省能源成本和二氧化碳排放量。

本文將考慮兩個LED系列廣泛用于高桅桿照明應(yīng)用：Cree的XLamp?XT-E系列和PhilipsLumiledsLUXEON?-K系列。將參考設(shè)計技巧，以了解如何估算每個模塊所需光源的類型和數(shù)量。將進一步強調(diào)照度模擬的重要性，以展示和驗證設(shè)計配置的光分布。還將包括有關(guān)熱管理，特別是散熱器要求的進一步指導(dǎo)。 TE Connectivity的無焊LED支架（217340）以及如何使用合適的熱互連材料（TIM）進行組裝，說明了這一點。例如Aavid Thermalloy的Ultrastick熱化合物，以及專為LUXEON-K LED陣列設(shè)計的Ohmite和Nuventix散熱器。

高桅桿，高可見性 - 機場的新裝置通常利用LED進行高桅桿照明應(yīng)用。與此同時，許多機場和機場正在尋求升級到LED照明，利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。英國伯明翰機場正在尋求承包商將其高桅桿照明升級為LED。與此同時，慕尼黑機場是歐洲最大的國際樞紐之一，最近宣布將在飛機停機坪以及道路和停車場的基礎(chǔ)上更換高壓鈉燈（HPS）和基于LED的解決方案。見上面的圖1.

由于雙重目標(biāo)是節(jié)省能源成本并確保二氧化碳排放量不超過2005年的水平，慕尼黑機場預(yù)計將在第一階段完成后將其年度能源消耗量減半并減少70噸二氧化碳排放量。進一步更換圍裙泛光燈和外部燈預(yù)計每年可節(jié)省超過5000噸的二氧化碳。每個HPS高桅桿燈將更換為包含288個Cree XLamp XT-E LED的模塊。然而，直到最近才能以合適的價格提供足夠高亮度，高效率的LED，以滿足高桅桿照明的需求。

顯然，這些高功率，高能源的節(jié)能潛力-mast類型的應(yīng)用程序是巨大的。通常使用1000 W HID，金屬鹵化物或HPS照明燈具的燈具可輕松更換為204，320或400 W LED燈具。光輸出可以是16，000到多達40，000流量的光通量。使用LED，可以輕松實現(xiàn)70到95的CRI，這對于提高夜間能見度非常重要，因此被視為安全問題。顏色更自然地呈現(xiàn)，并且它們避免了HPS光源常見的黃色色調(diào)（CRI大約25），這在惡劣天氣條件下可能是一個真正的問題。

選擇色溫的能力也很重要，無論是作為恒定或可編程功能。范圍從3000K到6000K，可以指定光質(zhì)量以匹配要照明的目標(biāo)區(qū)域的精確性質(zhì)。使用LED，光強度可以從100％到75％或更低，從而產(chǎn)生更大的節(jié)能效果。壽命通常保證超過50，000小時，保修期為5年，從而實現(xiàn)下一個顯著的成本節(jié)約因素：減少維護。

設(shè)計高于地面30米的高桅桿燈與路燈有一些相似之處，但有些也有差異。高桅桿燈具設(shè)計師通常執(zhí)行照度和亮度模擬計算，以證明所提出的裝置在所需區(qū)域內(nèi)提供均勻的泛光照明。在大多數(shù)改型應(yīng)用中，設(shè)計僅限于使用現(xiàn)有的高桿電桿。

驗證設(shè)計是否符合照明要求并消除整個照明區(qū)域的光暈和暗區(qū)以避免光污染同樣重要。 。光線溢出到不需要的區(qū)域不僅浪費，而且往往是不合需要的。滋擾照明的例子包括附近住宅區(qū)和酒店綜合體的溢出，夜間道路上的致盲司機，以及從未屏蔽的上照燈產(chǎn)生“天空發(fā)光”，特別是在農(nóng)村地區(qū)。

設(shè)計方法

領(lǐng)先的LED供應(yīng)商，Cree ，已經(jīng)制作了許多應(yīng)用筆記，設(shè)計指南和參考設(shè)計，旨在幫助照明設(shè)計師和指定人員確保他們?yōu)閼?yīng)用創(chuàng)造最合適的燈具。一個良好的開端是LED燈具設(shè)計指南， 1 一個通用文檔，提供了作為六點設(shè)計過程組織的一般指南。另外，Cree發(fā)布了XLamp XT-E路燈參考設(shè)計。 2 XT-E LED不僅廣泛用于路燈，還用于其他高桅桿照明應(yīng)用，如機場停機坪照明，使本文檔的大部分內(nèi)容特別有用。它詳細說明了頂燈照明的理想強度分布等問題，具體取決于要點亮的區(qū)域和IES-MLO定義的照明區(qū)域。它總結(jié)了用于評估室外照明裝置的系統(tǒng)，使用背光，上照燈和眩光的最大流明水平 - 所謂的BUG值。

進一步考慮熱要求（散熱片），滿足光束模式的二次光學(xué)器件要求，以及IP65級驅(qū)動電子設(shè)備。有用的是，Cree有一個在線產(chǎn)品特性描述工具（pct.cree.com），可用于確定設(shè)計的驅(qū)動電流，給定目標(biāo)光學(xué)效率和驅(qū)動器效率。它還將計算實現(xiàn)設(shè)計中指定的光輸出所需的LED數(shù)量。可以考慮設(shè)計約束，例如功率，效率，尺寸（最小化每個燈具的LED數(shù)量），甚至成本。

圖2：左圖：DIALux模擬路燈設(shè)計，包含四個LED模塊，每個模塊每個燈具有十四個Cree XLamp XT-E LED，產(chǎn)生的光輸出接近11，000流明。模擬顯示在道路兩側(cè)以30米間隔的10米高桅桿的光分布。右圖：典型高桅桿照明應(yīng)用的DIALux可視化。

Cree建議可以使用德國公司Dial，www.dial.de上免費提供的DIALux軟件模擬原型設(shè)計。評估高桅桿照明設(shè)計的有效性不僅需要考慮桅桿的高度和到達地面的光量，還要考慮表面的類型，無論是深色柏油路面還是輕質(zhì)混凝土鋪路。請參見上面的圖2.

Cree提供XT-E系列中的多種高亮度LED選擇，但對于高桅桿戶外照明應(yīng)用，使用更高CCT額定值的設(shè)備可實現(xiàn)最大流明輸出。 XT-E AWT-F51和XT-E AWT-G51的CCT為6200K，分別提供高達126 lm/W和135 lm/W的光輸出。

散熱器和支架

與傳統(tǒng)光源不同，LED不需要熱量來產(chǎn)生光。然而，與其他半導(dǎo)體器件一樣，隨著結(jié)溫升高，會產(chǎn)生熱量。在這種情況下，在產(chǎn)生光的有效區(qū)域。雖然安裝在基板上的LED陣列可以合理地?zé)嵝?，但是由于基板通常傳?dǎo)熱量，因此更有效和理想的解決方案是將基板安裝到散熱器上。

飛利浦Lumileds Luxeon-K系列LED陣列廣泛用于高桅桿照明應(yīng)用。該器件具有高光通量，系列中的某些部件可達4000 lm，色溫可選擇3000至5000K以上。 LXK8-PWxx-0024處于該系列的最高端，可提供2475流明的中性白光（4000K）光。這些陣列被描述為在空間受限的改裝和筒燈應(yīng)用中輕松組裝的理想選擇。該公司已經(jīng)制作了一個有用的應(yīng)用筆記 3 ，其中包括這些陣列的裝配和處理信息，以及如何最好地安裝它們以實現(xiàn)最佳熱管理和電氣互連的詳細信息。

金屬芯PCB基板由鋁制成，用于LED之間的良好熱路徑，具有用于附接到散熱器的機械安裝件，以及用于將電線饋送到基板頂部上的電焊盤的槽。 TE Connectivity提供特殊的LUXEON-K無焊LED插座LK2173470，可用于將LED陣列電氣，機械和熱固定到散熱器上。見下面的圖3。或者，發(fā)射器可以直接安裝在散熱器上。

圖3：TE Connectivity無焊LED插座設(shè)計用于Philips Lumileds Luxeon-K LED陣列，在這種情況下， LXK8-PWxx-0012。

Philips Lumileds建議使用熱界面材料（TIM）將發(fā)射器熱連接到散熱器。目的是填補兩個表面之間的任何微小間隙。 TIM有多種形式，包括漿料，油脂，石墨片和墊。該公司警告稱，過厚的材料（如某些焊盤）可能會產(chǎn)生不可接受的熱阻，而某些材料在非常高的溫度下可能效果不佳，從而在熱路徑中產(chǎn)生空隙。

Aavid Thermalloy的Ultrastick相變TIM等產(chǎn)品可以有效地使用，因為它在方便的涂布棒中提供，可以均勻，快速地涂抹薄涂層。它是一種基于石蠟的化合物，它在60°C時發(fā)生相變，同時具有填充間隙的體積膨脹。工作溫度范圍為-40至200°C。

對于散熱器本身，Philips Lumileds強調(diào)其設(shè)備必須安裝在適當(dāng)大小的散熱器上，以確保結(jié)溫保持低于LUXEON規(guī)定的最大值 - K數(shù)據(jù)表。應(yīng)用筆記詳細介紹了如何通過在設(shè)備上安裝熱電偶來測量結(jié)溫。

在內(nèi)部測試中，Philips Lumileds展示了Ohmite SA-LED-113E散熱器的有效性，黑色陽極氧化單元，可與一系列星形LED陣列配合使用。但是，也可以使用專為LUXEON-K系列設(shè)計的其他散熱器;來自Nuventix的NX301113。

更廣泛的應(yīng)用

高桅桿LED照明不僅適用于機場停機坪和道路。許多需要高桅桿照明的聯(lián)合應(yīng)用也轉(zhuǎn)向LED技術(shù)以獲得這些和其他好處。設(shè)施包括水處理工程等大型工業(yè)用地。 Cree已經(jīng)制作了一個有趣的案例研究 4 ，說明美國水回收設(shè)施如何改善夜間能見度，以及通過將現(xiàn)場照明從HPS升級到LED高桅桿燈來降低能耗。類似的應(yīng)用可以在運輸和集裝箱設(shè)施，鐵路站場，懲教設(shè)施和卡車站，以及體育和娛樂體育場中找到。在更新高速公路交匯處和收費站廣場等區(qū)域時，改善夜間能見度的好處被證明是有吸引力的。總之，商業(yè)機場業(yè)務(wù)可能被認為是世界上最大的污染者之一，這可能具有諷刺意味。二氧化碳的條款是最大聲頌揚基于LED的節(jié)能照明減少碳排放的優(yōu)點之一。