在商業航空運輸的殘酷業務中，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的節能照明顯然符合要求。 LEED（能源和環境設計領導力）計劃提供額外的激勵措施，機場可以獲得節能照明的金牌認證，使其具有感知的競爭優勢。因此，商業機場照明中的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域照明，主要是飛機停放圍裙和停車場，正在迅速轉換為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約，據稱是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可以提高夜間能見度，并通過可調光性，可調光強度，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用：Cree的XLamp?XT-E系列和PhilipsLumiledsLUXEON?-K系列。將參考設計技巧，以了解如何估算每個模塊所需光源的類型和數量。將進一步強調照度模擬的重要性，以展示和驗證設計配置的光分布。還將包括有關熱管理，特別是散熱器要求的進一步指導。 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，利用現有的基礎設施。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.

由于雙重目標是節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計每年可節省超過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，高能源的節能潛力-mast類型的應用程序是巨大的。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，并且它們避免了HPS光源常見的黃色色調（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，可以指定光質量以匹配要照明的目標區域的精確性質。使用LED，光強度可以從100％到75％或更低，從而產生更大的節能效果。壽命通常保證超過50，000小時，保修期為5年，從而實現下一個顯著的成本節約因素：減少維護。

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

驗證設計是否符合照明要求并消除整個照明區域的光暈和暗區以避免光污染同樣重要。 。光線溢出到不需要的區域不僅浪費，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生“天空發光”，特別是在農村地區。

設計方法

領先的LED供應商，Cree ，已經制作了許多應用筆記，設計指南和參考設計，旨在幫助照明設計師和指定人員確保他們為應用創造最合適的燈具。一個良好的開端是LED燈具設計指南， 1 一個通用文檔，提供了作為六點設計過程組織的一般指南。另外，Cree發布了XLamp XT-E路燈參考設計。 2 XT-E LED不僅廣泛用于路燈，還用于其他高桅桿照明應用，如機場停機坪照明，使本文檔的大部分內容特別有用。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域和IES-MLO定義的照明區域。它總結了用于評估室外照明裝置的系統，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器件要求，以及IP65級驅動電子設備。有用的是，Cree有一個在線產品特性描述工具（pct.cree.com），可用于確定設計的驅動電流，給定目標光學效率和驅動器效率。它還將計算實現設計中指定的光輸出所需的LED數量。可以考慮設計約束，例如功率，效率，尺寸（最小化每個燈具的LED數量），甚至成本。

圖2：左圖：DIALux模擬路燈設計，包含四個LED模塊，每個模塊每個燈具有十四個Cree XLamp XT-E LED，產生的光輸出接近11，000流明。模擬顯示在道路兩側以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軟件模擬原型設計。評估高桅桿照明設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用，使用更高CCT額定值的設備可實現最大流明輸出。 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

與傳統光源不同，LED不需要熱量來產生光。然而，與其他半導體器件一樣，隨著結溫升高，會產生熱量。在這種情況下，在產生光的有效區域。雖然安裝在基板上的LED陣列可以合理地熱效率，但是由于基板通常傳導熱量，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用中輕松組裝的理想選擇。該公司已經制作了一個有用的應用筆記 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，發射器可以直接安裝在散熱器上。

圖3：TE Connectivity無焊LED插座設計用于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，從而在熱路徑中產生空隙。

Aavid Thermalloy的Ultrastick相變TIM等產品可以有效地使用，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強調其設備必須安裝在適當大小的散熱器上，以確保結溫保持低于LUXEON規定的最大值 - K數據表。應用筆記詳細介紹了如何通過在設備上安裝熱電偶來測量結溫。

在內部測試中，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系列設計的其他散熱器;來自Nuventix的NX301113。

更廣泛的應用

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合應用也轉向LED技術以獲得這些和其他好處。設施包括水處理工程等大型工業用地。 Cree已經制作了一個有趣的案例研究 4 ，說明美國水回收設施如何改善夜間能見度，以及通過將現場照明從HPS升級到LED高桅桿燈來降低能耗。類似的應用可以在運輸和集裝箱設施，鐵路站場，懲教設施和卡車站，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，商業機場業務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的節能照明減少碳排放的優點之一。