摘要:LED即為發(fā)光二極管，LED景觀照明已普遍應(yīng)用，但大功率LED用于道路與隧道照明是目前LED產(chǎn)業(yè)研究的熱點(diǎn)。由于國內(nèi)LED生產(chǎn)廠家多，良莠不齊，目前尚未有檢測辦法，影響了該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為此，本文針對(duì)LED在道路照明中存在的一些問題進(jìn)行了簡要的分析，并結(jié)合現(xiàn)在很多城市的實(shí)際應(yīng)用情況，對(duì)于LED在市政道路上應(yīng)用存在的優(yōu)勢進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞:LED路燈照明 問題優(yōu)勢

0 引言

當(dāng)前，隨著LED照明技術(shù)的不斷發(fā)展，主要是以其功率的增加，效率的提高，成本的下降，越來越多的被各類照明工程所采用。LED不但在裝飾性照明領(lǐng)域，在功能性照明領(lǐng)域也已占有一席之地。如信號(hào)燈、汽車尾燈、防水防爆型電筒，包括一部分室內(nèi)照明及道路照明。LED作為一種固體照明光源，以其長壽命、高光效、多光色及一次配光定向照射功能，可在安全低電壓下工作，也可連續(xù)開關(guān)閃斷，能輕松實(shí)現(xiàn)0~100%調(diào)光功能等諸多優(yōu)勢，成為新一代光源的發(fā)展趨勢。

1 LED光源的基本特征

1.1 發(fā)光效率高 LED經(jīng)過幾十年的技術(shù)改良，其發(fā)光效率有了較大的提升。白熾燈、鹵鎢燈光效為12-24流明/瓦，熒光燈50～70流明/瓦，鈉燈90～140流明/瓦，大部分的耗電變成熱量損耗。LED光效經(jīng)改良后將達(dá)到達(dá)50～200流明/瓦，而且其光的單色性好、光譜窄，無需過濾可直接發(fā)出有色可見光。目前，世界各國均加緊提高LED光效方面的研究，在不遠(yuǎn)的將來其發(fā)光效率將有更大的提高。

1.2 耗電量少 LED單管功率0.03～0.06瓦，采用直流驅(qū)動(dòng)，單管驅(qū)動(dòng)電壓1.5～3.5伏，電流15～18毫安，反應(yīng)速度快，可在高頻操作。同樣照明效果的情況下，耗電量是白熾燈泡的八分之一，熒光燈管的二分之一、日本估計(jì)，如采用光效比熒光燈還要高兩倍的LED替代日本一半的白熾燈和熒光燈。每年可節(jié)約相當(dāng)于60億升原油。就橋梁護(hù)欄燈例，同樣效果的一支日光燈40多瓦，而采用LED每支的功率只有8瓦，而且可以七彩變化。

1.3 使用壽命長 采用電子光場輻射發(fā)光，燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點(diǎn)。而采用LED燈體積小、重量輕，環(huán)氧樹脂封裝，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊和震動(dòng)，不易破碎。平均壽命達(dá)10萬小時(shí)。LED燈具使用壽命可達(dá)5～10年，可以大大降低燈具的維護(hù)費(fèi)用，避免經(jīng)常換燈之苦。

1.4 安全可靠性強(qiáng) 發(fā)熱量低，無熱輻射，冷光源，可以安全抵摸:能精確控制光型及發(fā)光角度，光色柔和，無眩光;不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)。內(nèi)置微處理系統(tǒng)可以控制發(fā)光強(qiáng)度，調(diào)整發(fā)光方式，實(shí)現(xiàn)光與藝術(shù)結(jié)合。

1.5 有利于環(huán)保 LED為全固體發(fā)光體，耐震、耐沖擊不易破碎，廢棄物可回收，沒有污染。光源體積小，可以隨意組合，易開發(fā)成輕便薄短小型照明產(chǎn)品，也便于安裝和維護(hù)。

當(dāng)然，節(jié)能是我們考慮使用LED光源的最主要原因，也許LED光源要比傳統(tǒng)光源昂貴，但是用一年時(shí)間的節(jié)能收回光源的投資，從而獲得4～9年中每年幾倍的節(jié)能凈收益期。

2 LED在市政道路照明應(yīng)用存在的問題

2.1 新興行業(yè)、無專業(yè)規(guī)范、無設(shè)備檢測:LED光源在景觀燈上已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，而在市政道路應(yīng)用是一個(gè)新興事物，LED代替以往的高壓鈉燈，無規(guī)范可依，現(xiàn)在LED道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參照國家規(guī)定的城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)CJJ45-2006執(zhí)行。另外LED的檢測還沒有公認(rèn)的認(rèn)證機(jī)構(gòu)，檢測設(shè)備在重慶大學(xué)光電工程學(xué)院剛剛研制成功，但尚未進(jìn)一步推廣，該設(shè)備僅能檢測LED好與壞，至于好的程度尚未能檢測，目前LED的好壞只能依靠品牌與信譽(yù)來判斷。

2.2 散熱問題:LED的能量一部分轉(zhuǎn)為光能，還有很大一部分轉(zhuǎn)為熱能。LED封裝后，散熱能力很差，大功率的LED有很強(qiáng)的散熱要求，因無行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，目前一般認(rèn)為燈具溫度控制在60度以下即為合格。對(duì)于散熱方式，專家建議采用熱導(dǎo)管及結(jié)構(gòu)性自然熱對(duì)流技術(shù)來降低LED溫度，不主張采用風(fēng)扇散熱。

2.3 光效低、光衰大:LED理論光效是400LM/W，但目前國內(nèi)的LED光效只能達(dá)到130LM/W左右，LED光效技術(shù)上還有待突破，另外質(zhì)量差的LED光衰很大。

2.4 LED有很強(qiáng)的方向性:由于LED有很強(qiáng)的方向性，大功率LED路燈由很多粒子組成，LED路燈的配光不應(yīng)是簡單的疊加，應(yīng)由光源的光學(xué)設(shè)計(jì)和嶄新的燈具設(shè)計(jì)來達(dá)到均勻的光強(qiáng)分布，不同的應(yīng)用需有不同的光學(xué)設(shè)計(jì)。目前有些路燈生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的LED道路燈僅僅是原始燈具與LED光源的簡單疊加，達(dá)不到很好的照明效果。

3 LED應(yīng)用中存在的優(yōu)勢

近一段時(shí)期以來，在節(jié)能減排的口號(hào)的感召下，各地紛紛上馬LED道路照明項(xiàng)目。但是，在這一功能性要求較高的領(lǐng)域里，LED卻遇很大的阻力，顯然LED路燈在目前的發(fā)展中暴露出它的一些不足。我們不難看到各地LED道路照明項(xiàng)目大多獨(dú)立實(shí)施，良莠不齊，存在著反復(fù)試驗(yàn)，反復(fù)浪費(fèi)的狀況。如能在行業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息共享，并出臺(tái)一些切實(shí)可行的暫行標(biāo)準(zhǔn)，必將對(duì)LED路燈的健康、快速發(fā)展起到推動(dòng)作用。以下，筆者以一個(gè)LED路燈的實(shí)際項(xiàng)目為例，結(jié)合LED本身特點(diǎn)，對(duì)LED路燈在發(fā)展過程的利弊作一研判，望能起到拋磚引玉的作用。

作為新興光源，LED正處于飛速發(fā)展的階段，目前大功率白光LED的光效已有100lm/W;而且通過對(duì)其發(fā)光機(jī)理的研究，可以推算出LED的輻射光效可達(dá)350lm/W，還具有很大的發(fā)展空間。LED的特點(diǎn)之一是定向發(fā)光，在實(shí)際應(yīng)用中盡可能使燈具中的LED分別把光線直接射向被照面的各個(gè)區(qū)域，配合燈具反射器的輔助配光，得到符合各種需求的精確光分布，因此LED路燈燈具配光設(shè)計(jì)精準(zhǔn)到位是其能否替代傳統(tǒng)路燈的關(guān)鍵。

LED無明顯的失效機(jī)理，理論壽命可達(dá)10萬小時(shí)。在泛光照明應(yīng)用中，通常約定LED輸出光通量衰減到初始值的70%時(shí)即為壽命終點(diǎn)，照此現(xiàn)有LED壽命也有5萬小時(shí)。可大幅減少維護(hù)工作，節(jié)約運(yùn)行成本。

作為半導(dǎo)體光源，LED響應(yīng)迅速，能在連續(xù)開關(guān)閃斷狀態(tài)工作，輕松實(shí)現(xiàn)0~100%調(diào)光，可與控制系統(tǒng)整合，按需要調(diào)整光輸出。

3.1 雖然傳統(tǒng)光源有更高的光效:鈉燈110lm/W，金鹵燈80lm/W。但這類光源應(yīng)用在道路燈具中時(shí)，只有40%的光是直接照射到路面，其它光是通過燈具反射器再投射出燈具。而此類燈具的反射器效率僅為50%~60%，燈具效率一般僅有70%。反射器設(shè)計(jì)難度大，無法真正滿足配光需求，普遍存在在直接照射方向照度過大，而在兩燈光線交叉處照度過小的問題。

反觀LED路燈，3次配光設(shè)計(jì)使大部分光是直接投射到路面，燈具整體光效達(dá)50lm/W。

3.2 LED光源輸出白光顯色性達(dá)65，色溫適中:5000K~6000K，相比鈉燈，光色更為自然。按“中間視覺”理論，白光LED具有較高的中間視覺等效光效，即在中間視覺條件下的亮度提高約40%，而此時(shí)“黃光”高壓鈉燈的等效光效要降低約30%。雖然中間視覺理論依據(jù)人眼感官，現(xiàn)在還處于爭議中并無確切的標(biāo)準(zhǔn)，但LED的高顯色性無疑有助于司機(jī)及行人識(shí)別目標(biāo)，在同樣的路面亮度下提供更好的通行條件。

3.3 鈉燈與金鹵燈均為高壓氣體放電燈，因故熄滅后熱啟動(dòng)時(shí)間長達(dá)5～8分鐘;LED燈具則可工作在連續(xù)開關(guān)閃斷的狀態(tài)下。

3.4 LED燈具可實(shí)現(xiàn)0~100%連續(xù)調(diào)光，可根據(jù)環(huán)境光照及交通狀況靈活調(diào)整光輸出，在保證照明質(zhì)量的同時(shí)降低不必要的功耗。采用傳統(tǒng)鈉燈及金鹵燈的路燈，一般只能實(shí)現(xiàn)小范圍的調(diào)光控制，應(yīng)用中不可避免的受到其最低工作電壓要求的局限性。

3.5 LED燈具壽命長，在良好的散熱條件下可達(dá)50，000小時(shí)，光衰小，有效降低維護(hù)工作，減少運(yùn)行成本。

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，在不久的將來，LED的技術(shù)問題會(huì)得到解決，在國家綠色照明的政策推動(dòng)下，相信LED路燈會(huì)受到廣泛的關(guān)注，并在道路照明中普遍應(yīng)用。