LED(發(fā)光二極光)的應(yīng)用可以說(shuō)無(wú)處不在。作為一種半導(dǎo)體發(fā)光材料，與其他發(fā)光材料相比較，LED以其綠色、高效、可靠、耐用的優(yōu)勢(shì)，使得其他發(fā)光材料黯然失色。隨著大功率LED成本的不斷降低，逐步替代傳統(tǒng)燈具成為可能。LED光源在道路照明中的應(yīng)用已成為近年來(lái)半導(dǎo)體照明行業(yè)的熱點(diǎn)，LED 器件產(chǎn)品應(yīng)用到路燈上，對(duì)技術(shù)有什么特殊要求?大功率LED路燈與目前普通路燈相比有哪些優(yōu)勢(shì)?還存在哪些不足?如何解決?業(yè)界磚家從不同側(cè)面給予了闡述。

　　制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是普及推廣有力手段

　　大功率LED作為路燈主要有以下優(yōu)點(diǎn)或特點(diǎn)：發(fā)光效率高，燈具反射損失低，節(jié)醒能源70%;配合數(shù)字控制亮度功能，更醒電;不需高壓，安全性高;配合軟件可由遠(yuǎn)程自動(dòng)遙控亮度;事剮癬多霧、雨天等特殊情況下提供超高亮度及顯色性高的照明光源;安裝維護(hù)簡(jiǎn)便;模塊安裝、無(wú)多余配線;不會(huì)造成光污染或浪費(fèi);長(zhǎng)壽命，意味著不需要經(jīng)常進(jìn)行更換，從而減少了交通中斷的潛在性，降低了為此支付的維修費(fèi)用。有人計(jì)算過(guò)，采用大功率LED 路燈除了在單燈成本及最初安裝的造價(jià)比高壓鈉燈高外，在鋪設(shè)成本、耗電成本及壽命方面均大大優(yōu)于高壓鈉燈。

　　大功率LED 路燈面臨的主要技術(shù)問(wèn)題為：輸出功率及光通量、二次光學(xué)設(shè)計(jì)、散熱設(shè)計(jì)和電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)。輸出功率及光通量的提高還需要從大功率白光LED的外延技術(shù)、芯片工藝等基礎(chǔ)層次進(jìn)一步提升。在二次光學(xué)設(shè)計(jì)方面，LED的輻射形式有朗伯型、側(cè)射型、蝙蝠翼型和聚光型幾種。在道路照明領(lǐng)域，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)朗伯型和蝙蝠翼型比較適用，通過(guò)二次光學(xué)設(shè)計(jì)，使得LED的光照范圍、光度曲線符合道路照明的需求。散熱是大功率LED 路燈需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題之一，由于大功率LED 路燈亮度要求高、發(fā)熱量大，并且戶外這種使用環(huán)境比較苛刻，如果散熱不好會(huì)直接導(dǎo)致LED快速老化，穩(wěn)定性降低，除了需要功率型LED本身的散熱好外，由于路燈具有戶外夜間使用的特點(diǎn)，散熱面位于側(cè)上面有利于空氣自然對(duì)流散熱。大功率LED 路燈的電源系統(tǒng)也與傳統(tǒng)光源不同，LED的低能耗、低工作電壓和太陽(yáng)能電池組件的低輸出功灤癬低輸出電壓之間的配合非常合適，如何使緊密壓縮在一起的一組LED安全、可靠地工作也是考察大功率LED 路燈的一個(gè)指標(biāo)。

　　綜合以上對(duì)大功率LED 路燈在市場(chǎng)前景及技術(shù)問(wèn)題方面的分析可以看出，影響其應(yīng)用的因素為：第一，LED路燈造價(jià)較高，不利于推廣普及。雖然目前初步解決了大功率LED 路燈的散熱問(wèn)題，但是過(guò)高的價(jià)格和過(guò)重的燈朔仍然會(huì)阻礙大功率LED路燈的普及。

　　第二，大功率 LED路燈模塊化的可靠性仍需加強(qiáng)，由于驅(qū)動(dòng)電路等原因也會(huì)造成大功率LED路燈的失效。

　　第三，無(wú)論是單點(diǎn)還是多點(diǎn)光源的大功率LED 路燈都存在著散熱難的問(wèn)題。一盞采用250W高壓鈉燈的路燈，由于技術(shù)較成熟，散熱控制得很好，即使工作5000小時(shí)，光衰仍然較小，發(fā)光效率還可以達(dá)到70%以上。以目前的技術(shù)，相同條件下大功率LED路燈，由于散熱問(wèn)題不易解決，光衰較大，發(fā)光效率會(huì)下降到 30%。如果想用加大電壓電流的方法提高光效，很容易造成LED芯片損毀的現(xiàn)象。

　　第四，大功率LED 路燈射程短，因此大功率LED 路燈還需要進(jìn)一步加強(qiáng)如何在較高高度下工作的研究。此外，制定國(guó)家LED道路照明標(biāo)準(zhǔn)也是普及推廣大功率LED 路燈非常有力的手段。

　　LED器件產(chǎn)品應(yīng)用到路燈上，技術(shù)上的特殊要求主要是要結(jié)合LED光強(qiáng)和發(fā)光角度來(lái)設(shè)計(jì)，另外由于多顆LED組合，出光設(shè)計(jì)方面要兼顧照射面域，燈具方面需要重點(diǎn)考慮散熱的有效性。

　　大功率LED 路燈與普通路燈的對(duì)比優(yōu)勢(shì)：節(jié)能、環(huán)保，易于和低壓適配，也可和太陽(yáng)能系統(tǒng)直接配套，無(wú)需額外的逆變、轉(zhuǎn)換過(guò)程，能達(dá)到最大的能源利用灤眩

　　解決措施：LED產(chǎn)品應(yīng)用于路燈需要磚門(mén)的設(shè)計(jì)，也需要磚門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)(用傳統(tǒng)光源的測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)LED光源往往并不客觀)。

　　對(duì)白光大功率LED需求將達(dá)到3億顆

　　大功率LED 路燈與目前普通的高壓鈉燈路燈相比優(yōu)勢(shì)如下：

　　第一，節(jié)能：目前白光LED的發(fā)光效率約為80lm/W，較傳統(tǒng)高壓鈉燈可以節(jié)電50%～60%，隨著LED效率的快速提升，半導(dǎo)體路燈在節(jié)能方面顯示出了巨大的潛力。

　　第二，低維護(hù)成本：以目前的技術(shù)水平和測(cè)試結(jié)果推算，大功率LED光源可以正常使用10年不用更換，而傳統(tǒng)高壓鈉燈平均1年半就要更換一次，使用半導(dǎo)體光源可以大大降低維護(hù)成本。

　　第三，顯色性佳：LED的顯色指數(shù)高(75～80)，人們的反應(yīng)速度快，路面看起來(lái)更明亮，感覺(jué)更舒適，駕駛?cè)藛T也感覺(jué)更安全。而高壓鈉燈光譜窄，顯色性差(20～40)，感覺(jué)昏暗。

　　存在的不足主要如下：

　　第一，發(fā)光效率還不夠高：目前雖然試驗(yàn)室水平大功率白光LED的發(fā)光效率已經(jīng)超過(guò)了100lm/W，但量產(chǎn)的、性價(jià)比高的大功率白光LED發(fā)光效率還在60lm/W左右，節(jié)能優(yōu)勢(shì)還沒(méi)有充分發(fā)揮出來(lái)。

　　第二，地面對(duì)LED光的反射率低：由于目前白光LED 光譜特征，路面及周邊物體對(duì)其反射率低，所以路面的亮度較低，與鈉燈的黃光相比，這是它的一個(gè)弱點(diǎn)。

　　目前一盞大功率LED 路燈平均需要100顆左右的1W白光LED，以全國(guó)每年路燈需求300萬(wàn)盞來(lái)計(jì)算，每年對(duì)白光大功率LED的需求將達(dá)到3億顆。

　　標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范欠缺無(wú)法全面推廣

　　由于大功率LED 路燈有兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能(據(jù)報(bào)道可節(jié)電能50%以上)、長(zhǎng)壽命(可減少維修和延長(zhǎng)更換時(shí)間)，所以目前國(guó)內(nèi)有關(guān)大功率 LED路燈的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用發(fā)展很快。很多大、中城市均有一些道路在試用大功率LED路燈，但均未大批量采用。

　　大功率LED 路燈目前主要問(wèn)題授睫標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，無(wú)法全面推廣，其中LED用于路燈的幾個(gè)主要參數(shù)如：色溫、顯色性(顯色指數(shù))和眩光等尚未確定。

　　另外，大功率 LED路燈的價(jià)格過(guò)高，目前根據(jù)不同功率和安裝高度，其價(jià)位在3000元～5000元/只，大面積推廣應(yīng)用有困難。

　　路燈的城市管理體制是多頭負(fù)責(zé)，這給大功率LED 路燈似廣應(yīng)用帶來(lái)很大困難。

　　建議相關(guān)部門(mén)盡早組織制定大功率LED 路燈的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和建立相關(guān)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。

　　建設(shè)部新制定的路燈設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(CJJ45-2006)于2007年7月1日開(kāi)始執(zhí)行，其中未提到使用大功率LED 路燈的問(wèn)題。在此，相關(guān)部門(mén)要組織有關(guān)人員認(rèn)真討論，采用LED路燈是否可符合上述設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或需要提出哪些補(bǔ)充修改意見(jiàn)作為正式的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

　　另外，盡快制定采用大功率LED路燈的道路路面測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，制定大功率LED 路燈的燈具(含LED燈)標(biāo)準(zhǔn)，提出大功率LED 路燈的主要參數(shù)包含色溫、顯色指數(shù)、眩光、發(fā)光強(qiáng)度(或照度)、角度以及熱阻和可靠性等指標(biāo)要求，制定大功率LED 路燈的燈具測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，建立公正的權(quán)威的大功率LED 路燈相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)。

　　要不斷提高LED技術(shù)水平，降低大功率LED 路燈成本。隨著LED技術(shù)的不斷突破，特別是LED發(fā)光效率的不斷提高以及LED封裝和燈具設(shè)計(jì)水平的提高，將可減少使用LED的個(gè)數(shù)和其他元器件數(shù)，即可大大降低大功率LED 路燈的成本。

　　希望城市道路的路燈管理能由一個(gè)部門(mén)統(tǒng)一管理，這樣在推廣大功率LED 路燈應(yīng)用時(shí)會(huì)順利些。

　　初始安裝成本高制約推廣應(yīng)用

　　大功率LED 路燈的初始安裝成本仍舊是傳統(tǒng)高壓鈉燈、金鹵燈的2-3倍，這是因?yàn)槟壳癓ED的光源成本較高，并且需要較復(fù)雜的光學(xué)、熱學(xué)及驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。

　　但近一兩年來(lái)，國(guó)內(nèi)外均已出現(xiàn)大量大功率LED 路燈的應(yīng)用案例，其主要優(yōu)勢(shì)在于：壽命長(zhǎng)、燈具整體光效高，因而可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)下的總體節(jié)電效果。

　　LED光源本身光效提升空間大，半導(dǎo)體技術(shù)的特點(diǎn)使其發(fā)光光效(相應(yīng)的外量子效率)有望在現(xiàn)有基礎(chǔ)上翻番，目前行業(yè)內(nèi)高功率LED光效的頂級(jí)水平在 100lm/W，研發(fā)水平已可大于130lm/W，將來(lái)有望實(shí)現(xiàn)大于200lm/W的水平。LED光源具有綠色環(huán)保特性，不含汞等重金屬，更方便回收。 LED光源系統(tǒng)易維護(hù)，總體運(yùn)行成本低，產(chǎn)品品質(zhì)高。以上諸多優(yōu)點(diǎn)，使得大功率LED路燈的市場(chǎng)前景被廣泛看好。

　　LED在照明應(yīng)用中，本質(zhì)上也屬于點(diǎn)光源，因此其光學(xué)設(shè)計(jì)，包括初級(jí)透鏡或反光裝置的設(shè)計(jì)和二次光學(xué)的設(shè)計(jì)等是一大應(yīng)用難點(diǎn)。

　　此外，大功率LED 路燈 照明系統(tǒng)的散熱方案，如基于金屬殼體的整體化設(shè)計(jì)、風(fēng)扇及熱管等輔助散熱裝置、有效防塵(塵土將極大妨礙散熱)等，這些都是較之傳統(tǒng)路燈所需特別注意的地方。

　　另外，LED所特需的恒流驅(qū)動(dòng)電源，是保證其正常工作的一大基石，簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)電源的方案常會(huì)帶來(lái)LED器件的損傷。因此，大功率LED 路燈的進(jìn)一步推廣，有賴于光、熱、電等方面整體解決方案的日益成熟。

　　LED替換高壓鈉燈節(jié)能40%

　　LED的性能現(xiàn)在已超過(guò)普遍采用的熒光燈，可以預(yù)見(jiàn)，LED照明技術(shù)將進(jìn)入多種環(huán)境中。除了節(jié)能之外，LED燈的使用壽命比傳統(tǒng)燈泡要長(zhǎng)得多，并且不采用普通燈泡中常見(jiàn)的汞、水銀、鉛等有害物質(zhì)，LED燈要更環(huán)保。

　　LED城市照明行動(dòng)(LED City社區(qū))于2007年2月啟動(dòng)，在北卡羅來(lái)納州羅利推行停車庫(kù)照明試行項(xiàng)目，得到Cree(科銳)、Lighting Science Group、AmTech Lighting Services和Progress Energy的支持。該社區(qū)的目標(biāo)是促使各個(gè)城市在部署節(jié)能照明時(shí)加強(qiáng)合作和提高效率，以便盡快達(dá)到節(jié)約成本與環(huán)保的目的。該試行項(xiàng)目是用LED燈具替換高壓鈉燈具，據(jù)Progress Energy評(píng)估，節(jié)能效果達(dá)到40%。