摘要：在國(guó)家十二五規(guī)劃中，節(jié)能減排作為一項(xiàng)重點(diǎn)工作來(lái)抓，隨著人們節(jié)能意識(shí)的不斷增強(qiáng)，許多相應(yīng)的節(jié)能產(chǎn)品也如雨后春筍一般不斷涌現(xiàn)， LED路燈就是其中的佼佼者。本文從LED路燈的性能、優(yōu)缺點(diǎn)、在道路照明上的應(yīng)用等方面進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，以使人們對(duì)LED路燈有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，并能夠理性的對(duì)待LED路燈，揚(yáng)長(zhǎng)避短，發(fā)揮出LED路燈最大的節(jié)能效益。

　　關(guān)鍵詞：LED路燈, 技術(shù),優(yōu)缺點(diǎn),道路照明,應(yīng)用

　　一、LED路燈發(fā)展歷程及發(fā)展現(xiàn)狀

　　LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二級(jí)管)即半導(dǎo)體照明光源。它是一種基于半導(dǎo)體PN結(jié)形成的用微弱的電能就能發(fā)光的高效固態(tài)光源。LED發(fā)展歷史已經(jīng)幾十年，但在照明領(lǐng)域的應(yīng)用還是新技術(shù)。直到2006年6月，日亞化學(xué)發(fā)布光效100lm/W的白光LED之后，LED照明才慢慢發(fā)展起來(lái)，在這之前，LED照明應(yīng)用主要停留在實(shí)驗(yàn)室階段，特別是白光LED的研究一直未能取得有效突破。可以說(shuō)，2006年6月日亞光學(xué)發(fā)布的高光效的白光LED在LED照明領(lǐng)域是一個(gè)歷程碑，在這之后，白光LED的光效不斷取得突破。

　　2006年7月，Cree開(kāi)發(fā)出發(fā)光效率達(dá)131lm/W的白光LED; 2006年12月，日亞白光LED發(fā)光效率增至150lm/W; 2006年12月，艾笛森單芯片白光LED最高亮度250lm;2007年1月，Lumileds 白光LED電流350mA下光效達(dá)115lm/W;2007年2月，CAO Group Dynasty系列LED光效達(dá)100lm/W;2007年8月，歐司朗發(fā)布光效達(dá)85lm/W的紅色及橙色系LED;2007年9月，西鐵城電子開(kāi)發(fā)出540lm照明用白光LED;2007年9月，日亞化學(xué)發(fā)布350mA時(shí)光效134lm/W高功率白光LED;2008年10月，Cree發(fā)布光效達(dá)157lm/W的白色LED。

　　隨著LED光效的不斷提高，大功率的LED路燈也隨之逐步的推廣開(kāi)來(lái)，大有星星之火、可以燎原之勢(shì)。在中國(guó)多個(gè)大中城市，將LED路燈的推廣作為節(jié)能減排的一項(xiàng)重要工作來(lái)抓。廣東省從2009年起，開(kāi)始大規(guī)模實(shí)施“千里十萬(wàn)”LED路燈產(chǎn)業(yè)化示范推廣工程，建設(shè)總里程1500公里左右、規(guī)模約10萬(wàn)盞的LED路燈示范推廣工程;成都計(jì)劃實(shí)施1.5萬(wàn)盞LED路燈推廣項(xiàng)目;石家莊將推廣使用8000盞LED路燈;揚(yáng)州計(jì)劃兩年投入3.3億元應(yīng)用5萬(wàn)盞LED燈具升級(jí)城市道路照明。廈門(mén)計(jì)劃兩年推廣3萬(wàn)盞LED道路照明燈具;山東省濰坊市于2006年開(kāi)始實(shí)施LED照明示范工程，安裝LED路燈已超過(guò)3萬(wàn)盞。新建道路和公共場(chǎng)所一律安裝LED燈，到2011年已累計(jì)安裝LED路燈10萬(wàn)盞。

　　二、LED路燈的技術(shù)分析

　　( 1)LED發(fā)光機(jī)理：PN結(jié)的端電壓構(gòu)成一定勢(shì)壘，當(dāng)加正向偏置電壓時(shí)勢(shì)壘下降，P區(qū)和N區(qū)的多數(shù)載流子向?qū)Ψ綌U(kuò)散。這些電子與價(jià)帶上的空穴復(fù)合，復(fù)合時(shí)得到的能量以光能的形式釋放出去。

　　(2)LED發(fā)光效率：一般稱(chēng)為組件的外部量子效率，其為組件的內(nèi)部量子效率與組件的取出效率的乘積。

　　(3)LED電氣特性：電流控制型器件，負(fù)載特性類(lèi)似PN結(jié)的UI曲線，正向?qū)�通電壓的極小變化會(huì)引起正向電流的很大變化(指數(shù)級(jí)別)。

　　(4)LED光學(xué)特性：LED發(fā)光亮度與正向電流近似成比例。電流增大，發(fā)光亮度也近似增大。另外發(fā)光亮度也與環(huán)境溫度有關(guān)，環(huán)境溫度高時(shí)，復(fù)合效率下降，發(fā)光強(qiáng)度減小。

　　(5)LED熱學(xué)特性：小電流下，LED溫升不明顯。若環(huán)境溫度較高，LED的主波長(zhǎng)就會(huì)紅移，亮度會(huì)下降，發(fā)光均勻性、一致性變差。

　　(6)LED壽命：LED的長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)光衰引起老化，尤其對(duì)大功率LED來(lái)說(shuō)，光衰問(wèn)題更加嚴(yán)重。在衡量LED的壽命時(shí)，僅僅以燈的損壞來(lái)作為L(zhǎng)ED壽命的終點(diǎn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)該以LED的光衰減百分比來(lái)規(guī)定LED的壽命，比如35%，這樣更有意義。

　　三、LED路燈同傳統(tǒng)高壓鈉燈優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析

　　目前，我國(guó)的道路上采用的照明光源絕大部分采用的都是高壓鈉燈，高壓鈉燈作為傳統(tǒng)的照明燈具，具有自己特有的優(yōu)勢(shì)：

　　(1)技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，其特性為業(yè)界所了解。產(chǎn)品性能穩(wěn)定，鈉燈光源光色溫合適(鈉燈色溫一般在2200K左右)，透霧性能比較好。

　　(2)鈉燈光效高，光效高達(dá)150lm/W(600W高光效高壓鈉燈)。

　　(3)新型產(chǎn)品不斷推出市場(chǎng)，燈具各項(xiàng)技術(shù)不斷的改革和更新。目前該類(lèi)產(chǎn)品的配光曲線已得到優(yōu)化，鎮(zhèn)流器能耗已有所降低，特別是新型的電子鎮(zhèn)流器的能耗只有其配套光源功率的5%。

　　(4)高品質(zhì)產(chǎn)品的品牌較多，有很多應(yīng)用實(shí)例可進(jìn)行對(duì)比選用。

　　(5)燈具維護(hù)容易，產(chǎn)品通用性很強(qiáng)。而且產(chǎn)品價(jià)格合理。

　　LED路燈作為新型的照明光源，其具有的優(yōu)勢(shì)有：

　　(1)LED路燈顯色指數(shù)高，便于夜晚車(chē)輛、行人的辨識(shí)。

　　(2)LED路燈的光衰小，一年的光衰不到3%。

　　(3)LED是低壓器件，驅(qū)動(dòng)單顆LED的電壓為安全電壓，所以它是一個(gè)比使用高壓電源更安全的光源。

　　(4)壽命長(zhǎng)：能使用3-4萬(wàn)小時(shí)以上。

　　(5)LED不含有害金屬汞，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。

　　(6)LED的啟動(dòng)時(shí)間僅為幾十鈉秒(ns)，也不存在重新啟動(dòng)的等待時(shí)間，LED燈具可以正常工作在連續(xù)開(kāi)/關(guān)狀態(tài)。

　　(7)LED路燈有獨(dú)特的二次光學(xué)設(shè)計(jì)，將LED路燈的光照射到所需照明的區(qū)域，進(jìn)一步提高了光照效率，以達(dá)到節(jié)能目的。

　　當(dāng)然，LED路燈與傳統(tǒng)高壓鈉燈相比較起來(lái)，各自的缺點(diǎn)還是比較明顯的，如高壓鈉燈燈具壽命較低，維護(hù)成本高。鈉燈光源中含金屬汞、金屬鈉，后續(xù)廢品處理對(duì)環(huán)境污染大。電感式鎮(zhèn)流器自身能耗較高，功率因數(shù)較低。實(shí)際耗用的功率較多。

　　而LED路燈的缺點(diǎn)在于造價(jià)高，不利于大面積推廣。光線穿透力差，尤其在雨霧天氣時(shí)適應(yīng)性差。色溫偏高，光效低。LED色溫一般在5000K左右，大功率LED燈具的整體光效為70~80lm/W。另外，受制于技術(shù)上的限制，目前LED路燈功率還不能做得很大，這影響到在一些需要大功率照明的場(chǎng)所的應(yīng)用。

　　四、LED路燈在道路照明中的應(yīng)用

　　LED路燈作為一種新型的照明光源，國(guó)家還沒(méi)有相關(guān)的技術(shù)條文來(lái)規(guī)范LED路燈的應(yīng)用，那么在實(shí)際LED路燈的應(yīng)用上，一般參考《城市道路照明設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ45-2006)中對(duì)路面照度的要求來(lái)確定選用的LED路燈的功率。

　　根據(jù)照度計(jì)算軟件的計(jì)算以及筆者實(shí)際應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)，LED路燈要達(dá)到傳統(tǒng)高壓鈉燈的照度的要求，其功率對(duì)比如下：

　　1、70W LED路燈可達(dá)到150W高壓鈉燈照度要求;

　　2、112W LED路燈可達(dá)到250W高壓鈉燈照度要求;

　　3、196W LED路燈可達(dá)到400W高壓鈉燈照度要求。

　　現(xiàn)以196WLED路燈為例，道路為雙向六車(chē)道，路面為瀝青，燈桿高度10米，通過(guò)DIALUX軟件計(jì)算的照度見(jiàn)下圖：

　　

　　DIALUX軟件計(jì)算結(jié)果

　　通過(guò)對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行分析，道路的平均照度能達(dá)到25lx，能夠滿足規(guī)范要求。

　　五、LED路燈節(jié)電效率

　　通過(guò)上述高壓鈉燈與LED路燈的替代關(guān)系，可計(jì)算出LED路燈的節(jié)電效率如下：

　　70WLED路燈：(150*1.2-70*1.1*1.09)/150*1.2=53.4%

　　112WLED路燈：(250*1.2-112*1.1*1.09)/250*1.2=55.2%

　　196WLED路燈：(400*1.2-196*1.1*1.09)/400*1.2=51.0%

　　說(shuō)明：高壓鈉燈鎮(zhèn)流器損耗功率按20%計(jì)，LED光源的損耗功率按9%計(jì)，LED電源的損耗功率按10%計(jì)。

　　通過(guò)上述節(jié)電效率計(jì)算，LED路燈相較傳統(tǒng)的高壓鈉燈能節(jié)能50%以上，其節(jié)能效益比較高，具有廣闊的發(fā)展前景。

　　六、總結(jié)

　　通過(guò)上述分析，LED路燈作為一種新型的節(jié)能光源，其具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，而且，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，其逐步取代傳統(tǒng)的高壓鈉燈已是大勢(shì)所趨。目前，LED路燈正逐步被人們所認(rèn)同，全國(guó)各地都在進(jìn)行LED路燈的試點(diǎn)，而且取得了不錯(cuò)的效益，相信不久的將來(lái)，隨著造價(jià)的降低及光效的提高，LED路燈必然會(huì)得到普及。

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