led城市道路照明应用技术要求 [大功率ＬＥＤ路灯在道路照明的应用]
时间：2019-02-11 03:16:06 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要： LED具有节能、维护成本低、显色性能良好等优点，适合应用于道路照明中，但其存在的光学设计、光通量、散热等问题尚待解决。 关键词： 大功率LED路灯 道路照明 可靠性
路灯是城市照明的重要组成部分，传统的路灯常采用高压钠灯。由于高压钠灯整体上光效低，造成了能源的巨大浪费，因此，开发高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的新型路灯对城市照明节能具有十分重要的意义。
LED（发光二极管）的应用可以说无处不在。作为一种半导体发光材料，与其它发光材料相比，LED具有绿色、高效、可靠、耐用的优势。随着大功率LED成本的不断降低，其逐步替代传统灯具将成为可能。LED光源在道路照明中的应用已成为近年来半导体照明行业的热点。
大功率LED路灯与常规高压钠灯路灯不同之处在于，大功率LED路灯的光源采用低压直流供电、由GaN基功率型蓝光LED与黄色荧光粉合成的高效白光二极管，具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高等独特优点，可广泛应用于城市道路照明。
一、LED路灯的优势
（一）节能。LED路灯灯光具有单向性，没有光的漫射，能保证光照效率，而且它有独特的二次光学设计，能将灯光照射到所需照明的区域，从而进一步提高光照效率，以达到节能目的；LED的光源效率目前已达100lm/W，而且有更大的发展空间，理论值达250lm/W。而高压钠灯的发光效率是随功率的增大才有所增大，因此，总体光效LED路灯比高压钠灯强。目前白光LED的发光效率约为80lm/W，较传统高压钠灯可以节电50%―60%。随着LED效率的快速提升，半导体路灯在节能方面显示出了巨大的潜力，若配合数字控制亮度功能将更省电。
（二）安装简单，低维护成本。LED路灯无需加埋电缆，无需整流器等，直接将路灯灯头安装于灯杆接头或者将光源嵌套原有灯壳即可。以目前的技术水平和测试结果推算，传统高压钠灯平均1年半就要更换一次，而大功率LED光源可以正常使用10年，从而减少照明中断的潜在性，降低为此支付的维护成本。
（三）光色均匀，显色性佳。LED路灯不用加透镜，不会因提高亮度而牺牲均匀光色，从而保证无光圈，光色均匀。LED的显色指数高（75―80），可使路面看起来更明亮，感觉更舒适，驾驶人员也感觉更安全。而高压钠灯光谱窄，显色性差（20―40），感觉昏暗。
二、LED路灯的技术要求
（一）输出功率及光通量。输出功率及光通量的提高还需要从大功率白光LED的外延技术、芯片工艺等基础层次进一步提升。
（二）二次光学设计。在二次光学设计方面，LED的辐射形式有朗伯型、侧射型、蝙蝠翼型和聚光型几种；在道路照明领域，根据设计经验，朗伯型和蝙蝠翼型比较适用，通过二次光学设计，LED的光照范围、光度曲线符合道路照明的需求。
（三）散热设计。散热是LED路灯需要重点解决的问题之一，由于LED路灯亮度要求高、发热量大，而且这种户外使用环境要求比较高，如果散热不好会直接导致LED快速老化，稳定性降低。除了LED本身的散热性要好，因路灯具有户外夜间使用的特点，故散热面位于侧上面有利于空气自然对流散热。
（四）电源系统设计。LED路灯的电源系统也与传统光源不同，LED的低能耗、低工作电压和太阳能电池组件的低输出功率、低输出电压之间的配合非常合适，如何使紧密压缩在一起的一组LED安全、可靠地工作也是考察LED路灯的一个指标。
三、影响LED路灯应用的因素
（一）LED路灯造价较高，不利于推广普及。虽然目前初步解决了LED路灯的散热问题，但是过高的价格和过重的灯头仍然会阻碍LED路灯的普及。
（二）LED路灯模块化的可靠性仍需加强，由于驱动电路等原因也可能造成LED路灯的失效。
（三）无论是单点还是多点光源的LED路灯，都存在着散热难的问题。一盏250W高压钠灯的路灯，由于技术相对成熟，散热控制得很好，即使工作5000小时，光衰仍然很小，发光效率可以达到70%以上。以目前的技术，相同条件下大功率LED路灯，由于散热问题不易解决，光衰较大，发光效率会下降到30%。如果想用加大电压电流的方法提高光效，很容易造成LED芯片损毁的现象。
（四）LED路灯射程短，因此还需要进一步加强其如何在较高高度下工作的研究。此外，制定国家LED道路照明标准也是普及推广LED路灯非常有力的手段。
目前LED路灯的技术标准一般是：
1.光的转化率17%（每平方米太阳能量为1000W，实际利用效率为170W）。
2.目前市场路灯透镜材料为改良光学材料，透过率≥93%，耐温-38―+90℃。
3.LED路灯透镜，主要用于LED路灯的透镜，光斑为矩形，材料是PMMA光学材料，透过率≥93%，耐温-38－+90℃，抗UV紫外线黄化率30000小时无变化等。
4.路面照度均匀度的平均照度0.48。光斑比值1∶2。
5.符合道路照度（实际1/2中心光斑达到25LUX，1/4中心光强达到15LUX，16米远的最低光强4LUX，重叠光强约6LUX。
6.适应湿度：≤95%
7.品质保证：2年
尽管LED路灯的发展速度迅猛，但LED路灯的标准却相对滞后，且各地区对LED路灯的标准在指标上不尽相同，LED路灯要在标准上符合销售区的要求，因此投标LED路灯工程要深入研究当地的LED路灯标准，只有这样才会在激烈的市场竞争中占有一席之地。
参考文献：
［1］GB50034-2004.建筑照明设计标准.北京：中国建筑工业出版社，2004.
［2］盛晟.从LPD的变化看我国照明节能的形势.淘汰与照明，2005.
［3］洪小达，邓荣.电路与模拟电子技术［M］.北京：高等教育出版社，2005.
