LED路灯的现状分析

　　摘要本文通过分析LED路灯具有节能等优点，和一次性投资造价费用高等不足，结合新区路灯安装实际，建议LED路灯在未安装道路、需要改造的路灯，太阳能景观灯在游园小巷,进行试验性安装，以总结经验，逐步推广。
　　关键词：LED照明，现状，传统路灯
　　随着能源的不断消耗，资源的日益匮乏，温室效应对人类的危害日趋显著，大气环境对地球的污染越来越严重，国际上要求节能降耗的呼声越来越高，当今节约能源成为各国工作的重中之重。我国早在1996年就正式启动绿色照明工程，提出照明工程要节约资源，防止污染，造福后代。利用太阳能、风能发电，做为第四代的光源半导体（LED）照明产品有了实质性的发展，在节能方面取得了令人瞩目的成就。
　　2009年中国为应对全球经济景气下滑，推动公共工程振兴经济方案，LED路灯投资计划正符合其需求。科技部预期在2009年推动“十城万盏”LED路灯推广计划，也吸引北京、上海、深圳、武汉、黑龙江、河北等21个省市的积极参与，河南郑州也位列其中。由于中国独特计划经济形态，中央政府主导规划将引领各地方政府实施的方向，2009年中国LED路灯市场将起飞，预计市场规模约越来越大。以广东为例，今年，广东省开始大规模实施“千里十万”大功率LED路灯产业化示范推广工程。即在广州、东莞、佛山、中山、肇庆、汕头等市建设总里程1500公里左右，规模约10万盏的LED路灯示范推广工程。
　　一、LED光源简介
　　LED（Light-Emitting-Diode)是一种能够将电能转化为可见光的半导体，又称发光二极管，是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端施加正向电压时，半导体中载流子发生复合，放出过剩的能量而引光子发射产生可见光、远红外、近红外光，在照明中只利用了LED的可见光。
　　LED作为照明光源，其特点如下：
　　1、高效率，高亮度：按照通常的光效定义，LED的发光效率并不高（一般10-30lm/W，目前已知光效最高的橙红色LED光效可以达到55lm/W），但由于LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，效率可以达到80-90%，而光效差的白炽灯其可见光效率仅为10-20%。
　　2、低热量：由于光谱中没有紫外线和红外线，故没有热量，没有辐射，LED属于典型的绿色照明光源。相比传统光源来讲，可称为冷光源。
　　3、高纯度光色：典型的LED光谱狭窄，发出的光线很纯，还原于自然色彩。
　　4、多色彩：赤橙黄绿青蓝紫，理论上可有无数种组合。
　　5、能耗小：单体LED的功率一般在0.03-1W，有的达到3W，通过集群方式可以满足各种造型的需要。
　　6、寿命长：光通量衰减到70%的理论寿命为10万小时，实际应用中至少可达5万小时。
　　7、体积小：可平面封装易开发成轻薄短小产品，做成点、线、面各种形式的具体应用产品。
　　8、安全：LED单体工作电压1.5-5V之间，工作电流20-70mA之间，人体接触无危险。
　　9、响应快：适合于频繁开关以及高频运作的场合。
　　10、无污染：LED光源不含汞、铅等有害物质，废弃物可回收，没有污染，可谓绿色照明。
　　11、控制灵活：通过调整电流可以调光，不同光色的组合可以调色，加上时序控制电路可以达到多样的动态变化效果。
　　12、防撞击和防震动，采用环氧树脂的封装结构可承受高强度的机械冲击和震动。
　　13、冷启动和低直流：在-40℃的环境下也可启动，LED灯是电流驱动的固态照明装置，在3.5VDc环境下照常工作。
　　14、免维修：一般情况下，5年～10年不用维修。
　　二、目前LED在城市照明中的主要应用形式
　　1、景观照明一般景观灯包括庭院灯和草坪灯等，由于LED不像传统灯具光源多是玻璃泡壳，它可以与城市街道家具很好的有机结合。可以在城市的休闲空间如路径、楼梯、甲板、滨水地带、园艺区域进行照明。对于花卉或低矮的灌木，可以使用LED作为光源进行照明。LED隐藏式的投光灯具会特别受到青睐。固定端可以设计为插拔式，依据植物生长的高度，方便进行调解。
　　2、道路照明随着LED技术的发展，在道路照明中的应用也逐渐受到重视。目前主流LED照明公司正在积极开发出将LED技术应用于道路照明的最佳方案，从而研发出更加耐用、低能耗的道路照明设备。LED节能省电，在降低能源消耗以及整体操作成本的同时，LED路灯有助于减少光污染，此外，大城市向天空排放热量的时代可能就要成为过去。多个周边城市开始建设安装LED绿色照明示范道路。
　　3、利用太阳能电池作为能源的LED灯具目前大多数太阳能路灯所用的光源都是LED光源，因为LED低耗电的特点使利用太阳能电池作为能源大规模应用成为现实，极低的工作电压省去了传统光源必需的DC-AC转换电路，使能源的利用率大大提高，扩大了灯具的应用范围，节约能源，有利环境保护。
　　三、目前LED在城市照明应用中存在优势和不足
　　（一）LED照明的优势：
　　1、LED是一种半导体二极管，它的寿命非常长。当光通量衰减到80%时，其寿命达到了25000小时。而金属卤化物灯的寿命在6000－12000小时，高压钠灯的寿命是12000小时。
　　2、LED的基本结构是一块电致发光的半导体材料，放置在一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。
　　3、白光LED的光色比高压钠灯好。在中间视觉水平下，人眼在高色温环境里比低色温环境更容易辨别事物。白光LED的显色性也比高压钠灯好很多，高压钠灯的显色指数只有20Ra左右，而白光LED可以达到65－80Ra。
　　4、LED能实现较完美的调光功能。由于LED的工作范围较大，其光输出和工作电流成正比，因此可以减小电流的方法来调光。另外，由于LED进行频繁技术开关对其没有太大的损伤，LED的调光还可以采用脉冲宽度调节的方法来得到，通过调节电压的占空比和工作频率，能够有效调节LED的发光强度。
　　5、在灯具的光学系统内，LED光源的光通量损失最小。与传统光源不同，LED是半空间发光的光源。高压钠灯或金属卤化物灯是全空间发光的光源，需要将一个半空间的出射光线改变180°方向投向另一半空间内。当我们依赖反射器来完成时，反射器对光线的吸收和光源自身的挡光是不可避免的。而使用LED作为光源，不会存在这方面的损失，光线的利用率比传统光源高。
　　6、LED光源不含有害金属汞，不象高压钠灯或金属卤化物灯在报废时对环境造成危害。
　　7、LED作为点光源，如果设计合理，很大程度上可以直接解决传统球状光源必须依靠光发射来解决的二次取光及光损耗问题。
　　8、对光照射面的均匀度可控，理论上可以做到在目标区域内完全均匀，这也能避免传统光源“灯下亮”现象中的光浪费。
　　9、色温可选，这样在不同场合的应用中，也是提高效率、降低成本的一个重要途径。
　　10、技术进步空间依然很大。
　　（二）、LED照明的不足：
　　1、LED照明标准尚未制订
　　中国目前没有统一的LED灯具国家标准。在网上能见到的是“LED道路照明灯具标准草案”、福建省质监局中检所负责起草的节能灯具标准《普通照明用LED灯具》地方标准。没有统一的国家标准规范指导LED生产厂家，使之目前标准混乱，产品质量参差不齐。
　　2、国内照明企业创新能力不足
　　国内LED灯具造型创新设计能力明显不足，很难与国际市场潮流接轨，目前模仿和抄袭的较多；大功率白光LED光源的发光亮度即流明数还需提高；大功率LED光源本身的散热和延缓光衰还有技术瓶颈；大功率LED光源和大功率LED驱动IC本身的物理散热技术还有待进一步改进。LED光源产业、LED驱动IC产业和LED灯具产业都急需向相应国际产业技术合作和学习，以国际一流技术来制造自已的产品。
　　3、LED照明的各类灯具还没有进入大批量生产阶段。
　　4、LED驱动IC还有待于进一步提高恒流精度和扩大输入电压范围。
　　5、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。
　　6、LED路灯模块化的可靠性仍需加强，由于驱动电路等原因也会造成LED路灯的失效。
　　7、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。一盏采用250W高压钠灯的路灯，由于技术较成熟，散热控制得很好，即使工作5000小时，光衰仍然较小，发光效率还可以达到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。
　　8、LED路灯射程短，在较高高度下工作，灯光就显的很暗，所以有开车的师傅说不开车灯的情况下，觉得有LED路
　　四、当前LED路灯与传统路灯的主要技术性能指标对比：
　　
　　五、当前LED路灯与传统路灯的投资分析：
　　
　　
　　六、当前已安装传统路灯改造为LED路灯后的投资分析：
　　
　
　　
　　七、节能指标计算（每天按12小时计算）：
　　每年节约电能=365x10x（0.3-0.15）=547.5度
　　每年节约电费=547.5x0.62=339.45元
　　经过LED路灯改造后，每盏灯每年节约电费339.45元。
　　八、建议：
　　综上所述，签于LED路灯具有节能、省电、环保等优点，但一次性投资造价费用高、技术不够成熟、发光亮度不够高，结合新区路灯安装实际，建议LED路灯在未安装道路、需要改造的路灯，太阳能景观灯在游园小巷,进行试验性安装，以总结经验，逐步推广。
　　
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