浅谈LED在道路照明中的应用与展望.doc

1、浅谈 LED在道路照明中的应用与展望近年来，LED 产业发展非常迅速，应用也越来越广泛，现在已有LED 光源大量应用于道路照明。文章主要介绍了 LED 的重要特性，以及与传统道路照明光源相比较体现出来的优越性，重点分析了LED 在道路照明中的应用效果和前景展望。关键词：LED、道路照明、优越性、展望引言LED（Lighting Emitting Diode）即发光二级管，是将电能转化为光能的固体发光材料。LED 是一种半导体二级管，与普通半导体二极管一样是由 PN 结构成，当在 PN 结上加正向导通电压时，电子与空穴发生复合，能量以光的形式辐射出来。LED 作为 21 世纪高效、节能、环保的绿

2、色新光源，在资源日益匮乏能源价格飙涨的今天日渐凸显其广阔的发展前景。一LED 的主要特点LED 兼备多种光源的优点，在许多照明领域能满足人们对照明高质量的要求。1.节能、环保、高效LED 光效最高可达到 100 lm/w 以上，超过普通白炽灯的光效水平，一只 0.7W 的 LED 灯光效等同于 15W 白炽灯的光效，较同光效的白炽灯省电 80以上。LED 产品无汞无污染，发光颜色纯正，不含紫外和红外辐射。2.寿命长、响应快普通白炽灯平均寿命约 8000h，荧光高压汞灯平均寿命约18000h，高压钠灯平均寿命约 20000h。而 LED 的使用寿命可达 10万小时。LED 发光响应快，响应时间为

3、纳秒级。3.显色性好、无频闪、易调光LED 显色指数 Ra=7590 与日光接近，颜色不失真，光色柔和，分辩率高。LED 无频闪现象，人眼睛不会产生视觉疲劳，有利于视力健康。光输出可调节，这样可以有效节能。4.体积小、结构牢固、耐震性好LED 是全固体结构。芯片采用环氧树脂封装，没有灯丝，经得起震动冲击，结构牢固，特别适合露天严酷场合照明。二LED 与高压钠灯、荧光高压汞灯、金属卤化物灯比较目前道路照明广泛使用高强度气体放电灯，与传统道路照明光源相比，LED 具有高显色性、无频闪、不自熄、瞬间启动、高光效、低能耗、光污染小、寿命长等优点。1.LED 与高压钠灯、荧光高压汞灯、金属卤化物灯的参数

4、对比光源种类特性参数高压钠灯 高压汞灯 金属卤化物灯 LED 功率范围(W) 351000 501000 353500 15光效 (lm/w) 64140 3255 52130 60 平均寿命(h) 1200024000 1000020000 300010000 50000100000启动时间(min) 48 48 415 瞬间自熄现象 有 有 有 无再启动时间(min) 1015 510 1015 瞬间显色指数(Ra) 2080 3060 6090 7590频闪效应 明显 明显 明显 无色温 （k） 20003000 44005500 30006500 27006000功率因数 0.44 0

5、.440.67 0.40.61 0.80.92.照明效果比较路灯灯具的反射器对光的吸收和光源自身对光的遮挡，影响了光源的照度。高压钠灯、荧光高压汞灯和金属卤化物灯工作时约有40%左右的光直接透过玻璃罩到达地面，其他的光通过反射器再投射出灯具。灯具的反射效率一般为 50%60%，而 60%的光是通过灯具反射的，故在灯具内损失了 30%40%光通量后再投射到路面上，所以传统道路照明光源的实际工作效率为 70%左右。由于光源较大，光线四面八方散射，较难对灯进行二次配光设计，灯具直接照射方向上亮度很高，而次干道上亮度很低，所以传统光源易出现过度照明。LED 灯具有定向发射光的功能，灯具内采用多次配光方

6、式，光束角较大，使主干道路面和次干道路面照度均匀，达到照明设计要求；为防止过度照明，灯具内采用合理的二次配光方式，充分利用了 LED 的光输出；同时，弥补了自身光效不如某些 HID 光源的不足；在达到标准照明要求的前提下，LED 路灯能耗仅为高压钠灯照明设计能耗的 70%左右，取得了显著的节能效果；LED 的功率因数为0.9，有功功率较高；LED 在 1.55V 低电压下即可点燃，响应启动更快。LED 的配光性能比传统光源具有优势，在色度方面也能满足照明要求。高压钠灯显色指数低、光色较差，易造成眩光。荧光高压汞灯缺少红色光谱、光色较冷、对红色物体失真，严重影响照明效果。金属卤化物灯显色性虽好，

7、但易受电压波动，而且自熄后再启动时间太长，应用于道路照明易造成安全隐患。LED 显色性好、光效高、无频闪、无自熄、易启动，是道路节能照明的理想光源。3.LED 路灯的经济性分析现在道路照明广泛采用的仍然是高压钠灯。以 3 公里道路照明为例，分别采用 250W 高压钠灯（HPSL）与 50W LED 组合灯比较LED HPSL灯数量（盏） 210 200灯单价（元） 2500 1000灯总成本（元） 2102500=525000 2001000=200000年电费 210501036538325 元20025010365182500 元电缆成本 MInPU2105022048 A 采用16mm2

8、铜芯电缆 M=16元米3000=4.8 万InPU200250220227 A 采用60mm2铜芯电缆 M=120 元米3000=36 万总费用（元） 611325 742500费用相差（元） 131175（注：电费按 1 元度 计算，每天照明 10 小时）由上表可知 LED 年节约费用 131175 元，10 年将节约费用 140 多万元。传统道路照明光源平均使用一年半需要更换，而 LED 路灯的使用期内传统光源要更换 5 次以上，所以 LED 路灯潜在着巨大的经济效益。湖北省荆州市沙市区塔桥路率先采用 LED 道路照明，154盏 LED 路灯预计年节省照明费用 10 万元。日前荆州市创建省

9、级卫生城市，城市道路大规模整改，北京中路、红门路已改用 LED 道路照明，预计改用 LED 照明后年照明费用将节约上百万元！三LED 未来的发展与展望LED 作为第四代新兴光源正备受瞩目，其生产过程及产品无污染、高光效、低能耗、无频闪、启动响应快、显色性能好、能实现连续可调光等一系列独特优势，使其在道路照明中备受青睐。LED 是一种冷光源，可以减少温室气体排放，顺应了节能环保的大潮流；LED易驱动，1.55V 电压就能点燃；LED 路灯对路面的照度均匀可控，能避免过度照明现象；维护成本低，使用寿命长，大功率 LED 光源能正常使用 10 年；显色性好，LED 显色指数可达 90，接近日光；LE

10、D 不自熄，在道路和高速公路上照明应用更安全；目前 LED 路灯逐步取代传统道路照明光源已经成为现实。虽然 LED 路灯的进一步推广普及仍有一段过程，但是它的前途是无量的。1.光通量还有待提高。LED 单体的光效与 HID 光效还有一段差距，LED 路灯要推广必须要提高单个芯片的功率和光输出，要具有更高的发光效率。2.灯的成本较高。LED 路灯的成本是传统光源的 2 倍以上，LED 路灯要普及，成本必须降低。3.产品的一致性、可靠性有待提高。LED 路灯是采用多个 LED 单体组合而成，每个单体 LED 的位置分布和灯具结构影响其一致性。同时驱动电路和散热问题也非常重要：电网的波动会造成驱动电路烧毁，灯具散热不好会增大光衰影响寿命。随着大功率 LED（现已做到 5W）制造技术的不断发展，它的亮度正逐步提高，成本也正逐步下降， LED 在道路照明方面的推广普及正渐行渐近。LED 应用于道路照明领域必将掀起节约能源的又一次高潮，为进一步落实“节能减排”促进经济社会发展再立新功！致谢参考文献LED 制造技术与应用 光源原理与设计 电气照明技术 中LED 路灯发展现状分析 .CJJ45-2006 城市道路照明设计标准