LED路灯现状及发展趋势

摘要：目前，世界各地路灯的发展日新月异。在路灯的建设上，已经不仅仅要求高质量、低价位，更多的要求是美观、节能、环保。这是消费者的需求，也是可持续发展的必然选择。所以led路灯便应运而生，本文将对LED路灯的现状和发展趋势做出详细的介绍，以便于更多的LED路灯开发者把握住时代的脉搏，设计出越来越完美的LED路灯。

关键词：LED；路灯；风能；太阳能；智能控制

中图分类号：TK511 文献标识码：A 文章编号：

LED路灯的发展

自从哥本哈根联合国气候大会上提高了世界各国对节能减排的重视程度,开创绿色环保、节能减排的新产品就成为了一项全球运动。与此同时，也为LED路灯提供了广阔的海内外发展空间。

在中国，国家科技部于2010年在全国启动了“十城万盏”LED路灯半导体照明应用工程。在这股强劲东风下，一贯得到政府支持的半导体照明产业，将是一个大的发展契机。许多企业都看好这个朝阳产业的发展空间，特别是LED路灯的明显节能优势。近几年一哄而上的诸多企业，在还不甚了解半导体道路照明的特点下，模拟、仿造LED路灯，一时间“百家争鸣，百花齐放”的产品纷纷推向市场。目前中国已经有很多企业在该方面取得了不菲的成绩，例如深圳邦贝尔，除了供应国内市场需求，还有70%的产品远销海外,在为人类造福的同时，也取得了丰厚的回报。

LED路灯分类

LED路灯和使用传统光源路灯的光学设计方式是不同的。传统光源路灯是通过使用反射器将一个光源的光通量平均分配到受照路面上。而LED路灯的光源由非常多个LED组成，通过设计每个LED的投射方向，使受照路面获得均匀的照度。目前，LED光源路灯迅猛发展，种类繁多，本节对主流的LED路灯从不同的角度进行分类。

(1) 按LED光源集成度分：有单晶光源（1W）和多晶光源（5W100W）两种。

(2) 按配光方式分：有透镜配光和反射配光两种。

(3) 按散热方式分： 有外壳散热、热管散热和风扇散热两种。

(4) 按灯具结构分：有模组、整灯和传统路灯外壳两种。

LED路灯的优势

LED作为路灯的光源，它和传统路灯光源比较有许多优点。

其一，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。 其二，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。

其三、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20右左，而白光LED可以达到65~80。

其四、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。

其五、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。

最后，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。

LED路灯存在的不足

从目前LED的现状来说，经过近几年实际情况的检验，发现很多产品均存在着不同程度的问题，如:LED的芯片质量问题,散热问题,配光问题,封装问题,电源驱动问题,电子元器件的寿命问题等。下面针对几个较为普遍的问题做了较为详细的阐述：

(1) LED路灯的维护：对光源的维护，高压钠灯直接更换光源电器，成本较高。而对于LED路灯，现在很多大功率LED灯珠内部集成了齐纳二极管，单颗LED灯珠损坏不会影响整体灯具的亮度，不必要更换，但是要整个光源更换，现场的维护就无法进行，一旦出现整体故障时，只能整个灯具进行替换维修，这对使用单位来说是不方便的。

(2) LED路灯的散热问题：在各芯片厂家的实验数据来看，白光LED的光效随结温的升高而下降的比例大致相同，结温每升高20℃光效要下降5％左右。根据光通量（流明）与辐射通量（瓦）的当量关系：其中，Km = 683 lm/w，是光通量的比例尺，是辐通量的比例尺。也就是说1W的辐通量在最理想的情况下（黑体辐射）可能产生683lm光通量。所以，即使LED的光效达到200lm/w，也不能将全部能量转化为光能输出，而其余的都转化为热能。

目前LED路灯的散热方式主要有：自然对流散热、加装风扇强制散热、热管和回路热管散热等。加装风扇强制散热方式系统复杂、可靠性低，热管和回路热管散热方式成本高。而路灯具有户外夜间使用、散热面位於侧上面以及体型受限制较小等有利於空气自然对流散热的优点，所以LED路灯建议尽可能选择自然对流散热方式。 然而很多厂家在强调热传导环节的同时却忽视对流散热环节，尽管考虑了各种各样的措施：热管、回路热管、加导热硅脂等等，却没有认识到热量最终还是要依靠灯具的外表面积散走。

(3) LED路灯的配光问题：目前LED路灯的配光技术已经有了很大发展，有些厂家已经开发出二次配光系统，而不再是单纯依靠芯片排列来配光，但综合看，配光还不能做到完全合理，目前开发出二次配光系统的产品还不是很多，在应用中可供选择的好的LED路灯不多。

(4) LED路灯的统一标准：LED路灯在产品规格方面缺少统一的技术标准，每个厂家按自己的标准生产自己的产品，彼此间是很难通用的。从维护角度考虑，这是非常重要，而维护对于路灯管理单位来说则又是重中之重，只有这样才可以及时对熄灭路灯进行维护，保证高的亮灯率，同时大大降低维护成本。

虽然按目前国际大环境来看,LED的前景光明,但是眼下的许多问题一直是使用单位,特别是城市照明管理单位的一大考量,所以在LED路灯的研究开发过程中要综合考虑到可能出现的各种问题，以减少其在应用中的可能性。

LED发展趋势

目前LED路灯仍旧在高速发展过程中，主要发展趋势如下：

(1) 产品寿命真正达到国际标准：美国能源之星计划提出了两个寿命标准：25000小时（6000h光衰小于10%） 和35000小时（6000h 光衰小于6%）

(2) 产品应用历程：小区及支路路灯次干道路灯主干道路灯中高杆路灯

(3) 与太阳能结合：太阳能是绿色能源当中最为重要的能源之一，是一种取之不尽、用之不竭而又广泛存在的天然能源，它有洁净、安全、价廉等诸多有点，利用太阳能不会对生态平衡造成任何影响，发展太阳能LED路灯，不仅能够利用清洁的太阳能给道路照明，还可以减少温室气体的排放，实现绿色照明的目的。在西南地区等阳光充足的地方，可以充分利用自然能源，清洁、环保，有着广阔的市场。

(4) 与风能和太阳能互补结合：风光互补是新能源综合开发利用，二者在时间上和季节上互补性很强，能够避免天气对单一能源造成的影响[1]。风光互补LED路灯，适用于风资源好的场合，如：沿海、东北及西北地区。

(5) 控制器智能化：智能化LED城市道路照明工程路灯，具有深夜变照度、防盗报警、故障报警、工况巡捡、计算机三遥等功能。

在上述发展趋势中，采用清洁能源作为路灯的能量来源是社会发展的必然趋势，也是符合国际节能要求的。目前已经有人对太阳能、风能等在LED路灯中的使用做出了研究。李丽[2]在它的研究中指出，利用太阳能和LED光源支撑的各种类型路灯，在同样照度情况下比不用LED的太阳能路灯寿命高10倍，可靠性提高5倍，系统成本降低了百分之四十，并且还能节约太阳能电池和蓄电池的容量。同时还能解决常规太阳能路灯系统用交流逆变不可靠、低温启动难、系统造价高等缺点。

在太阳能LED路灯的设计方面，可以采用太阳能-市电互补的方式[3]。在方式下，可以把太阳能电池板电压分成高、中、低三个等级。在高等级时太阳能板 输出直接给蓄电池充电，中等级时太阳能板输出经BOOST升压电路给蓄电池充 电，低等级时不给蓄电池充电。同时根据路灯节能运行的要求来轮流切换相应LED支路实现LED路灯的最佳运行。

总结

LED路灯是近年来出现的新事物，在看到它诸多优点的同时，也要看到它在实际应用中所存在的问题。在研发、生产过程中，要坚持技术与经济的双结合，坚持节能环保的理念。另外，作为一种新型的路灯，要符合《城市道路照明设计标准》(CJJ45-2006)的规定，包括亮度、照度、均匀度及其他质量指标。相信，LED路灯随着LED产业的发展必将会有更大的发展，前景广阔。

参考文献

[1] 张波，汪义旺，邬丽娜．风光互补LED路灯系统的研究与设计[J]．电源技术研究与设计.2012,36(11):1678-1680.

[2] 李丽．太阳能LED路灯的设计与研究[J]．工程技术与产业经济.2012,12:29-31.

[3] 殷明.太阳能-市电互补LED路灯控制系统的设计[J].机电技术.2012,6:115-119.