摘要：在國家十二五規劃中，節能減排作為一項重點工作來抓，隨著人們節能意識的不斷增強，許多相應的節能產品也如雨后春筍一般不斷涌現， LED路燈就是其中的佼佼者。本文從LED路燈的性能、優缺點、在道路照明上的應用等方面進行了詳細的闡述，以使人們對LED路燈有一個清晰的認識，并能夠理性的對待LED路燈，揚長避短，發揮出LED路燈最大的節能效益。

　　關鍵詞：LED路燈, 技術,優缺點,道路照明,應用

　　一、LED路燈發展歷程及發展現狀

　　LED(Light Emitting Diode，發光二級管)即半導體照明光源。它是一種基于半導體PN結形成的用微弱的電能就能發光的高效固態光源。LED發展歷史已經幾十年，但在照明領域的應用還是新技術。直到2006年6月，日亞化學發布光效100lm/W的白光LED之后，LED照明才慢慢發展起來，在這之前，LED照明應用主要停留在實驗室階段，特別是白光LED的研究一直未能取得有效突破。可以說，2006年6月日亞光學發布的高光效的白光LED在LED照明領域是一個歷程碑，在這之后，白光LED的光效不斷取得突破。

　　2006年7月，Cree開發出發光效率達131lm/W的白光LED; 2006年12月，日亞白光LED發光效率增至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115lm/W;2007年2月，CAO Group Dynasty系列LED光效達100lm/W;2007年8月，歐司朗發布光效達85lm/W的紅色及橙色系LED;2007年9月，西鐵城電子開發出540lm照明用白光LED;2007年9月，日亞化學發布350mA時光效134lm/W高功率白光LED;2008年10月，Cree發布光效達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來，大有星星之火、可以燎原之勢。在中國多個大中城市，將LED路燈的推廣作為節能減排的一項重要工作來抓。廣東省從2009年起，開始大規模實施“千里十萬”LED路燈產業化示范推廣工程，建設總里程1500公里左右、規模約10萬盞的LED路燈示范推廣工程;成都計劃實施1.5萬盞LED路燈推廣項目;石家莊將推廣使用8000盞LED路燈;揚州計劃兩年投入3.3億元應用5萬盞LED燈具升級城市道路照明。廈門計劃兩年推廣3萬盞LED道路照明燈具;山東省濰坊市于2006年開始實施LED照明示范工程，安裝LED路燈已超過3萬盞。新建道路和公共場所一律安裝LED燈，到2011年已累計安裝LED路燈10萬盞。

　　二、LED路燈的技術分析

　　( 1)LED發光機理：PN結的端電壓構成一定勢壘，當加正向偏置電壓時勢壘下降，P區和N區的多數載流子向對方擴散。這些電子與價帶上的空穴復合，復合時得到的能量以光能的形式釋放出去。

　　(2)LED發光效率：一般稱為組件的外部量子效率，其為組件的內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，負載特性類似PN結的UI曲線，正向導通電壓的極小變化會引起正向電流的很大變化(指數級別)。

　　(4)LED光學特性：LED發光亮度與正向電流近似成比例。電流增大，發光亮度也近似增大。另外發光亮度也與環境溫度有關，環境溫度高時，復合效率下降，發光強度減小。

　　(5)LED熱學特性：小電流下，LED溫升不明顯。若環境溫度較高，LED的主波長就會紅移，亮度會下降，發光均勻性、一致性變差。

　　(6)LED壽命：LED的長時間工作會光衰引起老化，尤其對大功率LED來說，光衰問題更加嚴重。在衡量LED的壽命時，僅僅以燈的損壞來作為LED壽命的終點是遠遠不夠的，應該以LED的光衰減百分比來規定LED的壽命，比如35%，這樣更有意義。

　　三、LED路燈同傳統高壓鈉燈優缺點對比分析

　　目前，我國的道路上采用的照明光源絕大部分采用的都是高壓鈉燈，高壓鈉燈作為傳統的照明燈具，具有自己特有的優勢：

　　(1)技術成熟，應用廣泛，其特性為業界所了解。產品性能穩定，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150lm/W(600W高光效高壓鈉燈)。

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

　　(4)高品質產品的品牌較多，有很多應用實例可進行對比選用。

　　(5)燈具維護容易，產品通用性很強。而且產品價格合理。

　　LED路燈作為新型的照明光源，其具有的優勢有：

　　(1)LED路燈顯色指數高，便于夜晚車輛、行人的辨識。

　　(2)LED路燈的光衰小，一年的光衰不到3%。

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

　　(4)壽命長：能使用3-4萬小時以上。

　　(5)LED不含有害金屬汞，不會對環境造成危害。

　　(6)LED的啟動時間僅為幾十鈉秒(ns)，也不存在重新啟動的等待時間，LED燈具可以正常工作在連續開/關狀態。

　　(7)LED路燈有獨特的二次光學設計，將LED路燈的光照射到所需照明的區域，進一步提高了光照效率，以達到節能目的。

　　當然，LED路燈與傳統高壓鈉燈相比較起來，各自的缺點還是比較明顯的，如高壓鈉燈燈具壽命較低，維護成本高。鈉燈光源中含金屬汞、金屬鈉，后續廢品處理對環境污染大。電感式鎮流器自身能耗較高，功率因數較低。實際耗用的功率較多。

　　而LED路燈的缺點在于造價高，不利于大面積推廣。光線穿透力差，尤其在雨霧天氣時適應性差。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所的應用。

　　四、LED路燈在道路照明中的應用

　　LED路燈作為一種新型的照明光源，國家還沒有相關的技術條文來規范LED路燈的應用，那么在實際LED路燈的應用上，一般參考《城市道路照明設計規范》(CJJ45-2006)中對路面照度的要求來確定選用的LED路燈的功率。

　　根據照度計算軟件的計算以及筆者實際應用中的經驗，LED路燈要達到傳統高壓鈉燈的照度的要求，其功率對比如下：

　　1、70W LED路燈可達到150W高壓鈉燈照度要求;

　　2、112W LED路燈可達到250W高壓鈉燈照度要求;

　　3、196W LED路燈可達到400W高壓鈉燈照度要求。

　　現以196WLED路燈為例，道路為雙向六車道，路面為瀝青，燈桿高度10米，通過DIALUX軟件計算的照度見下圖：

　　

　　DIALUX軟件計算結果

　　通過對上述結果進行分析，道路的平均照度能達到25lx，能夠滿足規范要求。

　　五、LED路燈節電效率

　　通過上述高壓鈉燈與LED路燈的替代關系，可計算出LED路燈的節電效率如下：

　　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%

　　說明：高壓鈉燈鎮流器損耗功率按20%計，LED光源的損耗功率按9%計，LED電源的損耗功率按10%計。

　　通過上述節電效率計算，LED路燈相較傳統的高壓鈉燈能節能50%以上，其節能效益比較高，具有廣闊的發展前景。

　　六、總結

　　通過上述分析，LED路燈作為一種新型的節能光源，其具有得天獨厚的優勢，而且，隨著技術的不斷進步，其逐步取代傳統的高壓鈉燈已是大勢所趨。目前，LED路燈正逐步被人們所認同，全國各地都在進行LED路燈的試點，而且取得了不錯的效益，相信不久的將來，隨著造價的降低及光效的提高，LED路燈必然會得到普及。

　　參考文獻：

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