1、LED路灯半导体照明产业的发展将促进太阳能光伏电池产业的发展,LED是低压、直流用电,与太阳能光伏电池低压、直流供电的方式非常匹配,两者结合不需要交流逆变器,并真正实现新能源与新光源的结合。李晋闽说,目前中国已成为太阳能半导体照明产品的重要生产和出口基地,随着功率型LED的开发,太阳能半导体照明路灯已开始在国内的小区、园林建设中使用,而且中国西部许多乡村还没有电力供应,太阳能半导体照明将成为解决无电地区照明的有效途径,相应地将带动太阳能光伏电池产业的进一步发展。完善功能照明,基本消灭无灯区。新改扩建的城市道路装灯率达100%,公共区域装灯率达98%以上。道路照明主干道亮灯率达98%,次干道、支路亮灯率达96%。按照过去的增长速度,假定中国2009年仍然增加20%以上,至少达到60万盏。如果原来采用的高压钠灯每盏耗电250瓦,那么总耗电达15万千瓦,改成太阳能路灯以后不但这些电能都将节省下来,而且还能发出相当数量的太阳能电能。假定LED路灯只要100瓦每盏,所需的太阳能电池板大约为4倍的功率,也就是400瓦。60万盏就需要24万千瓦的太阳能电池板。就已经远远超出现在的太阳能电池板的全部用量。其实,中国的整个路灯市场的规模极大,仅2007年就安装了1700万盏。当然,其中大部分为普通交流电高压钠灯,而不是太阳能LED路灯。假如2009年的全部路灯安装数目可以达到2000万盏,而且全部改用太阳能LED路灯,那么所需的太阳能电池板的总功率将达到800万千瓦。而发改委提出的到2020年才180万千瓦的任务,明年2009年就可以超额4.4倍完成。而且三年下来,它的总功率将超过2400万千瓦,远远超过花费18年造成的三峡水电站的总装机容量(2250万千瓦)。中国的太阳能LED路灯的市场容量有多大呢?据台湾光学产业技术发展联合会预计全球LED路灯的市场规模2008年将达到10.4亿美元,中国市场占大约5.6亿美元,中国2008年新建的LED路灯数量将会达到50万个。预计2009年全球LED路灯将由今年的90万盏,大幅攀升到210万盏,渗透率将超过1%。2010年全球LED路灯市场规模则将成长到440万盏,渗透率将倍数提升到2%以上。LED路灯面临的主要技术问题为:输出功率及光通量、二次光学设计、散热设计和电源系统设计。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。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,使得LED的光照范围、光度曲线符合道路照明的需求。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,并且户外这种使用环境比较苛刻,如果散热不好会直接导致LED快速老化,稳定性降低,除了需要功率型LED本身的散热好外,由于路灯具有户外夜间使用的特点,散热面位于侧上面有利于空气自然对流散热。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。综合以上对LED路灯在市场前景及技术问题方面的分析可以看出,影响其应用的因素为:第一,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。第二,LED路灯模块化的可靠性仍需加强,由于驱动电路等原因也会造成LED路灯的失效。第三,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。第四,LED路灯射程短,因此LED路灯还需要进一步加强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。照明角度偏小、不均匀,颜色显色指数偏低,光学、散热设计复杂。技术上的不足:当前技术下的光通量还不够,光效太低,品质难以保证。LED应用于路灯有先天的优势也有劣势。优势在于:第一,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;第二,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;第三,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;第四,技术进步空间依然很大。劣势(影响路灯推广应用的因素):当前价格还太高,光通量低,当前同等照度设计的LED光源价格大约相当于传统光源的4倍(不过在路灯产品中,光源部分占总成本并不高,所以在工程安装中的成本提高比例也不会太高,应用的空间还是比较大的),在民用中难以承受。当前设计和制造标准比较混乱,损坏比例高,影响了LED的寿命优势。建议:统一LED标准,提升品质稳定性,成立市场竞争协调组织,避免恶性竞争,大力宣传LED的品质观念,避免受不良实例的影响,要让人们从思想上接受LED其实是可以实现其寿命长的优点的,提高选择和使用LED的水平。LED器件应用到路灯上,技术上的特殊要求主要体现在以下两个方面:首先,良好的发光效率稳定性,不能衰减太快。其次,光色的一致性和可维持性要好,不能因为较长时间使用白光颜色发生变化。这两点都要求灯具的整体散热要好,光学设计要到位。对白光大功率LED需求将达到3亿颗上海蓝宝光电材料公司总经理梁秉文LED器件应用到路灯上,技术上的特殊要求主要体现在以下两个方面:首先,良好的发光效率稳定性,不能衰减太快。其次,光色的一致性和可维持性要好,不能因为较长时间使用白光颜色发生变化。这两点都要求灯具的整体散热要好,光学设计要到位。LED路灯与目前普通的高压钠灯路灯相比优势如下:第一,节能: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。第二,低维护成本:以目前的技术水平和测试结果推算,大功率LED光源可以正常使用10年不用更换,而传统高压钠灯平均1年半就要更换一次,使用半导体光源可以大大降低维护成本。第三,显色性佳:LED的显色指数高(75~80),人们的反应速度快,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。存在的不足主要如下:第一,发光效率还不够高:目前虽然试验室水平大功率白光LED的发光效率已经超过了100lm/W,但量产的、性价比高的大功率白光LED发光效率还在60lm/W左右,节能优势还没有充分发挥出来。第二,地面对LED光的反射率低:由于目前白光LED光谱特征,路面及周边物体对其反射率低,所以路面的亮度较低,与钠灯的黄光相比,这是它的一个弱点。大功率白光LED光源目前的发光效率还在约70lm/W~80lm/W的阶段,理论其发光效率可以达到300lm/W左右,因此在技术上还有非常大的发展空间。同时半导体光源路灯目前正处于产业发展的开始阶段,在提高散热效率、驱动控制系统优化、配光设计方面还有非常大的提升空间,还有大量的研发工作需要深入开展。目前一盏LED路灯平均需要100颗左右的1W白光LED,以全国每年路灯需求300万盏来计算,每年对白光大功率LED的需求将达到3亿颗。要不断提高LED技术水平,降低LED路灯成本。随着LED技术的不断突破,特别是LED发光效率的不断提高以及LED封装和灯具设计水平的提高,将可减少使用LED的个数和其他元器件数,即可大大降低LED路灯的成本。LED在照明应用中,本质上也属于点光源,因此其光学设计,包括初级透镜或反光装置的设计和二次光学的设计等是一大应用难点。目前许多城市乃至小镇,都有路灯示范工程,少则几十盏,多则成千上万盏,国内已有多张2万盏路灯的订单,可以说这是通用照明中冒出的一匹黑马。随着效率的进一步提高和技术的日趋完善,将有很快的发展。考虑到我国约有2亿盏路灯这一广阔市场,理应特别重视,加上已有部分企业产品出口,市场前景更为看好,2010年大规模应用市场将启动。目前产品属初始阶段,良莠不齐,主要问题是散热问题解决不好,不仅发光效率下降,而且光衰问题较严重,甚至失效。有关部门要抓紧标准制定,出厂前要进行光衰试验,减小灯具热阻,充分散热,真正做到高效、长寿命,以利市场的培育和健康发展。LED城市照明行动旨在满足当地需求。从美国的得克萨斯到加拿大的多伦多,LED照明已经成功部署在整个北美地区,每个示范区都为当地带来巨大的能源节约,并满足其经济需求。例如,密歇根大学所在的密歇根州阿恩阿波尔市有12.5万人,最近该市安装1000多个LED路灯。这在中国看似不起眼的一个数目,但对像阿恩阿波尔市这样规模的美国城市来说却具有重大意义。每个耗电56瓦的LED灯可以连续使用10年,来代替耗电120瓦且使用寿命只有两年的灯泡,这使阿恩阿波尔市的公共照明能耗减半,每年的温室效应气体排放减少2425吨,这相当于400辆汽车上路一年排放的尾气数量。目前,在城市道路照明中已经不乏LED路灯的身影,但LED路灯的推广还存在着很大的难点,同时又蕴含着巨大的商机,针对这些情况,厦门市光电子行业协会叶荣南教授进行了深入的分析探讨。一、LED路灯行业现状1、大企业观望、试水,不时推出概念性灯具,但不愿涉水太深;2、大部分小企业由于资金和技术水平的限制,采用“拿来主义”,或抄袭别人的产品;3、业主套用气体放电灯的概念,以为只要一定功率的LED放在灯座里就能满足某种路面照明要求;4、也有少数小企业把LED路灯作为自己的主业,加强科技投入,形成了自有知识产权,并获得了专利,为LED路灯的发展作出了贡献。二、推广LED路灯的难点1、没有涵盖LED特性的路灯技术规范;2、专业部门的思维定势一时难以扭转;3、政策未能及时配合;4、LED路灯成本太高,一次性投入太大;5、人们对LED的认识有个过程,需要一些时间;6、部分专家不看好LED路灯用于主干道,认为为时尚早,在各种论坛、刊物上发表文章,影响很大。三、专家的忧虑1、实用的LED的发光效率比高压钠灯低许多;2、LED路灯的路面照明均匀性差。斑马线现象严重;3、LED散热难解决,发热太厉害,光衰严重,寿命不可靠。4、LED色温太高,刺眼;而高压钠灯色温低,舒适,穿雾能力强。因此有些专家建议:LED路灯只适用于灯杆在8米以下的次干道。主干路宜采用低色温的高压钠灯。四、商机其实,在这一片反对声中也蕴含着巨大的商机:1、性价比:LED的发光效率提高很快,以CREE为例,现在已可供100lm/W的LED灯了,与此同时该灯价格已从去年37元/80lm降至24/100lm元(含税),这种趋势未变。2、绿色大潮流:世界上节能、环保、绿色的大潮流在中国、在照明界也照样涌动,LED路灯将广泛用于城市道路照明,这已是共识。3、时机与功夫:前述质疑并非不能克服,只要加强二次配光和散热的研究,就目前的LED的光效水平就可设计出完全符合现行路面照明标准的LED路灯,而且可以做得更好。关键是要下功夫去做,不要投机取巧。4、机会:在各地观望的状况下,反而给我们提供机遇,有志者可以抢占LED路灯高端产品的高地。5、资金支持:一些行业在不景气的前提下,部分行业业者“转业”;反而给光电产业,给LED行业提供了较充裕的资金支持。这批LED路灯全部是由位于潍坊高新区内从事LED芯片制造封装的中微光电子公司自主研发生产。该公司LED营销执行副总裁张辉给《中国电子报》记者算了一笔账,如果采用1万盏总功耗为140瓦的LED灯替代总功耗为500瓦的高压钠灯,LED路灯一年的耗电量为562千瓦时,而高压钠灯一年耗电量为2008千瓦时,这样,