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浅谈LED在道路照明中的应用与展望（摘要近年来，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（LightingEmittingDiode）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100lm/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，响应时间为纳秒级。3.显色性好、无频闪、易调光LED显色指数Ra=75～90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)35～100050～100035～35001～5光效(lm/w)64～14032～5552～130≥60平均寿命(h)12000～2400010000～200003000～1000050000～100000启动时间(min)4～84～84～15瞬间自熄现象有有有无再启动时间(min)10～155～1010～15瞬间显色指数(Ra)20～8030～6060～9075～90频闪效应明显明显明显无色温（k）2000～30004400～55003000～65002700～6000功率因数0.440.44～0.670.4～0.610.8～0.92.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1.5～5V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，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50WLED组合灯比较LEDHPSL灯数量（盏）210200灯单价（元）25001000灯总成本（元）210×2500=525000200×1000=200000年电费210×50×10×365＝38325元200×250×10×365＝182500元电缆成本MI＝nP／U＝210×50／220＝48A采用16mm2铜芯电缆M=16元／米×3000=4.8万I＝nP／U＝200×250／220＝227A采用60mm2铜芯电缆M=120元／米×3000=36万总费用（元）611325742500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，1.5～5V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；LED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OntheLEDlightingoftheroadandProspectTuChengLong(InformationEngineeringUniversity,Shashi,Jingzhou434000)AbstractInrecentyears,LEDindustrydevelopingveryrapidly,applicationsareincreasinglybeingused,thereisalreadyalargenumberofLEDlightsourcesusedinroadlighting.ThispaperdescribestheimportantfeaturesoftheLED,aswellascomparedtoconventionalroadlightingreflectedthesuperiorityofthefocusonanalysisoftheLEDroadlightingapplicationeffectandvision.Keywords:LED,roadlighting,theadvantagesandlookingforwardto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