LED路燈的科學(xué)發(fā)展觀
來(lái)源：光電新聞網(wǎng)博客
對(duì)于近年來(lái)越炒越熱的LED路燈來(lái)說(shuō),一方面是抓住了國(guó)家節(jié)能降耗的大趨勢(shì),一方面是國(guó)家強(qiáng)調(diào)的綠色照明的概念,同時(shí)地方領(lǐng)導(dǎo)人為了出政績(jī),為了要名聲,不惜重金打造相關(guān)綠色環(huán)保節(jié)能的照明典型,致使所有LED生產(chǎn)廠家都趨之若鶩,強(qiáng)力攻關(guān), 同時(shí)LED生產(chǎn)廠商為了拓寬市場(chǎng)炒作很猛，政府部門(mén)也就被牽著走。但是,從目前LED的現(xiàn)狀來(lái)說(shuō),還是仍然存在許多問(wèn)題沒(méi)有徹底解決:LED的芯片質(zhì)量問(wèn)題,散熱問(wèn)題,配光問(wèn)題,封裝問(wèn)題,電源驅(qū)動(dòng)問(wèn)題,電子元器件的壽命問(wèn)題等等,雖然按目前國(guó)內(nèi)國(guó)際大環(huán)境來(lái)說(shuō),LED的前景光明,但是眼下的許多問(wèn)題一直是使用單位,特別是城市照明管理單位的一大考量,特別是不得不考慮建設(shè)成本和維護(hù)成本。個(gè)人認(rèn)為針對(duì)LED路燈還是要慎重看待，以科學(xué)的眼光分析，尋找LED最能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域。

　　一、LED路燈的節(jié)電效果

　　關(guān)于LED路燈的節(jié)電效果，在很多實(shí)用LED路燈取代高壓鈉燈的案例中，節(jié)電是一個(gè)重要的因素，但實(shí)際LED路燈并不比高壓鈉燈節(jié)電。從發(fā)光效率的比較，目前實(shí)際應(yīng)用的大功率LED路燈的發(fā)光效率低于高壓鈉燈（100~138lm/W），雖然LED是定向發(fā)光，燈具效率高于高壓鈉燈,但因發(fā)光效率低，LED路燈燈具綜合能效還是低于高壓鈉燈。在一些證明LED路燈取代高壓鈉燈獲得節(jié)電效果的案例中，據(jù)分析，這些案例往往是原有路燈功率偏高（亮度嚴(yán)重超標(biāo)）或燈具效率低、光源嚴(yán)重衰減的狀態(tài)，以此作為L(zhǎng)ED路燈節(jié)電的依據(jù)并不科學(xué)。應(yīng)按照達(dá)到相同照度(亮度)水平，接近的照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提下比較兩者的照明安裝功率。由于高壓鈉燈大功率燈管(250~400W)光效高，可達(dá)130~140 1m/W,而小功率燈管(100~150W)光效約為80~100 1m/W，而現(xiàn)用大功率LED路燈多用1W LED管，其光效都差不多，考慮鎮(zhèn)流器損耗，燈具效率以及光道利用率等三個(gè)因素，綜合效率對(duì)大功率路燈，目前LED比鈉燈的能效要低一些。綜合效率對(duì)小功率(≤150W)路燈比鈉燈可實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

　　二、LED路燈的光色問(wèn)題

　　目前大功率LED路燈基本上是采用5000K~6000K色溫的白光，作為道路照明光源，在視覺(jué)感覺(jué)上過(guò)分陰冷甚至陰森，同時(shí)遠(yuǎn)視時(shí)眼睛的觀察能力會(huì)下降，在這方面的一些研究中證明，低于3000K的黃光或暖白光是比較適合道路照明的。高壓鈉燈的相關(guān)色溫(Tcp)為2100K左右，屬暖色溫，其顯色指數(shù)(Ra)只有23~25，顯色性低；而LED路燈現(xiàn)在使用的色溫多大于5300K，屬冷色溫，較好的產(chǎn)品，其Ra可達(dá)70~80，顯色性好。作為機(jī)動(dòng)車(chē)行駛的快速道、主干道，偏黃色光的鈉燈，對(duì)看清前方90~160m左右距離路面狀況，效果比白色光略?xún)?yōu)，特別是對(duì)有霧、多塵的空氣條件下，鈉燈較有優(yōu)勢(shì)，相對(duì)的LED路燈射程短,在較高高度下工作,燈光就顯的很暗。對(duì)于人行道、商業(yè)步行街、居住小區(qū)等道路，LED的顯色性?xún)?yōu)于鈉燈，分辨人的狀況更清晰，較有優(yōu)勢(shì)。

　　三、LED路燈的成本

　　LED路燈目前的成本還遠(yuǎn)于高壓鈉燈，一款LED路燈目前價(jià)格在4000元~8000元，甚至更高，一套進(jìn)口品牌的高壓鈉燈（含燈具、成套電器光源）價(jià)格不超過(guò)1500元，就現(xiàn)狀而言，LED路燈明顯太貴，價(jià)高達(dá)3~5倍之巨。如前小于150W的LED可以節(jié)能10%~30%，每年每燈節(jié)電約50~150KWh，根本無(wú)法回收多花費(fèi)的購(gòu)燈費(fèi)用。只能期望在未來(lái)若干年，LED發(fā)展趨勢(shì)看其價(jià)格會(huì)逐步下降，能效進(jìn)一步提高，再比較其經(jīng)濟(jì)性能。

　　四、LED路燈的壽命

　　使用壽命應(yīng)立足于整燈壽命。高壓鈉燈標(biāo)稱(chēng)壽命目前已經(jīng)超過(guò)2.8萬(wàn)小時(shí)，實(shí)際應(yīng)用3~4年問(wèn)題不大，節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器不會(huì)低于20年，燈具也是如此。LED路燈標(biāo)稱(chēng)使用壽命是5萬(wàn)小時(shí)以上，這是芯片的理想壽命，芯片的封裝、燈具散熱等因素都可能光衰減，還有驅(qū)動(dòng)電路（以電子元器件為主）的壽命顯然也不能達(dá)到5萬(wàn)小時(shí)。美國(guó)能源之星制訂的要求，分為不低于35000h和25000h兩檔，主要是LED芯片壽命很長(zhǎng)，卻與封裝后的溫度，散熱等諸多因素關(guān)系極大，另外還有驅(qū)動(dòng)電路裝置的電子元器件壽命問(wèn)題，如電容器往往只有8000h至10000h。所以整體說(shuō)，LED路燈使用壽命不能和鈉燈路燈比擬。
五、LED路燈的維護(hù)

　　對(duì)光源的維護(hù)，高壓鈉燈要輕易的多，可在現(xiàn)場(chǎng)直接更換光源電器，成本也較低。而對(duì)于LED路燈，使用方和廠家有免維護(hù)的誤區(qū)，另外LED路燈多芯片組裝工作的特性使芯片和燈具捆綁在一起，維護(hù)時(shí)必須使用原廠產(chǎn)品，所以現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)就無(wú)法進(jìn)行。可以說(shuō)在目前的發(fā)展?fàn)顩r，LED路燈是無(wú)法維護(hù)的，一旦出現(xiàn)故障時(shí)，只能整個(gè)燈具進(jìn)行更換，除了高額成本外，而維護(hù)的時(shí)間也要大大延長(zhǎng)，這對(duì)使用單位來(lái)說(shuō)是非常不利的。以城市路燈管理部門(mén)為代表的用戶(hù)，更關(guān)心路燈的維護(hù)性能。按分析，鈉燈的維護(hù)性能好，燈具只要擦洗，不必更換，鎮(zhèn)流器很少更換，光源3~5年更換一次，也很方便。而LED路燈、涉及LED管、模組(含透鏡等)、電源裝置等，發(fā)生元器件、組件損壞的可能性較大，維修更換也有困難，很可能要整體更換，費(fèi)用較高，還有待今后解決。

　　六、LED路燈的散熱問(wèn)題

　　在各芯片廠家的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，白光LED的光效隨結(jié)溫的升高而下降的比例大致相同，結(jié)溫每升高20℃光效要下降5％左右。根據(jù)光通量（流明）與輻射通量（瓦）的當(dāng)量關(guān)系：其中，Km = 683 lm/w，是光通量的比例尺，是輻通量的比例尺。也就是說(shuō)1W的輻通量在最理想的情況下（黑體輻射）可能產(chǎn)生683lm光通量。所以，即使LED的光效達(dá)到200lm/w，也不能將全部能量轉(zhuǎn)化為光能輸出，而其余的都轉(zhuǎn)化為熱能。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看LED燈具的散熱問(wèn)題將是一個(gè)長(zhǎng)期存在的問(wèn)題。大功率LED熱量大小跟恒流驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)有直接關(guān)系，如果恒流驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)不好，有效功率不高，熱量非常高，什么散熱辦法都沒(méi)有用，LED的壽命都不長(zhǎng)。好的恒流驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)是治本方法，能把熱量減到最低，各種散熱方法只是治標(biāo)不知本的方法，只是輔助解決問(wèn)題，只有解決好電路問(wèn)題的前提下，再來(lái)考慮內(nèi)部散熱問(wèn)題。LED的流明數(shù)正在迅速的增加，與之對(duì)應(yīng)的傳熱學(xué)理論體系卻已經(jīng)成熟，我們可以使用的傳熱手段也基本明確：傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射和相變傳熱（例如熱管）。因此，在散熱問(wèn)題上，我們可以采取的措施是可見(jiàn)和有限的。目前LED路燈的散熱方式主要有：自然對(duì)流散熱、加裝風(fēng)扇強(qiáng)制散熱、熱管和回路熱管散熱等。加裝風(fēng)扇強(qiáng)制散熱方式系統(tǒng)復(fù)雜、可靠性低，熱管和回路熱管散熱方式成本高。而路燈具有戶(hù)外夜間使用、散熱面位於側(cè)上面以及體型受限制較小等有利於空氣自然對(duì)流散熱的優(yōu)點(diǎn)，所以LED路燈建議盡可能選擇自然對(duì)流散熱方式。 然而很多廠家在強(qiáng)調(diào)熱傳導(dǎo)環(huán)節(jié)的同時(shí)卻忽視對(duì)流散熱環(huán)節(jié)，盡管考慮了各種各樣的措施：熱管、回路熱管、加導(dǎo)熱硅脂等等，卻沒(méi)有認(rèn)識(shí)到熱量最終還是要依靠燈具的外表面積散走。現(xiàn)在LED路燈散熱技術(shù)，一般使用多為導(dǎo)熱板方式，實(shí)際上算是均溫板，把熱源均溫掉；也有加裝散熱片來(lái)散熱，但是重量太大。重量在路燈系統(tǒng)上十分重要，因?yàn)槁窡艉芨撸籼匚ｋU(xiǎn)性就增加，尤其遇到臺(tái)風(fēng)、地震都可能產(chǎn)生意外。也許未來(lái)LED廣泛進(jìn)入路燈領(lǐng)域后，可能形成模組化散熱會(huì)更好地解決LED路燈散熱難的狀況。

　　七、LED路燈的配光問(wèn)題

　　目前LED路燈的配光技術(shù)已經(jīng)有了很大發(fā)展，有些廠家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出二次配光系統(tǒng)，而不再是單純依靠芯片排列來(lái)配光，但綜合看，配光還不能做到完全合理，目前開(kāi)發(fā)出二次配光系統(tǒng)的產(chǎn)品還不是很多，在應(yīng)用中可供選擇的好的LED路燈不多。

　　八、LED路燈的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

　　LED路燈在產(chǎn)品規(guī)格方面缺少統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的LED路燈生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)廠家按自己的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)自己的產(chǎn)品，彼此間是很難通用的。而高壓鈉燈由于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，燈具、光源、電器方面通用性較強(qiáng)，不同廠家之間的產(chǎn)品是可以互用的，從維護(hù)角度考慮，這是非常重要，而維護(hù)對(duì)于路燈管理單位來(lái)說(shuō)則又是重中之重，只有這樣才可以及時(shí)對(duì)熄滅路燈進(jìn)行維護(hù)，保證高的亮燈率（上級(jí)部門(mén)對(duì)路燈管理考核中最重要的一項(xiàng)內(nèi)容），同時(shí)大大降低維護(hù)成本。LED路燈還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)可循，對(duì)招標(biāo)、訂購(gòu)，對(duì)使用、維護(hù)都不利。

　　九、小結(jié)

　　1.不論用什么光源、燈具，都應(yīng)符合《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ45-2006)的規(guī)定，包括亮度、照度、均勻度及其他質(zhì)量指標(biāo)。

　　2.堅(jiān)持實(shí)事求是，切忌過(guò)分夸大之詞，對(duì)比中忌抬高自己，更忌壓低其他，堅(jiān)持照明質(zhì)量、照(亮)度水平，堅(jiān)持技術(shù)與經(jīng)濟(jì)結(jié)合，適用與節(jié)能環(huán)保結(jié)合，防止過(guò)分炒作，為用戶(hù)服務(wù)，對(duì)用戶(hù)負(fù)責(zé)，不要誤導(dǎo)使用者，還用戶(hù)一個(gè)真實(shí)面貌。目前國(guó)內(nèi)LED還多應(yīng)用于示范性工程,真正市場(chǎng)化運(yùn)作的工程很少,國(guó)內(nèi)作LED路燈的公司現(xiàn)在基本上都在賠錢(qián)。

　　3.不要輕言“取代”什么光源，LED恰恰是應(yīng)該和有百年歷史的傳統(tǒng)燈具廠商合作（國(guó)際5大LED廠的身后都有傳統(tǒng)照明廠商的影子），同時(shí)應(yīng)該不斷完善自身，以求在道路照明中成為一種優(yōu)質(zhì)、高效的新型光源、燈具，供用戶(hù)選擇。讓用戶(hù)說(shuō)話，讓使用效果去評(píng)價(jià)。

　　4.LED照明是一項(xiàng)正在發(fā)展的技術(shù)，其光效在不斷的提高、成本不斷下降，但目前要取代傳統(tǒng)高壓鈉燈作為路燈照明還不是時(shí)候，所以在建設(shè)部頒發(fā)的《“十一五”城市綠色照明工程規(guī)劃綱要》、城市道路照明專(zhuān)業(yè)委員會(huì)《貫徹“十一五”城市綠色照明工程規(guī)劃綱要實(shí)施細(xì)則》等政策性文件里明確路燈節(jié)能光源還是以高壓鈉燈為主，LED則推薦在城市景觀照明中應(yīng)用。所以，我們應(yīng)首先推廣用于人行道、商業(yè)步行街、居住小區(qū)等道路，以及支路的小功率(≤150W)LED路燈，同時(shí)提高LED的效率，隨著技術(shù)的進(jìn)步逐漸使用到城市干道。

　　綜上所述，目前LED路燈還存在不少問(wèn)題，盡管有少數(shù)從事LED路燈研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)、做出了很大努力，解決了一些技術(shù)難題，推動(dòng)了該產(chǎn)品的前進(jìn)，但從整體說(shuō)，LED路燈產(chǎn)品的水平、質(zhì)量、參差不齊、差異甚大，尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)予以規(guī)范，有的急功近利，產(chǎn)品能效不高，散熱問(wèn)題沒(méi)有處理好，光衰很大，使用壽命不長(zhǎng)，沒(méi)有合理的燈具配光，不能達(dá)到推廣使用要求。但是LED路燈是近年來(lái)出現(xiàn)的新事物，隨著LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必將會(huì)有更大的發(fā)展，前景廣闊。