我国LED路灯技术发展现状和问题剖析说解

　　当今LED路灯特色：

　　大功率LED路灯与惯例高压钠灯路灯不同的是，大功率LED路灯的光源选用低压直流供电、由GaN基功率型蓝光LED与黄色荧光粉组成的高效白光二极管，发光二极管（LightEmitTIngDiode,简写为LED）是依据半导体PN结构成的用弱小的电能就能发光的高效固态光源，在必定的正向偏置电压和注入电流下，注入P区的空穴和注入N区的电子在分散至有源区后经辐射复合而宣布光子，将电能直接转化为光能。

　　LED作为路灯的光源，它和传统路灯光源比较有许多长处。

　　1、LED路灯自身具有光的指向性，没有光的漫射，确保光效；

　　2、LED路灯有共同的二次光学规划，将LED路灯的光照耀到所需照明的区域，即路面，进一步前进了光照功率，抵达节能意图；

　　3、LED的光源功率现在已达100lm/W,并且还有很大的开展空间，理论值能抵达250lm/W.而高压钠灯的发光功率是随功率添加才有所添加，因而，全体光效LED路灯比高压钠灯强；

　　4、LED路灯的光显色性比高压钠灯高，高压钠灯显色指数只需23左右，而LED路灯显色指数可抵达75以上，从视觉心思视点考虑，抵达平等亮度，LED路灯的光照度均匀能够比高压钠灯下降20%以上（参照英国路途照明规范）；并且，在中间视觉水平下，人眼在高色温环境里比低色温环境更简单区分事物，防止了某些风险状况的发作；

　　5、LED路灯的光衰小，一年的光衰不到3%,运用10年仍抵达路途运用照度要求，因而，LED路灯在运用功率的规划上能够比高压钠灯低；

　　6、LED路灯能够主动调光，能完成在满意不同时段照明要求，最大或许的下降功率，节约电能；

　　7、LED是低压直流器材，驱动单颗LED的电压为安全电压，所以它是一个比运用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。直流的特色使LED特别合适与太阳能、风电进行结合；

　　8、每个单元LED晶粒只需很小体积，所以能够制备成各种形状的器材，并且合适于易变、易震的环境；

　　9、寿数长：理论寿数能运用5万小时以上；

　　10、LED能够进行频频的开关而不必忧虑其损坏；

　　11、装置简洁：直接将LED路灯灯头装置于灯杆替换原有的钠灯灯头；

　　12、散热操控超卓：能将LED结点温度降到70°C以下，跟着技能的开展，结点温度还在进一步下降，结点温度越低，理论上LED芯片寿数就越长；

　　13、质量牢靠：电路电源悉数选用高质量元器材，每颗LED都有独自过流维护及串并联维护，就算一颗损坏，也不会导致其他LED芯片失效；

　　14、LED光源不含有害金属汞，不像高压钠灯或金属卤化物灯在报废时对环境形成损害；

　　可是，最近听到不少专家学者的定见，以为LED作为路灯来替代高压钠灯在技能上还不老练。首要的理由有以下几点：

　　1、LED的发光功率无法和高压钠灯比较

　　2、LED的照耀过于会集，其照耀的均匀度差

　　3、LED路灯的光衰严峻，寿数不长

　　4、LED路灯自身自重过重，不利于装置，防风

　　5、LED路灯造价过高，无法遍及

　　咱们依据以上的观念逐个进行剖析：

　　1、发光功率问题

　　现在来说，LED的发光功率从数字上来看确实不如高压钠灯。LED现在的光效一般在65~75lm/w,并且跟着技能的开展，LED的光效每年都在前进，而高压钠灯能够抵达125lm/w.可是，高压钠灯的光谱比较会集于黄色，它的色温比较低，只需2000~2500K,而LED的色温较高，能够抵达3500~4500K以上。别的高压钠灯的光线是向四处发射的，有很大一部分光无法抵达路面。还有，高压钠灯的显色指数差，只需23左右，感觉暗淡；而LED的显色指数高，能够抵达75~80.路面亮堂，感觉舒适。所以从实践的发光效果来看，LED反而能够比高压钠灯高出许多。135W的LED能够替代250W的高压钠灯，或300W的水银灯。135W的LED,其输出光通量大约只需7020流明（通过二次光学规划，会有所丢失），抵达路面时的流明数仍为6500流明，而路面的均匀照度能够抵达16Lux（12m高杆）。250W高压钠灯的输出光通量为20,000流明。但抵达路面的流明数就只需7000流明。路面的照度大约为30~40Lux,因为显色系数的不同，LED的照度批改系数为2.35倍，高压钠灯的批改系数为0.94倍。所以135W的LED通过批改往后地上的照度为37.6Lux,而高压钠灯的批改后的照度为28.2~37.6.二者适当。所以，135W的LED能够替代250W的高压钠灯，LED能够节能1.85倍，节能功率约为50%.

　　2、照耀均匀度问题

　　确实，假如不进行二次光学规划，LED的照耀是比较会集，所以必定要进行二次光学规划，使其光强分布图呈蝙蝠形。

　　3、LED的光衰问题

　　现在有的商家，为了下降本钱，就选用几百只φ5的小功率LED.可是这种小功率的LED的光衰是十分严峻的，其光衰至80%的寿数只需1000小时。所以，作为需求长期运用的路灯是肯定不能答应选用这种小功率LED的。作为大功率LED,其光衰就要好许多。

　　4、LED路灯的自重问题

　　LED路灯，在和高压钠灯的替换过程中，为了防止LED路灯灯头过重，一些LED路灯厂家尽或许的在削减LED灯头的自重。从本来的单个灯头约30公斤左右，降到了现在的10多公斤。分量的减轻还有进一步下降的趋势。

　　5、LED路灯造价过高，无法遍及

　　LED路灯是由许多部分组成的，而其中发光最有用的元件是芯片，价格最贵的部分也在芯片。现在的芯片的光效在65~75lm/w,可是各大芯片厂商都在研发更大光效的芯片。试想一下，跟着科技的前进，光效一旦开展到很高的水平，那么运用芯片的数量会比现在的少，并且芯片的价格也会同时下降。到那时，LED路灯全体价格也会下降。

　　未来LED路灯特色：

　　个人以为，LED路灯替换高压钠灯，是往后节能减排的一个趋势。LED路灯要开展，我以为在以下几个方面需求留意：

　　1、前进光通

　　2、弄好二次光学

　　3、处理散热

　　4、模块化

　　A.光通的前进还需求从大功率的LED的外延技能、芯片工艺等根底层次进一步进步。现在，国内外制造白光LED的办法是先将LED芯片放置在封装的基片上，用金丝进行键合，然后在芯片周围涂敷YAG荧光粉，再用环氧树脂包封。树脂既起维护芯片的效果又起到聚光镜的效果。从LED芯片发射出的蓝色光射到周围的荧光粉层内经屡次散乱的反射、吸收，终究向外部宣布。LED（蓝）的光谱线的峰值在465nm处，半值宽为30nm.LED宣布的部分蓝色光激起黄色的YAG荧光粉层，使其宣布黄色光（峰值为555nm），一部分蓝色光直接或反射后向外宣布，终究抵达外部的光为蓝黄二色光，即白光。芯片倒装技能（FlipChip）能够得到比传统的LED芯片封装技能更多的有用出光。可是假如不在芯片的发光层的电极下方添加反射层来反射出糟蹋的光能，则会形成约8%的光丢失。所以底板资料上有必要添加反射层。芯片旁边面的光也有必要运用热沉的镜面加以反射，添加器材的出光率。并且在倒装芯片的蓝宝石衬底（Sapphire）与环氧树脂导光结合面间应加上一层硅胶资料以改进芯片出光的折射率。通过光学封装技能的改进，能够大幅度的前进大功率LED器材的出光率（光通量）。

　　B.LED照明用具进行优化规划，前进LED的运用质量。因而研讨大功率LED光源二次光学配光规划，满意大面积投光和泛光照明配光需求尤为火急。通过二次光学规划技能，规划外加的反射杯与多重光学透镜及非球面出光外表，能够前进器材的取光功率。传统光源照耀方向为360°，灯具依托反射器将大部分光线反射到特定方位，只需40%左右的光是直接透过玻璃罩抵达路面的，其他的光是通过灯具反射器再投射出灯具的，灯具的反射器的功率一般仅为50%~60%,所以有60%左右的光输出在灯具内，是在丢失了30%~40%后再投射到路面上的。光源光输出的很大一部分被约束在灯具内部发热消耗掉。LED灯的绝大部分光线都是前射光，能够完成>95%的光效，这是LED差异于其他光源的重要特性之一，假如不能将这一特性很好运用，会使LED的优势大打折扣。大多数大功率LED灯因为是多个LED芯片组装，要将这么多光源照到不同方向，咱们充分发挥芯片全体封装的特色，选用透镜加以处理，通过光学规划，依据不同需求，装备不同凸面曲线，依托透镜来将光线分配到不同方向，确保出光视点大的能够抵达120°~160°，小的能够将光线集合在30°以内，透镜一旦定型，在生产工艺确保的前提下，同种灯具的配光特性也就抵达了共同。完全能够通过通过屡次试制，不断地总结经验，能够使LED路灯抵达路途照明规范要求的蝙蝠翼光型。现在地道灯、路灯和一般照明灯已抵达各自运用场所的照明要求。

　　C.散热是LED路灯需求要点处理的问题。众所周知，LED是个光电器材，其作业过程中只需15%~25%的电能转化成光能，其他的电能简直都转化成热能，使LED的温度升高。在大功率LED中，散热是个大问题。例如，1个10W白光LED若其光电转化功率为20%,则有8W的电能转化成热能，若不加散热办法，则大功率LED的器芯温度会急速上升，当其结温（TJ）上升超越最大答应温度时（一般是150℃），大功率LED会因过热而损坏。因而在大功率LED灯具规划中，最首要的规划作业便是散热规划。因为LED路灯亮度要求高，运用环境比较严苛，假如散热处理欠好，会敏捷导致LED老化，稳定性下降。一盏选用250W高压钠灯的路灯，因为技能老练，散热操控的很好，即便作业5000小时，光衰依然很小。以现在的技能，相同条件下的大功率LED路灯，假如散热处理欠好，光衰会很大。现在LED路灯的散热方法首要有：天然对流散热、加装电扇强制散热、热管、回路热管散热和均温板散热等。加装电扇强制散热方法体系杂乱、牢靠性低，热管和均温板散热方法本钱较高。

　　D.LED路灯，终究会挑选模块化装置及修理。现在路面用的最多的高压钠灯，内部的镇流器等部件不简单损坏，大部分不亮的原因是光源损坏，修理的方法只需替换光源即可。一个娴熟的操作工人，完全能够个人进行高台操作。可是，LED路灯，内部的部件许多，除了光源（芯片），其他各个部分损坏都会导致芯片不亮。所以，在现场，无法马上判定LED路灯损坏的原因。假如LED路灯不亮，需求把LED路灯摘下运回工厂进行各项检测。这样替换LED路灯的方法显得十分繁琐。LED路灯的开展终究版别，便是开展成为模块化。光源、电气等之间悉数是依照插接进行替换，这样，一个娴熟的工人，也完全能独立进行判别损坏的原因并进行现场修理。

　　定论
　　主张：一致LED规范，进步质量稳定性，建立市场竞争和谐安排，防止恶性竞争，大力宣扬LED的质量观念，防止受不良实例的影响，要让人们从思想上承受LED其实是能够完成其寿数长的长处的，前进挑选和运用LED的水平。综上所述，LED路灯替换高压钠灯，是往后路途照明的必然趋势。