LED路灯在应用中的问题

　　在全球能源危机与环保压力日益凸显的形势下，LED光源在道路照明中的应用已成为近年来半导体照明行业的热点。LED器件产品应用到路灯上，对技术有什么特殊要求，LED路灯与目前高压钠传统路灯相比有哪些优势，还存在哪些不足，如何解决等一系列问题，都值得我们认真研究。

　　产品的标准化和通用性是大规模使用的基础

　　目前推出的LED路灯，产品外观、LED的发光颗粒的排布方式与数量、整流电路的外型尺寸和内部设计多种多样。如：单管功率数量各异，1~5瓦不等；光分布情况各异，有蝠形、矩形、蝶翼型等；光学处理方式有自带透镜免二次光学处理和进行二次光学处理的；驱动器情况有专用驱动芯片IC和无电解电容；封装情况有多芯片封装和单科芯片封装；技术线路情况有模、组式大功率、芯片集成式大功率、点阵式大功率等。电源装配也有自带一体化和外接电源两种，散热技术也各有千秋，这都给普及使用后的运行及维护工作带来极大不便，也不符合市政公用设施标准化，通用化的设计原则。

　　我们认为，在今后的发展过程中，生产厂家应严格按照国家统一标准进行，确保产品在设备安全性和电气性能方面安全可靠。同时，在城市照明领域得到应用的LED产品，必须对产品标准型、统一性提供以下保证。

　　如：对于同一个企业不同发展阶段的产品之间，要保证主要电气元件的标准性，统一性，避免因产品更新换代造成备品备件断代；对于不同企业的产品之间，灯具主体，发光颗粒板、整流电路等主要电气元件要依据国家标准，实现必要的标准性、统一性。

　　相应的国家标准是LED路灯市场健康发展的保障

　　LED的光电及热学特性与传统光源差异甚大，使现有LED的测量无法完全套用传统照明光源的测量方法。目前LED无论在产品规格或测量上均缺乏适当的标准，使产品种类繁多，测量无标准，市场不规范，而产品的多样性也导致企业不可能集中大规模生产。制定相关的LED标准已成为产业的迫切需求。而目前由全国照明电器标准化技术委员会"提出的普通照明用LED国家标准及行业标准"等在送审阶段，预计将会陆续颁布实施。相关企业应进行新的市场定位和产品规划，抓住新机遇，投入必要的质量保障手段。

　　光学设计、散热是LED路灯面临的主要技术问题

　　虽然大功率LED路灯研制发展的速度很快，但在应用中还不同程度的存在着瓦流明低、二次光效处理水平较低、系统光效较低、光衰快、寿命短、色温偏差、光色不一、驱动器多故障等一系列问题。其中二次光学设计、散热设计和电源稳压器系统设计等主要技术问题，是提高发光效率和延长寿命的关键。

　　要真正充分发挥半导体光源的长处，LED的二次光学系统设计对LED路灯的配光及光学输出效率至关重要。良好的道路照明要求LED路灯的配光为长方形的光型，路灯发出的所有光刚刚可以覆盖住马路，而马路之外的光污染几乎为零。香港理工大学的蒋金波博士介绍过两种LED路灯的配光设计：第一种LED路灯采用轴对称的全反射透镜或反光杯，LED透镜模组排列于一个弧面上以产生长方形的配光。全反射透镜的引入可以极大地提高光的利用效率，但是弧形的LED模组的排列使高功率LED的散热设计和机械结构比较麻烦。第二种LED路灯则采取非对称的自由曲面透镜，可以将长方形的配光直接由单个LED光学元件完成。整体灯头只需将具有长方形配光的LED模组简单的排列在一个平板上即可，这种LED路灯在机械结构、散热及电源控制方面比较简单，不同等级公路和不同灯杆高度的道路照明只需要增加不同数量的LED模组即可。非对称自由曲面二次光学元件的采用可以使LED路灯的长方形配光直接在单个LED模组上实现。整体路灯只需要将这些LED模组阵列按照相同方向排列即可，从而可以简化路灯机构、散热及控制电源的设计。

　　应开发出适合封装方式光源的配光器，更加合理、充分的利用光源发出的光线，使得灯具的整灯出光效率提升。目前LED的辐射形式有朗伯型、侧射型、蝙蝠翼型、矩形、蝶翼和聚光型几种。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。

　　LED是嵌入照明器具中使用的，由于LED芯片的发热量大，在做成大功率灯具时的重要关键技术就是"散热"。虽说发光效率越来越高，但LED芯片的发热量仍然很大。PN结结温每升高10度，半导体器件的寿命就减少1倍。LED芯片的高温度导致芯片本身及封装树脂性能的恶化，从而最终引起发光效率的降低和寿命的缩短。

　　目前各生产单位都采取了不同的散热措施，多为采用整体式的、系统性的散热设计理念，应用高性能导热材料。如铝压铸模、铝挤型齿状散热片、整体式齿状散热片、铝挤型材横列齿形散热器、热导管长鳍形、外部齿状结构片、自然对流通体散热等。还有采用超合金导热管(导热速度为纯铜的100倍)与高密度散热铝鳍片结合。将芯片产生的热量迅速的由点源转为线源，使热量均匀分布至散热片。散热片向下，避免灰尘鸟粪堆积。芯片的封装、灯具散热等因素都可能造成光衰减。

　　价格仍然是LED路灯大规模应用的最大障碍

　　目前LED路灯的成本还远于高压钠灯，一款LED路灯价格在4000元--8000元，甚至更高，而一套进口品牌的高压钠灯(含灯具、成套电器光源)价格不超过1500元。就现状而言，LED路灯明显太贵，价高达3-5倍之多。因此即使LED路灯的耗电量仅是高压钠灯的三分之一，但由于价格比高压钠灯高许多，用LED路灯代替高压钠灯成本回收周期仍然会很长。

　　所以，LED路灯要在道路照明市场正式推广，价格及成本仍然是最大障碍。要使LED路灯下滑到与现有灯具的竞争价格，需要各厂商的成本下降。而近期只能是在LED技术不断成熟，发光效率不断提高的前提下，通过LED的寿命优势、节能优势来弥补灯具价格上的劣势。