摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市的日益繁榮、擴(kuò)大，城市照明也在不斷地發(fā)展、壯大，用電負(fù)荷逐漸攀升。建設(shè)部和發(fā)改委也明確提出城市照明要向“高效、節(jié)能、環(huán)保、健康”的“綠色照明”方向發(fā)展。因此，通過(guò)節(jié)能降耗來(lái)落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，提高資源利用效率，減少損失浪費(fèi)，以盡可能少的資源消耗、創(chuàng)造盡可能大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，已成為城市照明管理部門的當(dāng)務(wù)之急。我們將四個(gè)LED路燈生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品進(jìn)行了實(shí)地試用，并對(duì)其進(jìn)行了照度、均勻度測(cè)試，現(xiàn)將實(shí)際運(yùn)行情況與高壓鈉燈作了比較，介紹一下主要存在的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：大功率LED 實(shí)驗(yàn)案例分析 應(yīng)用存在問(wèn)題
LED光源作為一種固體照明光源，以其長(zhǎng)壽命（理論平均壽命大于50000小時(shí)）、高光效（理論值大于200Lm/w）、多光色及一次配光定向照射功能，可在安全低電壓下工作，也可連續(xù)開(kāi)關(guān)閃斷，能實(shí)現(xiàn)0~100%調(diào)光功能，輸出光無(wú)頻閃等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為高效、節(jié)能的新一代光源的發(fā)展趨勢(shì)。
目前，小功率的LED光源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于景觀照明中。大功率LED路燈也隨著半導(dǎo)體材料應(yīng)用技術(shù)的迅猛發(fā)展日趨成熟，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中，光效達(dá)到70--80Lm/w、壽命達(dá)到2.5-3萬(wàn)小時(shí)，已開(kāi)始逐步應(yīng)用到城市道路照明中。
圖一 測(cè)試道路區(qū)域斷面圖
一、大功率LED路燈現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)案例分析
為了進(jìn)一步了解大功率LED路燈的特性，正確了解LED產(chǎn)品的性能和質(zhì)量水平以及在推廣運(yùn)用中還存在的問(wèn)題，我們對(duì)不同廠家的產(chǎn)品做了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和比較，測(cè)試情況如下：
測(cè)試是在車流量少、環(huán)境照度低，光干擾少的相同路段進(jìn)行，每月跟蹤測(cè)試，連續(xù)三個(gè)月測(cè)試。道路為單側(cè)布燈，道路寬14m,燈間距30m,燈對(duì)地高9m,測(cè)試道路區(qū)域斷面圖見(jiàn)圖一，因部分廠家提供的測(cè)試燈具僅有一套，故在測(cè)試時(shí)將被測(cè)燈具周邊的其它路燈關(guān)閉，測(cè)試點(diǎn)示意圖見(jiàn)圖二，具體測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表。
圖二 測(cè)試點(diǎn)示意圖
在安裝運(yùn)行三個(gè)月中，每月測(cè)試一次，分析以上數(shù)據(jù)可知：
配光：
部分產(chǎn)品因未做二次配光，僅用了一次配光定向照射的功能，其燈下照度較高，但隨著距離的延伸照度下降很快，水平照度均勻度很差，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)在兩燈之間造成明顯暗區(qū)，形成明暗相間的斑馬線。
而有二次配光的燈具，隨著距離的延伸照度下降不是很大，當(dāng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，兩盞燈間照度會(huì)有一定的疊加互補(bǔ)，水平照度均勻度能有所增加，已達(dá)到道路照明配光需求。但因LED光源的定向照射特性，燈具產(chǎn)生的炫光較強(qiáng)。
平均照度：
與150W高壓鈉燈比，測(cè)試的LED路燈的平均照度還是相對(duì)較低，因?yàn)槟壳癓ED的光效（70-90lm/W）還無(wú)法超過(guò)高壓鈉燈（100-140lm/W），光通量低則必然照度值低。但部分產(chǎn)品的照度已達(dá)到國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)次干道的要求，可應(yīng)用在次干道的實(shí)際道路中。
能耗：
測(cè)試LED燈具的功耗大于廠家的標(biāo)稱，廠家僅僅是按一個(gè)LED顆粒1W來(lái)計(jì)算燈具的總功耗，驅(qū)動(dòng)電源的自身功耗也未計(jì)算在內(nèi)，因此LED路燈相對(duì)于高壓鈉燈的節(jié)電率，并沒(méi)有廠家宣傳的那么大。在達(dá)到相同照明質(zhì)量要求情況下，有的LED路燈產(chǎn)品并不節(jié)能。
光衰：
經(jīng)過(guò)三個(gè)月的測(cè)試，測(cè)試燈具的光照度衰減達(dá)到8.77%、15.5%、20.4%,某廠家的測(cè)試燈具（測(cè)試燈具三）運(yùn)行一個(gè)多月就已熄滅。其光衰情況比廠家所宣稱的要差很多。
二、LED大功率路燈推廣應(yīng)用存在的問(wèn)題
通過(guò)以上分析，大功率LED光源技術(shù)已可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用在城市道路次干道以下的功能照明中，但也存在一些問(wèn)題有待于解決。
配光問(wèn)題：
LED路燈是由多顆LED光源組成，LED光源又有很強(qiáng)的定向性能，但光源的投射距離有限，造成燈下亮、兩燈之間暗，照度均勻度差的現(xiàn)象。有些廠家的燈具應(yīng)用了特殊的光學(xué)透鏡進(jìn)行二次配光，均勻度有了大幅提高，但也有一定的缺陷，光束均投射到車行道，未考慮燈后的人行道，造成燈后區(qū)域基本沒(méi)有照度，燈具的環(huán)境比值很差。
有些LED路燈產(chǎn)品僅僅是將LED光源安裝在傳統(tǒng)燈具的反光器上，希望通過(guò)反光器將LED光源發(fā)出的光進(jìn)行反射，但經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用效果很差，照度均勻度極低。此類燈具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)沒(méi)有充分考慮LED的光學(xué)特性，而過(guò)多考慮了對(duì)傳統(tǒng)路燈燈具的利用以減少研發(fā)費(fèi)用。很少見(jiàn)到此類產(chǎn)品有好的照明均勻度。
效率問(wèn)題：
效率問(wèn)題其一是LED的光效，目前在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中的LED單顆粒光效，國(guó)產(chǎn)顆?；臼?0-70lm/w、國(guó)外的可以做到70-90lm/w,而高壓鈉燈光效在120-140lm/w左右。因此LED光源要真正做到替換高壓鈉燈，成為比高壓鈉燈更節(jié)能綠色的產(chǎn)品，還有待于其本身光效的提高，彌補(bǔ)光源總光通量不足的缺陷。
效率問(wèn)題其二是LED燈具的效率，有的燈具采用光學(xué)透鏡二次配光，有的則采用傳統(tǒng)的配光器，不同的配光方式將大大影響燈具的出光效率。另外，燈具的IP特性也對(duì)燈具效率有一定的影響。
效率問(wèn)題其三是LED驅(qū)動(dòng)電路的效率，根據(jù)LED光源的特點(diǎn)，LED驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)該呈現(xiàn)恒流特性，如果驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)不當(dāng)，驅(qū)動(dòng)電路本身都會(huì)消耗很大的有功功率，將使轉(zhuǎn)換效率下降。
壽命問(wèn)題：
LED光源的壽命可達(dá)5萬(wàn)小時(shí)，但LED路燈是一個(gè)系統(tǒng)的集成，影響其壽命的因素很多，如封裝工藝、LED顆粒的組合方式、散熱方式、驅(qū)動(dòng)電源等。若封裝不好，燈腳接觸不良，造成結(jié)溫升高，將大大影響光源壽命。
大多測(cè)試燈具采用的散熱方式是通過(guò)燈具結(jié)構(gòu)散熱片的設(shè)計(jì)，以期達(dá)到增加熱傳導(dǎo)散熱面積。但由于道路照明的應(yīng)用環(huán)境一般都比較惡劣，塵埃較大，且金屬表面腐蝕氧化造成散熱片高低不平，長(zhǎng)期使用，散熱片之間難免積聚灰塵，必然在一定程度上影響燈具散熱，導(dǎo)致燈具內(nèi)部溫度很高，從而導(dǎo)致LED路燈使用實(shí)際壽命的明顯縮短。
驅(qū)動(dòng)電源是由各種電子元件組成，而電子元件自身的壽命、穩(wěn)定性直接影響到驅(qū)動(dòng)電源整體的壽命，有些電子元件的壽命就達(dá)不到5萬(wàn)小時(shí)，國(guó)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電源的壽命也只有2萬(wàn)小時(shí)。本次測(cè)試就有一測(cè)試燈具運(yùn)行未到二個(gè)月，就因驅(qū)動(dòng)電源的損壞而熄燈。因此選擇可靠的驅(qū)動(dòng)電源也是關(guān)鍵。
維護(hù)問(wèn)題：
因影響LED路燈燈具的壽命有多種因素，要達(dá)到5萬(wàn)小時(shí)免維護(hù)較難。而高壓鈉燈光源壽命可達(dá)2.4萬(wàn)小時(shí)，鎮(zhèn)流器的壽命更是超過(guò)了5萬(wàn)小時(shí)。目前LED路燈燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均為一體化設(shè)計(jì)，無(wú)論是LED燈具損壞還是驅(qū)動(dòng)電源故障，一但有問(wèn)題則必須整體拆除更換，維護(hù)工作量大、費(fèi)用高，而高壓鈉燈僅需更換燈泡或觸發(fā)器，維護(hù)工作量較小、費(fèi)用小。由于LED的技術(shù)發(fā)展速度很快，廠家的產(chǎn)品也會(huì)隨著更新?lián)Q代，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)也因無(wú)標(biāo)準(zhǔn)約束而不同，可替換性較差，造成備品備件無(wú)法保證，給運(yùn)行維護(hù)帶來(lái)較大困難。
三、結(jié)束語(yǔ)
總之，現(xiàn)階段的大功率LED路燈，作為新興光源，部分產(chǎn)品已可以應(yīng)用到實(shí)際中，體現(xiàn)出諸多優(yōu)勢(shì)，成為新一代光源的發(fā)展趨勢(shì)。但仍需解決其性能不穩(wěn)定，節(jié)能、壽命與理論相差太大，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，互換性差，價(jià)格高，維護(hù)成本高等問(wèn)題。燈具廠家還需要根據(jù)LED光源的特性和道路照明產(chǎn)品的運(yùn)用特點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，在滿足照明質(zhì)量的前提下，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命，降低產(chǎn)品成本，形成標(biāo)準(zhǔn)系列，便于產(chǎn)品維護(hù)更新，則在功能照明中的推廣運(yùn)用也將是水到渠成的事了。
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