LED路燈及應用

張 振

(湖南理工學院，岳陽414006)

0 引言

我國已成為世界上最大的太陽能LED燈具、LED景觀燈、路燈的生產(chǎn)和出口國。國內(nèi)具有一定研發(fā)能力和生產(chǎn)規(guī)模的LED路燈企業(yè)達幾十家，應用示范道路也有幾十條。

2009年我國政府開展了“十城萬盞”LED燈照明普及和節(jié)能活動。2010年已經(jīng)明確全國21座城市LED照明燈要超過一萬盞，其中，路燈和24 h連續(xù)使用的隧道燈成為首先替換的重點項目，北京、上海、廣州、深圳的地鐵已經(jīng)啟動普及LED燈節(jié)能項目。

1 LED景觀燈

城市不斷擴張，擴大了城市道路照明的市場規(guī)模。道路照明與城市照明進一步融合，道路照明市場將在未來幾年間發(fā)展為城市照明市場。包括城市道路照明、景觀照明、廣告照明等。

城市景觀照明是以功能照明為基礎(chǔ)，事實上功能照明在夜間已經(jīng)形成了一定的景觀效果。景觀照明作為現(xiàn)代社會文明的一種表現(xiàn)形式，應與城市當前的經(jīng)濟水平相適應，合理規(guī)劃。

城市景觀照明的內(nèi)容，一般包括道路沿線的公共廣場、建筑物、商業(yè)街、園林綠化、景觀雕塑、橋梁水景等的照明。應以城市片區(qū)夜景的總體規(guī)劃為依據(jù)，選擇能體現(xiàn)風格的效果方案，確定適合的照明方式。

LED景觀燈在2008年北京奧運會、2010年上海世博會、2010年廣州亞運會上得到非常廣泛的應用。

(1)上海東方明珠LED照明工程

在歐洲和美洲很多城市都制定了強制性的景觀燈光限制，主要是考慮到節(jié)能和環(huán)保，目前巴黎艾菲爾鐵塔，墨西哥、摩洛哥的一批標志性建筑都已經(jīng)進行了景觀燈光改造。

上海外灘東方明珠塔共有576個光導點，改造前，每個光導點耗電量為200 W，改造后，每個光導點的耗電量下降為70 W，單是這一項改造便節(jié)約了65%的耗電，加上控制系統(tǒng)和其他泛光燈具的改進，初步估算比原先節(jié)省了近75%的用電量。東方明珠大小球體576個發(fā)光點使用LED后，其發(fā)光體的直徑達到籃球橫截面那么大，東方明珠每晚省下來的這些電，可供800多戶居民每天使用4 h。

(2)上海世博會LED照明示范項目

中國2010年上海世博會有三項半導體照明示范工程:一是世博永久性建筑主題館LED全彩顯示屏;二是世博永久性建筑世博中心400 m2大型通透式LED顯示屏;三是世博中心8 000 m外立面LED泛光照明及景觀系統(tǒng)。在整個世博園區(qū)，60%～70%的燈都采用LED照明。2010年上海世博會期間，世博園區(qū)內(nèi)所有的景觀燈光都使用LED，而大多數(shù)照明路燈、指示燈也使用LED。LED照明占到世博園區(qū)總照明的七成以上，LED在一個區(qū)域內(nèi)如此大規(guī)模、密集地使用，在全球尚屬首次。

節(jié)能環(huán)保的LED照明解決方案幫助上海2010年世博會辦成了一屆綠色環(huán)保盛會。通過1878年巴黎世博會，愛迪生發(fā)明鎢絲制作的白熾電燈開始走進千家萬戶，造福人類。此次上海世博會所倡導的LED照明可能又是一次革命，通過新的LED照明技術(shù)，來改變?nèi)藗兊纳詈偷厍虻沫h(huán)境，LED燈光的應用與上海世博會的理念不謀而合。

2 LED路燈

LED在道路燈具中使用的最普遍形式主要有兩類:一類是采用傳統(tǒng)的道路燈具外殼，只是在燈具內(nèi)，在一個幾乎是平板的安裝面(也是反光面)上，裝上了矩陣式的LED，這種設計方式是不可能得到良好的燈具配光的。另一類是把多個LED集成在一個圓形的區(qū)域內(nèi)(區(qū)域直徑大約為30～40 mm)，使這一小區(qū)域的光輸出密度接近高強度氣體放電燈，再利用燈具反射器進行配光，但這種設計方式的燈具分布光度也不會優(yōu)于傳統(tǒng)的道路燈具，并且由于在一個很小的區(qū)域內(nèi)集成了高密度的LED，使LED的散熱情況明顯不良，不僅影響到LED的發(fā)光效率，而且也往往影響到LED的使用壽命。

某型號LED路燈的技術(shù)參數(shù)如下:

輸入電壓:AC100 V～265 V;

光源功率:98×1 W;

功率因素:＞0.95;

相關(guān)色溫:2 500 K～10 000 K;

適應溫度:-35℃ ～50℃;

光通量:7 240 lm;

防護等級:IP65;

使用壽命:＞50 000 h;

平均照度:桿高6 m時大于39 lx，高9 m時大于21 lx，高12 m時大于14 lx;

有效照射范圍:桿高6 m為10×24m2，高9 m為12×30 m2，高12 m為16×35 m2;

主要材料:鋁合金，凈重5.0 kg;

安裝管直徑:φ61 mm;

外形尺寸:308 mm×556 mm×70 mm。

(1)國內(nèi)LED路燈示范工程

2008年初，科技部、信息產(chǎn)業(yè)部、發(fā)改委、建設部四部委對“LED路燈應用于城市道路照明”課題進行了調(diào)研和座談，會上針對較大的意見分歧給出了“全面展開試點，取得準確數(shù)據(jù)”的指導意見。南京市組織了相關(guān)試驗。

參加試驗的有深圳、南京、西安等地的六家LED道路照明燈具生產(chǎn)廠家，提供試驗的燈具為功率在150 W左右的LED路燈，選擇在南京市泰山路(路寬36 m、中心對稱布燈方式、桿高10 m、間距34 m、原安裝250 W高壓鈉燈)進行實地道路照明試驗，每個廠家提供四套產(chǎn)品，安裝在連續(xù)兩桿的雙燈頭上。泰山路位于南京河西新城，道路兩邊干擾光線較少，測量數(shù)據(jù)均測自安裝同型號LED路燈的兩桿間，這樣取得的參數(shù)能夠反映LED路燈的實際照明情況?，F(xiàn)場安裝初期及使用40天后分別進行測量，測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果見表1和表2。

表1 南京市泰山路LED燈測試數(shù)據(jù)(安裝初期)

表2 南京市泰山路LED燈測試數(shù)據(jù)(安裝使用40天后)

試驗表明，LED路燈的光電參數(shù)在使用40天后衰減很小，部分還有上升，說明LED技術(shù)水平、光效、壽命正飛速發(fā)展，但5×104～10×104h的壽命是指LED光源芯片實驗室數(shù)據(jù)的理論測算，不是實際檢驗結(jié)果，也不是LED路燈整體的使用壽命。LED光源和其驅(qū)動均為電子元器件，在條件惡劣的室外，光線、溫度、雨雪、振動、灰塵、雷電及線路故障等不利因素的作用下，其實際壽命肯定縮短，具體情況需要進一步跟蹤。

(2)國外LED路燈示范工程

早在2000年，Philips公司首次采用紅色LED矩陣組種制成路燈，風扇冷卻達到與高壓鈉燈類似的效果。2003年后，LED路燈的示范計劃在各國展開，包括荷蘭、英國、加拿大、美國等國。目前，LED城市照明系統(tǒng)已先后在加拿大多倫多、美國奧斯丁等城市得到應用。LED城市照明行動(LED City)于2007年2月啟動。各國LED路燈示范計劃如表3。

表3 各國主要LED路燈示范計劃

LED作為新一代照明光源，將在未來幾年內(nèi)大規(guī)模進入通用照明領(lǐng)域。道路照明功能性強，高壓鈉燈與當今應用的LED路燈相比較，高壓鈉燈光效高、壽命長、維護方便，性價比優(yōu);LED燈在道路照明推廣應用目前并非是理想突破口。

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