LED光源在城市道路照明中的推广和应用

周明

摘要：由于当前照明领域能源的大量消耗，致使我国的能源和环境面临着危机。文章通过阐述当前LED光源在城市道路照明中的具体发展情况，列举了LED光源在城市道路照明中的应用优势，针对LED光源在城市道路照明中存在的问题，提出相关的意见和建议，从而进一步推广LED光源在城市道路照明当中的应用。

关键词：LED光源；城市道路；道路照明；发展状况；能源消耗；节能环保 文献标识码：A

中图分类号：U491 文章编号：1009-2374（2016）19-0088-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.042

1 LED光源在道路照明当中的发展现状

当前，照明领域对于能源的消耗已经成为能源消耗的一个重要组成部分。针对当前能源消耗和全球环境的持续恶化的情况，我国针对LED光源在城市道路照明中的应用研究，倡导走节能减排的可持续发展的道路。由于LED光源较高的发光效率、低能耗、长寿命和高质量的光线等优势，成为照明领域环保节能的首选，但是由于其自身特性的问题，在城市道路照明的推广和应用当中也存在着一系列的问题，因此需要结合当前LED光源的优势，着力解决LED光源在使用和推广过程中的问题，使其在节能减排的过程中发挥最大的优势。

2 LED光源应用于城市道路照明中的优势

2.1 发光效率的迅速提高以及节能环保的特性

近年来，随着半导体发光材料及技术的迅速发展，LED光源与发展之初其很低的发光效率相比，其发光效率得到了很大的提高，在当前城市道路照明当中，白色LED的发光效率已经达到了1001m/w，而其耗能仅为白炽灯的八分之一。由于LED光源的光谱基本上都集中在能够被人眼所感知的那部分可见光频率段，因此，在同等的条件下，LED光源更容易被识别。另外，LED光源在制造的过程中，无需添加水银、铅等有毒的物质，使用过程中也不会产生有害的物质，在使用之后的废弃物还能够有效的回收，从生产到回收的过程中均不会对环境造成污染与负担，真正地做到了节能与环保兼顾。

2.2 寿命长，耐用安全

基于LED半导体二极管结构和发光的原理，在正向电压的作用下，电子和空穴各自发生定向移动时复合而发光，电能直接转化为光能的过程中，不会发生类似白炽灯发热耗能、老化烧毁的现象。因此LED灯具能够实现频繁的开断，而其平均的使用寿命远超高压钠灯的使用寿命，并且在实际的生活中，LED光源能够实现低电压供电，其供电电压符合人体安全电压的范围，因此LED光源对于人体来说，是可以直接触摸的安全发光源，特别适合照明环境复杂的公共场所。

2.3 发散光线的质量高

根据发光形式的划分，LED光源属于冷光源。由于LED光源在光谱中既没有破坏分子结构的紫外线，也没有辐射热量的红外线，因此光线质量较传统的光源更为纯净。LED光源发光的角度小，并且能够实现光的定向发射，其极强的指向性以及较慢的亮度衰减，通过合理科学的二次光学设计，可以使光线呈矩形光斑均匀的投射到路面上，无炫光带来的光污染。高显色性的光源不仅能够为人们提供更为准确的位置，更为清晰的轮廓和更为真实的道路交通情况，从而有利于人们更好地分辨危险，提高驾驶和出行的安全。

2.4 更为优越的节能前景

根据相关的道路交通照明的规定，城市道路照明的背景环境的设计是属于中间视觉范畴的。而当前路灯发光效率的统计大都是在明视觉的状态下进行的，显然这种标定结果用于中间视觉状态下的发光效率是极为不合理的。实验证明，在中间视觉状态下，LED光源的发光效率较明视觉状态下会有明显的增加，而高压钠灯的发光效率则会有明显的减少。由此可见，LED光源在城市道路照明当中的应用会更加的节能。虽然当前LED光源的价格相对高压钠来说较高，大功率的散热问题也尚未得到有效的解决，但是随着LED光源性能的不断完善，我国将在节能减排的目标上具有很大的优势。

3 LED光源在城市道路照明推广和应用当中存在的问题

3.1 LED光源的散热问题

在城市道路照明的应用过程中，基本上为大功率的LED光源。而要想使得LED光源发光，就要驱动电流，在电能应用的过程中，只有小于四分之一的能量用于发光，而其余的电能则会转化为热能散失，如果不能采取有效的散热措施，电能所转化的热能的积压就会导致LED芯片当中PN结温度过高，即使是冷光源，但是同所有的半导体一样，过高的温度会对LED光源中的芯片造成严重的影响，缩短其使用寿命，甚至会烧毁芯片。在实际的操作中，LED光源的散热一般通过散热器的热结构设计来实现，设计中需要根据路灯的实际功率，合理选择散热器的材料。设计散热器结构，以降低热阻加快散热来保证LED光源的较长的寿命优势。

3.2 LED光源的二次配光问题

在对实际生活中的光源进行二次配光的过程中，要充分地考虑到光源的特性。高压钠灯作为点光源，其发光的角度为360度，因此为了控制光线的散射，需要在光源的发散之前增加反射罩来控制光线的走向。而LED光源的发光角度相对高压钠灯较小，光束相对集中在一个窄小的范围内，LED光源如果在实际的生活中，采用传统的灯具，就容易出现灯下光线较亮，而两灯之间光线较暗的情况。因此，在现实生活中，充分结合LED光源的定向性和亮度衰减较慢的特性，我们可以对LED光源的二次配光进行特殊的设计，利用透镜实现LED光源的投射范围。

3.3 LED光源成本与维护问题

就目前高压钠灯和LED光源的成本问题，结合当前LED光源的技术水平，其成本远远高于高压钠灯的成本。而且LED光源的维护相对来说，也比高压钠灯困难。LED光源的维护主要分为两个方面：一是巡查，针对灯具线路和设备的整个系统的完好性和安全性及时进行检查；二是维修，高压钠灯作为传统的道路照明光源，其经过了长时间的检验和改进，它的附件产品相对稳定简单，维护相对便宜。而LED光源由于其内部的设计和结构复杂，一盏LED灯有几十颗LED和几十个电子元件，灯具和驱动中的电子元件受到损坏的概率较大，并且某个元件的损坏就可能导致整个灯具的损坏，一般只能更换灯具，加上设备缺乏兼容性，一般只有更换灯具，因此在LED光源的成本和维护上相对高压钠灯来说相对较高。

4 LED光源在城市道路照明中推广和应用的建议

由于当前LED光源及其热学特性与传统的光源差异巨大，使得现有的LED光源的测量方式不能套用传统的照明光源的方法。而当前市场上由于缺乏适当的标准，LED光源的产品种类繁多、测量无标准、市场的不规范等特点使得企业不可能大规模地生产，因此就要制定相关的LED国家标准及行业标准，严格规定LED的发光颗粒的排布方式和数量、驱动电路的外形尺寸，限定各家采用的材料、元件、驱动、线路、实现工艺等，统一产品的生产、交付、验收、施工、配件和维护的产品标准，使得产品标准化、通用化。针对当前LED产品存在的问题，更加注重相关技术的研发，通过在芯片生产、灯具配光、传导散热、电力驱动灯技术的深入研究，并在一定范围内使用，在探究LED光源的技术、维护和使用的相关问题中，不断进步、不断推广。

5 结语

总之，半导体照明将会以其优越的特性成为21世纪照明光源的发展方向，城市道路照明当中LED光源的应用和推广将成为新的照明发展趋势，随着半导体照明的不断深入，结合LED光源的优势，LED光源在道路照明当中的问题也将会被一一化解，中国城市道路照明将会由LED光源带领进入到一个更为节能环保的未来。

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（责任编辑：王 波）