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摘 要：随着社会经济的发展，城市的日益繁荣、扩大，城市照明也在不断地发展、壮大，用电负荷逐渐攀升。建设部和发改委也明确提出城市照明要向“高效、节能、环保、健康”的“绿色照明”方向发展。因此，通过节能降耗来落实科学发展观，提高资源利用效率，减少损失浪费，以尽可能少的资源消耗、创造尽可能大的经济社会效益，已成为城市照明管理部门的当务之急。我们将四个LED路灯生产厂家的产品进行了实地试用，并对其进行了照度、均匀度测试，现将实际运行情况与高压钠灯作了比较，介绍一下主要存在的问题。 关键词：大功率LED 实验案例分析 应用存在问题 LED光源作为一种固体照明光源，以其长寿命（理论平均寿命大于50000小时）、高光效（理论值大于200Lm/w）、多光色及一次配光定向照射功能，可在安全低电压下工作，也可连续开关闪断，能实现0~100%调光功能，输出光无频闪等诸多优点，成为高效、节能的新一代光源的发展趋势。 目前，小功率的LED光源已经广泛应用于景观照明中。大功率LED路灯也随着半导体材料应用技术的迅猛发展日趋成熟，产业化应用中，光效达到70--80Lm/w、寿命达到2.5-3万小时，已开始逐步应用到城市道路照明中。 图一 测试道路区域断面图 一、大功率LED路灯现场实验案例分析 为了进一步了解大功率LED路灯的特性，正确了解LED产品的性能和质量水平以及在推广运用中还存在的问题，我们对不同厂家的产品做了现场测试和比较，测试情况如下： 测试是在车流量少、环境照度低，光干扰少的相同路段进行，每月跟踪测试，连续三个月测试。道路为单侧布灯，道路宽14m,灯间距30m,灯对地高9m,测试道路区域断面图见图一，因部分厂家提供的测试灯具仅有一套，故在测试时将被测灯具周边的其它路灯关闭，测试点示意图见图二，具体测试数据见表。 图二 测试点示意图 在安装运行三个月中，每月测试一次，分析以上数据可知： 配光： 部分产品因未做二次配光，仅用了一次配光定向照射的功能，其灯下照度较高，但随着距离的延伸照度下降很快，水平照度均匀度很差，在实际应用中会在两灯之间造成明显暗区，形成明暗相间的斑马线。 而有二次配光的灯具，随着距离的延伸照度下降不是很大，当实际应用时，两盏灯间照度会有一定的叠加互补，水平照度均匀度能有所增加，已达到道路照明配光需求。但因LED光源的定向照射特性，灯具产生的炫光较强。 平均照度： 与150W高压钠灯比，测试的LED路灯的平均照度还是相对较低，因为目前LED的光效（70-90lm/W）还无法超过高压钠灯（100-140lm/W），光通量低则必然照度值低。但部分产品的照度已达到国家行业标准中对次干道的要求，可应用在次干道的实际道路中。 能耗： 测试LED灯具的功耗大于厂家的标称，厂家仅仅是按一个LED颗粒1W来计算灯具的总功耗，驱动电源的自身功耗也未计算在内，因此LED路灯相对于高压钠灯的节电率，并没有厂家宣传的那么大。在达到相同照明质量要求情况下，有的LED路灯产品并不节能。 光衰： 经过三个月的测试，测试灯具的光照度衰减达到8.77%、15.5%、20.4%,某厂家的测试灯具（测试灯具三）运行一个多月就已熄灭。其光衰情况比厂家所宣称的要差很多。 二、LED大功率路灯推广应用存在的问题 通过以上分析，大功率LED光源技术已可以适当地应用在城市道路次干道以下的功能照明中，但也存在一些问题有待于解决。 配光问题： LED路灯是由多颗LED光源组成，LED光源又有很强的定向性能，但光源的投射距离有限，造成灯下亮、两灯之间暗，照度均匀度差的现象。有些厂家的灯具应用了特殊的光学透镜进行二次配光，均匀度有了大幅提高，但也有一定的缺陷，光束均投射到车行道，未考虑灯后的人行道，造成灯后区域基本没有照度，灯具的环境比值很差。 有些LED路灯产品仅仅是将LED光源安装在传统灯具的反光器上，希望通过反光器将LED光源发出的光进行反射，但经过实际应用效果很差，照度均匀度极低。此类灯具产品的设计没有充分考虑LED的光学特性，而过多考虑了对传统路灯灯具的利用以减少研发费用。很少见到此类产品有好的照明均匀度。 效率问题： 效率问题其一是LED的光效，目前在产业化应用中的LED单颗粒光效，国产颗粒基本是60-70lm/w、国外的可以做到70-90lm/w,而高压钠灯光效在120-140lm/w左右。因此LED光源要真正做到替换高压钠灯，成为比高压钠灯更节能绿色的产品，还有待于其本身光效的提高，弥补光源总光通量不足的缺陷。 效率问题其二是LED灯具的效率，有的灯具采用光学透镜二次配光，有的则采用传统的配光器，不同的配光方式将大大影响灯具的出光效率。另外，灯具的IP特性也对灯具效率有一定的影响。 效率问题其三是LED驱动电路的效率，根据LED光源的特点，LED驱动电路应该呈现恒流特性，如果驱动电路设计不当，驱动电路本身都会消耗很大的有功功率，将使转换效率下降。 寿命问题： LED光源的寿命可达5万小时，但LED路灯是一个系统的集成，影响其寿命的因素很多，如封装工艺、LED颗粒的组合方式、散热方式、驱动电源等。若封装不好，灯脚接触不良，造成结温升高，将大大影响光源寿命。 大多测试灯具采用的散热方式是通过灯具结构散热片的设计，以期达到增加热传导散热面积。但由于道路照明的应用环境一般都比较恶劣，尘埃较大，且金属表面腐蚀氧化造成散热片高低不平，长期使用，散热片之间难免积聚灰尘，必然在一定程度上影响灯具散热，导致灯具内部温度很高，从而导致LED路灯使用实际寿命的明显缩短。 驱动电源是由各种电子元件组成，而电子元件自身的寿命、稳定性直接影响到驱动电源整体的寿命，有些电子元件的寿命就达不到5万小时，国内的驱动电源的寿命也只有2万小时。本次测试就有一测试灯具运行未到二个月，就因驱动电源的损坏而熄灯。因此选择可靠的驱动电源也是关键。 维护问题： 因影响LED路灯灯具的寿命有多种因素，要达到5万小时免维护较难。而高压钠灯光源寿命可达2.4万小时，镇流器的寿命更是超过了5万小时。目前LED路灯灯具的结构设计均为一体化设计，无论是LED灯具损坏还是驱动电源故障，一但有问题则必须整体拆除更换，维护工作量大、费用高，而高压钠灯仅需更换灯泡或触发器，维护工作量较小、费用小。由于LED的技术发展速度很快，厂家的产品也会随着更新换代，产品的设计也因无标准约束而不同，可替换性较差，造成备品备件无法保证，给运行维护带来较大困难。 三、结束语 总之，现阶段的大功率LED路灯，作为新兴光源，部分产品已可以应用到实际中，体现出诸多优势，成为新一代光源的发展趋势。但仍需解决其性能不稳定，节能、寿命与理论相差太大，产品质量良莠不齐，没有统一标准，互换性差，价格高，维护成本高等问题。灯具厂家还需要根据LED光源的特性和道路照明产品的运用特点，扬长避短，在满足照明质量的前提下，提高产品的质量和寿命，降低产品成本，形成标准系列，便于产品维护更新，则在功能照明中的推广运用也将是水到渠成的事了。 |
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