LED道路照明的几个问题

　　天津大学建筑学院建筑技术科学研究所 马剑

　　1 LED照明的产生和发展

　　1.1 LED的结构及发光原理

　　LED是英文light emitTIng diode(发光二极管)的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料。

　　1.2 LED光源特点

　　(1)安全电压：LED使用6-24V低压电源;

　　(2)发光效率：目前一般70～801m/w，高的达到llOlm/w;

　　(3)适用性强：发光单元很小，控光、电控容易，适用性强;

　　(4)稳定性与寿命：2.5万小时，光衰为初始的30070;

　　(5)启动与再启动时间：瞬时(纳秒级)(可以兼任应急照明);

　　(6)环境影响：无有任何生化污染;

　　(7)显色指数：高(Ra=60-90);

　　(8)色温与色相：多，可变;

　　(9)耐震性：好!可以安在火车道隧道和交桥护栏上;

　　1.3 LED光源的应用

　　目前，LED光源在照明行业已经得到大量的应用。

　　2 国家对LED照明领域的发展意见

　　2009年9月22日，国家六部委发文对半导体照明节能产业提出发展意见。

　　2.1 我国目前LED发展现状

　　(1)在指示、显示领域的技术基本成熟，已得到广泛应用;

　　(2)在中大尺寸背光源领域的技术日趋成熟，市场占有率逐步提高;

　　(3)在功能性照明领域的技术刚刚起步，还处于试点示范阶段;

　　(4)此外，医疗、农业等特殊领域的半导体照明技术方兴未艾。

　　2.2 LED照明产品发展意见

　　(1)开发和推广替代白炽灯、卤钨灯等节能效果显著、性价比高的半导体照明定型产品;

　　(2)开发和推广在停车场、隧道、道路等性能要求高、照明时间长的功能性半导体照明的定型产品;

　　(3)发展中大尺寸液晶显示背光源、汽车照明等增长潜力大的半导体照明产品：

　　(4)发展医疗、农业等特殊用途的半导体照明产品。

　　到2009年，全球路灯市场规模估计为1.93亿盏，年增长率约为5—60-/0，年新增加1，200万盏。我国规模约2，800万盏路灯，年增长率15—20%，年新增路灯达300—400万盏。

　　2.3发展目标

　　到2015年，半导体照明节能产业产值年均增长率约为30%;产品市场占有率逐年提高，功能陛照明约达到20%，景观装饰等产品市场占有率超过700%。

　2.4 重点支持领域(之一)

　　服务体系：完善具有国际水平的半导体照明产品检测平台;鼓励开展节能诊断、咨询评价、产品推广、宣传培训等服务;推广合同能源管理、需求侧管理等节能服务新机制。

　　2.5 继续加大半导体照明技术创新支持力度

　　(1)国家部委通过973计划、863计划等渠道继续加大对半导体照明领域的科学研究和技术应用的支持力度;

　　(2)组织实施“十城万盏”工程，结合市场需求，不断强化产品的集成创新。

　　3 LED照明技术的发展现状

　　(1)芯片技术

　　①平均商业化水平(2009年底)：80lm/W;

　　②国际预计(实验室)：2010年：1801m/W , 2015年 : 3001m/W.

　　(2)封装技集成术

　　(3)寿命

　　①光衰300-/0点燃时数(h)：10万、5万、2.5万、1万…

　　②未来的期待

　　(国家住建部公共照明应用半导体(IED)产品技术导则——讨论稿摘录)

　　LED灯具平均寿命应等于或高于25000h。

　　LED灯具应能通过15000次开关试验.

　　(4)光衰要求

　　①燃点3000h时，其光通维持率应高于或等于960-/0;

　　②燃点6000h时，其光⑥剿孥動嫡于或等于92c70;

　　③寿命终止时其光通维持率应高于或等于70070.

　　(5)能效要求

　　用于功能照明的LED灯具中LED器件的光效应大于801m/W，LED灯具的发光效能应大于551m/W.

　　(6)光学要求

　　同一批次的LED灯具芯片色温应保持一致，色温偏差范围不超出+5%，寿命期内色温变化波动范围不超出+5%，同时应保证色坐标u，v值的偏移量小于或等于△0。005uv(u、v为CI E196均匀色空间色坐标)，，i

　　(7)推荐功率

　　10W \20W.30W \60W.90W\120W\150W.180w.240W、300W。

　　(8)工程应用

　　执行《城市道路照明设计标准》(CJJ 45-2006)、《城市夜景照明设计规范》(JGJfT163-2008)、《城市道路照明工程施工及验收规程》(CJJ 89_2001)。

　　(9)IED路灯成本

　　目前为高压钠灯的3-4倍(以索恩照明250W高压钠灯比较)。LED道路照明等流明造价：0.76元刀m是高压钠灯(250W)0.13元/lm的6倍左右。

　　(10)I,ED照明应用的技术瓶颈与关键问题

　　① 发光效率：制约光的高效利用决定节能程度;

　　② 散热：影响寿命和品质稳守件：

　　③ 驱动电路：制约整灯寿命;

　　④光电单元模块化与互换：影响运行维护成本的降低

(11)IED作为道路照明的swot分析

　　① 优势：节能环保;显色性好，照明质量好;启闭影响小，可瞬时启闭，可控性好;耐震性好;耐低温;

　　②劣势：产品质量参差不齐;初投资高;未形成行业标准;

　　② 机遇：国家节能减排的大政策支持，BOT\EMC运行模式均可实现企业盈利;

　　④风险：产品寿命;节能率;投资收益等。

　　4 LED路灯目前在城市功能照明中的应用

　　(1)沈阳市某次干路(2007年)(见表2)

　　数据分析

　　达到《CJJ45-2006》中对城市次干道照明的要求。

　　(2)沈阳市某主干路(2007.06)(见表3)

　　数据分析

　　基本达到CJJ45-2006中对城市主干道照明的要求。

　　(3)上海某主干路(2008年6月)(见表4)

　　数据分析

　　路面照度偏低，均匀度较差，斑马效应明显(见下图1)。没有达到标准CJJ45-2006中对城市主干道照明要求，即Eav维持值为20/301x，Ue最小值为0.4的水平。

　　(4)天津某次干道多灯对比测试(2008)

　　以140W-190WLED路灯取代250W高压钠灯。

　　测试主要内容包括：路面照度及均匀度、路面亮度及均匀度、人行道照度等。

　　(5)现场主观评价

　　①测量路段的亮度水平，从主观上感觉略低于原有高压钠灯(250W)路段。

　　②受访居民对LED路灯中的较小的色温差异感受不明显，但对測试中出现的偏紫倾向的冷色反映则较为强烈。

　　③ 不同品牌路灯的灯下照度水平、照度均匀度、路面亮度等主观感受差异较大，不同厂家的灯具内光源亮度差异较大。

　　(6)测试分析

　　①大部分LED灯具满足城市次干道照度、均匀度要求。

　　②大部分LED灯具基本满足城市次干道亮度及均匀度和纵向均匀度的要求。

　　③由于是将LED灯简单取代原有高压钠灯灯头，导致不同灯具的路面照明参数差异较大。

　　④目测LED路灯眩光比高压钠灯略高。

　　⑤LED灯的较高色温和显色性，对周边景物突显、辨识等较高压钠灯有较大提高。

　　(7)关于对LED路灯目前在城市功能照明中的应用观点

　　①支持大胆试用，反对因循守旧。

　　②支持多元共存的发展格局，反对一窝蜂。

　　③LED道路照明要遵循现行道路照明规范。

　　④ LED道路照明要超越传统路灯照明方式以谋求更进一步的光环境优化、节能及低维护成本。

　　5 LED路灯应创新照明形式与技术

　　LED照明器相对于传统光源，具有：更强的配光适应性，更强的控光适应性，更强的空间分布适应性，LED功能照明应该走出传统路灯的模式，创造属于自己的照明形式与技术。

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　　马剑

　　1962年10月生，博士，现任：

　　天津大学建筑学院建筑技术科学研究所 所长、教授、博士生导师

　　天津市建筑物理环境与生态技术重点实验室 主 任

　　天津大学建筑设计规划研究总院城市照明分院 院 长

　　中国建筑学会建筑物理分会 副理事长

　　中国照明学会室外照明与应用专业委员会 副主任

　　照明工程学报 副主编

　　天津市照明学会 理事长

　　建设部专家委员会(城市照明) 专家委员