全面解讀高速公路LED照明

如何看待高速路LED照明?在已經(jīng)有著諸多的應(yīng)用案例的基礎(chǔ)上，這個(gè)話題的探討似乎更明朗。其實(shí)，在技術(shù)上和應(yīng)用上，高速路LED照明都不乏成功的案例。雖然目前高速路LED照明在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中并不起眼，但是多年來LED應(yīng)用工程“快熱”現(xiàn)象所帶來的負(fù)面效應(yīng)也引人深思。在產(chǎn)業(yè)尚未成熟的情況下，多年下來LED照明失敗的案例比比皆是。整個(gè)LED 產(chǎn)業(yè)界對(duì)照明的實(shí)際應(yīng)用及事業(yè)發(fā)展，卻存在著一種莫名的、不確定性的詭異氣氛。

失敗案例不少，但也有成功案例，而由于LED材料的價(jià)格等因素又使得成功案例的初期投入相對(duì)較大。在國(guó)家節(jié)能降耗的政策指導(dǎo)下，LED照明在高速公路的應(yīng)用也進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。到底LED照明是否適合高速公路的未來發(fā)展呢?目前，焦點(diǎn)主要聚集在高速路LED路燈照明方面。

走出“綠色照明即LED的怪圈”

LED作為新型光源，具有壽命長(zhǎng)、發(fā)光效率高、功耗低、調(diào)光性能好、顯色指數(shù)高、不怕震動(dòng)、方向性好、工作電壓低、環(huán)保、發(fā)展?jié)摿Υ蟮缺姸鄡?yōu)勢(shì)，這使LED，尤其是大功率LED照明成為高速公路照明的節(jié)能光源優(yōu)選，陸續(xù)在國(guó)內(nèi)多條高速公路安裝使用。但是，目前國(guó)內(nèi)照明產(chǎn)業(yè)似乎走向了“綠色照明即LED的怪圈”，而忽略了傳統(tǒng)照明的優(yōu)勢(shì)，

在一線路燈應(yīng)用單位有著深刻體會(huì)的江蘇省連云港城市照明管理處張濤對(duì)記者表示，現(xiàn)在有一種不好的現(xiàn)象，就是一提綠色照明，全是LED。其實(shí)，高壓鈉燈本身也是一種款綠色光源，而且更成熟一點(diǎn)。在他所在的城市，所用的歐司朗和GE的高壓鈉燈，正常情況下250W的鈉燈泡，用五年是絕對(duì)沒有問題的，而且標(biāo)準(zhǔn)接口也是相同的。作為第四代光源，LED只是其中的一種，無(wú)極燈的技術(shù)瓶頸如果突破以后，并不比LED差。

那么，高速路在照明燈具的應(yīng)用上，是否也要非LED莫屬呢?高壓鈉燈與LED燈比較，各有何優(yōu)勢(shì)?

高壓鈉燈與LED燈屬于兩種不同光源的燈具，因?yàn)槠浒l(fā)光原理大徑相庭，所產(chǎn)生的照明效果亦完全不同，具體說來，有光通量、光源壽命、顯色性、色溫、光強(qiáng)、光電效率等重要參數(shù)，具體參數(shù)對(duì)比見表。

高壓鈉燈具有發(fā)光效率高、壽命長(zhǎng)、穿透性強(qiáng)以及不誘蟲等諸多優(yōu)點(diǎn)。而且，高壓鈉燈的單燈功率可以做到KW數(shù)量級(jí)，能滿足不同的照度要求，其次，高壓鈉燈的發(fā)展經(jīng)歷了幾十年，光源及燈具技術(shù)相當(dāng)成熟，因此，高壓鈉燈生產(chǎn)成本已經(jīng)較低，作為隧道照明用的高防護(hù)高壓鈉燈，其單燈零售價(jià)格僅幾百元。因此，高壓鈉燈在道路照明、隧道照明等場(chǎng)所得到了廣泛的應(yīng)用。但是，高壓鈉燈的不足之處在于：①高壓鈉燈色溫較低，發(fā)光顏色為金黃色，其顯像指數(shù)較低。太陽(yáng)光顯像指數(shù)為100，而高壓鈉燈的顯像指數(shù)僅為20左右，遠(yuǎn)低于正常自然光的顯像指數(shù);②大功率的高壓鈉燈滿足了人們對(duì)不同照度的需求，但是卻造成了巨大的能源消耗，當(dāng)采用傳統(tǒng)高壓鈉燈作為隧道照明時(shí)，照明系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用往往讓運(yùn)營(yíng)商們不堪負(fù)重;③高壓鈉燈的壽命較低，按照高壓鈉燈的技術(shù)發(fā)展，目前最好的高壓鈉燈光源理想壽命為25000h，如果在電壓不穩(wěn)，波動(dòng)較大的農(nóng)網(wǎng)地區(qū)，光源壽命將會(huì)極大縮短。由此造成的燈具折舊費(fèi)用較高。

LED燈作為一種新型的照明用光源，具有如下優(yōu)點(diǎn)：①光線柔和，顯像指數(shù)高，色溫接近太陽(yáng)光;②LED燈可以頻繁閃亮，不存在啟動(dòng)延時(shí)問題;幾本不影響光源壽命;③LED光源理論壽命長(zhǎng)。但是LED燈目前具有如下不足之處：①LED光源屬于半導(dǎo)體器件，本質(zhì)上屬于點(diǎn)光源，理論上LED光源壽命很長(zhǎng)，但是光源溫度的升高會(huì)對(duì)LED光源壽命產(chǎn)生很大的影響。如何解決散熱問題，進(jìn)一步提高單燈功率是LED照明推廣急需解決的問題;②穿透性較差，當(dāng)使用環(huán)境為高速公路隧道式，我們需要考慮隧道照明的穿透性能，因?yàn)榱己玫恼彰鞔┩感阅軐⒛茉谝欢ǖ某潭壬媳ＷC行車安全及防災(zāi)疏散效率。

可以看到，高壓鈉燈與LED燈各有優(yōu)勢(shì)。盡管LED燈具作為新興光源有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但是與發(fā)展相對(duì)成熟高壓鈉燈相比，仍然有待突破和發(fā)展，具體應(yīng)用在高速路照明中，需要對(duì)這些問題進(jìn)行解決。

雨霧天氣對(duì)高速路LED應(yīng)用的影響

高速路的特殊行駛環(huán)境和行駛速度等因素，在雨霧天氣下對(duì)照明有著特殊的要求。眾所周知，高壓鈉燈的黃光穿透性要優(yōu)于LED燈的白光穿透性。在霧天等環(huán)境下，LED燈具是否能夠滿足高速路需要?

在這一點(diǎn)上，上海路燈管理中心主任謝俊彥是高速路LED路燈應(yīng)用的反對(duì)者，在他看來，高速路應(yīng)用LED燈具還是不合適的。LED的穿透性是有問題的，在有霧的情況下，開著等于沒開，照明不起作用，影響安全。

深圳燈管管理中心夏軍則認(rèn)為，不要過多的強(qiáng)調(diào)在極端天氣下的燈光穿透力問題。相對(duì)于LED的白光，黃光的穿透力要強(qiáng)一些，但是這種極端的天氣還是不要過多的考慮。這種極端天氣很少，而且，在極端天氣下，鈉燈也是不行的。正常的條件下，能夠滿足需要，那就沒有問題。

盡管意見不同，但是，目前高速路的LED燈具應(yīng)用之時(shí)，在低碳節(jié)能的環(huán)境下，安全應(yīng)用，才是更重要的。對(duì)于行車安全的考慮，無(wú)論多么嚴(yán)謹(jǐn)都是不為過的。安全技術(shù)的保障，當(dāng)是極端天氣下高速路LED燈具應(yīng)用的重要考量因素。

高速路應(yīng)用LED太超前?

目前，我國(guó)的高速路絕大多數(shù)是不裝路燈的。而此時(shí)的LED燈具一馬當(dāng)前，大有在方興未艾的高速路的路燈應(yīng)用中當(dāng)家作主的意思。目前業(yè)內(nèi)專家和應(yīng)用單位基本持有保守或者否定的態(tài)度。

謝俊彥直接明了的表示“目前高速路應(yīng)用LED還是太超前了，我曾經(jīng)和業(yè)內(nèi)專家做過相關(guān)問題的探討，其中提到了很多LED燈具應(yīng)用于高速公路的優(yōu)點(diǎn)，但是在我看來，其中的缺點(diǎn)也是顯而易見的，也是致命的。在快速干道和城市道路是可以應(yīng)用LED燈具的，但是如果在高速路上盲目應(yīng)用，不恰當(dāng)?shù)脑?，很可能?huì)給LED燈具抹黑。”

北京電光源研究所楊小平強(qiáng)調(diào)了LED燈具的質(zhì)量和可靠性，“如果目前的LED能夠完全代替鈉燈，那還是沒問題的。還是先從小公路，到主干道，然后再到高速路。如果產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性能夠保證，那就沒有問題。”

中國(guó)照明電器協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)陳燕生和江蘇省連云港城市照明管理處張濤表示，高速路LED路燈可以試點(diǎn)應(yīng)用，但是目前還不適宜大面積推廣。技術(shù)、成本都是推廣的瓶頸。

對(duì)于LED路燈目前在高速路的應(yīng)用范圍，張濤表示，高速路應(yīng)用LED路燈的適宜范圍還是在收費(fèi)站兩邊各一百米，但是高速路全部都用LED還保留意見。

制約高速路LED應(yīng)用的因素

LED雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際運(yùn)行中，LED光源的應(yīng)用在現(xiàn)階段仍然存在一些制約因素，正是這些原因在一定程度上阻礙了LED在高速公路上的發(fā)展。

(1)發(fā)熱問題

改善LED的發(fā)熱問題是攻克大功率照明燈具的關(guān)鍵。LED的工作狀態(tài)和散熱設(shè)計(jì)不僅直接關(guān)系到LED實(shí)際發(fā)光效率，也關(guān)系到實(shí)際使用壽命。通常所說的LED芯片光效是指結(jié)溫在25℃時(shí)的芯片光效，由于散熱設(shè)計(jì)和環(huán)境溫度的影響，在實(shí)際使用中，結(jié)點(diǎn)溫度往往會(huì)大大高于25℃，導(dǎo)致光效大幅下降。以結(jié)溫25℃時(shí)100lm/W的芯片為例，實(shí)際使用中可能只有60～70lm/W。

臺(tái)灣的一家科技公司發(fā)明了回路熱管(LHP)冷卻技術(shù)來替代現(xiàn)時(shí)常用的散熱片散熱技術(shù)，已經(jīng)很好地解決了這個(gè)問題，大大提高了LED燈具的使用壽命。經(jīng)過3年實(shí)際測(cè)試表明，每天工作12h，其光衰小于3%。預(yù)計(jì)在工作10年以后，其光衰只有20%。這就基本上解決了壽命的問題。

(2)性價(jià)比問題

由于目前LED芯片的價(jià)格仍處于較高水平，LED路燈的價(jià)格與傳統(tǒng)燈具相比仍較高。

目前LED光源的性價(jià)比仍處于較低水平。但LED是半導(dǎo)體元件，隨著電子科技的飛速發(fā)展，技術(shù)越來越先進(jìn)，價(jià)格會(huì)越來越低廉。作為新興光源，LED正處于飛速發(fā)展的階段，目前大功率白光LED的光效已達(dá)到150lm/W，通過對(duì)其發(fā)光機(jī)理的研究，推算出LED的理論光效可達(dá)350lm/W，具有很大的發(fā)展空間和潛力。

(3)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

目前還沒有統(tǒng)一的LED光源生產(chǎn)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)廠家按自己的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)自己的產(chǎn)品，彼此間很難通用。LED光源燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均為一體化設(shè)計(jì)，即其相關(guān)器件無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)更換，無(wú)論是LED光源損壞或是電源故障，一有問題則必須整燈拆除更換，維護(hù)工作成本大大增加。LED產(chǎn)品的升級(jí)換代速度很快，接口又沒有國(guó)標(biāo)約束，隨著芯片的更新，廠家很難保證在若干年后還生產(chǎn)現(xiàn)有的產(chǎn)品。屆時(shí)產(chǎn)品的備品包括維護(hù)就成為運(yùn)行維護(hù)部門棘手的問題，一條路一種路燈的尷尬現(xiàn)象會(huì)顯現(xiàn)出來。

在統(tǒng)一的LED國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)沒有制定出來之前，LED行業(yè)魚龍混雜，大家一擁而上搶占市場(chǎng)，但是由于目前的LED芯片核心技術(shù)及貨源均在國(guó)外，國(guó)內(nèi)在沒有完全處理好后工藝封裝散熱技術(shù)和沒有對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行充分的可靠性試驗(yàn)的情況下，就不負(fù)責(zé)任的匆忙將產(chǎn)品推向市場(chǎng)，一些高速公路和市政道路就不幸的作了試驗(yàn)的小白鼠。但瑕不掩瑜，由于LED光源的顯著優(yōu)點(diǎn)和白光LED技術(shù)的日臻成熟，節(jié)能、長(zhǎng)壽、光照均勻、靈活方便、綠色環(huán)保的半導(dǎo)體光源在高速公路照明系統(tǒng)中的應(yīng)用，對(duì)節(jié)省建設(shè)資金，緩減用電矛盾，減少建成后的維護(hù)保養(yǎng)工作，構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)具有重大意義。相信LED光源在高速公路上有著廣闊的應(yīng)用前景。

不管對(duì)于高速路LED燈具應(yīng)用，特別是LED路燈的應(yīng)用有何爭(zhēng)論，在新的應(yīng)用領(lǐng)域上，高速路的潛在市場(chǎng)不可回避。我們不能因?yàn)榉N種限制因素而因噎廢食，更不能不計(jì)安全、技術(shù)、成本等因素，大規(guī)模密集上馬。

“目前的LED技術(shù)在不斷的發(fā)展，很多的技術(shù)瓶頸在不斷的解決，但是在整體的和規(guī)范性沒有解決之前，可以試點(diǎn)應(yīng)用，最好別在功能性的照明中大規(guī)模應(yīng)用。”張濤的看法頗能代表目前業(yè)內(nèi)對(duì)于高速路LED應(yīng)用的看法。

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