目前，使用于道路照明的光源主要以高壓鈉燈為主，其光源的初始光效在100lm/W以上，而市場上高功率LED器件光效約為90-100lm/W，略低于高壓鈉燈。但led擁有顯色指數(shù)高，色溫可選擇等特點，可提供更高質(zhì)量的道路照明效果。加以LED光效隨著技術(shù)的演進逐年提升，更可見其取代高壓鈉燈成為道路照明主要光源的強大潛力。
在實際應(yīng)用中，LED路燈的設(shè)計與開發(fā)首要著重的是光學(xué)、散熱、電源及機構(gòu)設(shè)計。本文以吳江市鱸鄉(xiāng)南路LED路燈項目為例，來分析這一技術(shù)的在節(jié)能與光效上的特點：
據(jù)了解，吳江鱸鄉(xiāng)南路配置的路燈為單桿雙燈方式，原單桿裝設(shè)2盞250瓦鈉燈。鈉燈在使用上需安裝鎮(zhèn)流器，因此整個系統(tǒng)功耗約320瓦，單桿功耗640瓦。鈉燈的顯色指數(shù)約為21，色溫為2100K。
換裝臺達LED配置后，在機動車道使用200瓦LED路燈，非機動車道使用120瓦LED路燈，將驅(qū)動電源置于燈頭內(nèi)，無需另外安裝驅(qū)動電源或鎮(zhèn)流器，因此系統(tǒng)功率僅為200瓦及120瓦，單桿功耗320W，色溫約3500K，顯色指數(shù)大于70。
實際量測安裝前后地面實際照度的數(shù)值可見下表，安裝前后機動車道平均照度提升(28.2-22.8)/22.8=23.7%，非機動車道照度提升(25.4-13)/13=95.4%，單桿功耗降低(640-320)/640=50%。不僅照度有顯著的提升，以換裝124盞250瓦鈉燈計算，每年節(jié)電超過6萬8千人民幣。
除了照度提升及節(jié)能效果外，使用LED取代高壓鈉燈的優(yōu)點還包括顯色指數(shù)的提升，以下圖為例，左圖為使用鈉燈為照明光源，由于顯色指數(shù)僅21，因此彩球的顏色無法清楚分辨。而右圖使用的光源為LED燈，彩球的顏色皆可清楚辨別。
為什么會有如此好的效果，還得從LED路燈設(shè)計要點來分析：
要點一：光學(xué)
目前國內(nèi)道路照明設(shè)計需依據(jù)"CJJ45-2006城市道路照明設(shè)計標準"規(guī)范要求，而要在實際道路路面的長型區(qū)域達到要求的照度，必須透過二次光學(xué)的設(shè)計將LED器件泛光的光型，轉(zhuǎn)換為蝙蝠翼型的光分布。要達到蝙蝠翼型的光分布的二次光學(xué)設(shè)計主要有透鏡式及反射鏡式，兩種光學(xué)設(shè)計各有其優(yōu)缺點。這次實例中應(yīng)用的LED路燈為反射鏡式專利機構(gòu)配光，使用高反射系數(shù)材質(zhì)為反射面，減少光損，表面使用強化玻璃，提供足夠的強度來阻擋異物的沖擊，且避免使用光學(xué)塑料透鏡老化的問題。
除了在芯片p-n結(jié)到外延層的散熱，以及外延層利用共晶焊或倒裝封裝等手法增加封裝體到基板的散熱效 率，在系統(tǒng)設(shè)計方面亦要考慮基板的選擇及散熱翅片的設(shè)計，如何利用最少的翅片體積達到最佳的散熱設(shè)計。
要點三：電源
為了讓LED能達到宣稱的長壽命，而使用恒流方式輸出的LED驅(qū)動電源。如使用恒壓輸出的LED驅(qū)動電源，會造成各路LED單體通過的電流差異控制困難，導(dǎo)致其中一路電流大量升高而失效，進而導(dǎo)致整個LED燈具失效。即使同樣是恒流電源，亦有關(guān)鍵技術(shù)指標可判定其優(yōu)劣：
1. 電源效率：由AC轉(zhuǎn)換為DC的效率。使用LED目的既然為了要節(jié)能，AC轉(zhuǎn)換DC的效率自然是越高越好。再者，效率越高，表示電源散出的熱越少，系統(tǒng)受熱的影響自然也最少，間接也降低LED的光衰。
2. 功率因子：高功因的驅(qū)動電源，可降低電網(wǎng)諧波污染，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性及負荷。
3. 驅(qū)動電流穩(wěn)定性：LED為具二極管特性的發(fā)光管，對驅(qū)動電流相當(dāng)敏感，因此不穩(wěn)定的驅(qū)動電流會使LED所接受的電流波動大，造成光衰嚴重甚至失效。
要點四：機構(gòu)設(shè)計
LED既然被稱為新世代的光源，其帶給道路照明的改變不僅是光源的變化，其外型設(shè)計也應(yīng)帶給道路景觀現(xiàn)代化的印象。而同時，LED路燈的外型也要達到系統(tǒng)散熱的功能，才能維持LED長時間的正常工作。此案例使用的LED路燈使用模塊化的設(shè)計，可以替換單顆模塊，簡化維修的工作。而其開放式的架構(gòu)，除提高自然對流的散熱效率外，亦具備時代感的設(shè)計元素。
總結(jié)
由于物理特性的限制，鈉燈的色溫只限于2000K左右，并無高效高色溫的鈉燈可供選擇。然而，人眼光感受器按其形狀可分為兩大類，即視桿細胞和視錐細胞，視錐細胞主明視覺的感受，而視桿細胞主暗視覺的感受。而視桿細胞對藍綠波長的光線(一般為色溫較高的光線)較敏感。同時，依據(jù)研究，在相同亮度下，使用高暗/明視覺比值的光源，而有較佳的景深與分辨率，適合像道路環(huán)境這樣需要對環(huán)境變化做出明快反應(yīng)的場所。因此，以此觀點，高色溫的光源相較于低色溫的鈉燈更適合于道路照明。
隨著能源價格的高漲及環(huán)保意識的提高，LED照明以其高光效及無污染材質(zhì)的特點受到市場越來越多的關(guān)注。以LED路燈來看，已逐漸在各地干道上進行了試點應(yīng)用，盡管目前價格仍高，但隨著關(guān)鍵技術(shù)的突破，LED的光效不斷地往上突破，價格也隨市場接受度提高而下降，相信在不久的將來，LED照明必定取代傳統(tǒng)光源，成為名符其實的新世代照明光源。
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