LED道路照明的幾個問題

　　天津大學建筑學院建筑技術科學研究所 馬劍

　　1 LED照明的產生和發展

　　1.1 LED的結構及發光原理

　　LED是英文light emitting diode(發光二極管)的縮寫，它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料。

　　1.2 LED光源特點

　　(1)安全電壓：LED使用6-24V低壓電源;

　　(2)發光效率：目前一般70～801m/w，高的達到llOlm/w;

　　(3)適用性強：發光單元很小，控光、電控容易，適用性強;

　　(4)穩定性與壽命：2.5萬小時，光衰為初始的30070;

　　(5)啟動與再啟動時間：瞬時(納秒級)(可以兼任應急照明);

　　(6)環境影響：無有任何生化污染;

　　(7)顯色指數：高(Ra=60-90);

　　(8)色溫與色相：多，可變;

　　(9)耐震性：好!可以安在火車道隧道和交橋護欄上;

　　1.3 LED光源的應用

　　目前，LED光源在照明行業已經得到大量的應用。

　　2 國家對LED照明領域的發展意見

　　2009年9月22日，國家六部委發文對半導體照明節能產業提出發展意見。

　　2.1 我國目前LED發展現狀

　　(1)在指示、顯示領域的技術基本成熟，已得到廣泛應用;

　　(2)在中大尺寸背光源領域的技術日趨成熟，市場占有率逐步提高;

　　(3)在功能性照明領域的技術剛剛起步，還處于試點示范階段;

　　(4)此外，醫療、農業等特殊領域的半導體照明技術方興未艾。

　　2.2 LED照明產品發展意見

　　(1)開發和推廣替代白熾燈、鹵鎢燈等節能效果顯著、性價比高的半導體照明定型產品;

　　(2)開發和推廣在停車場、隧道、道路等性能要求高、照明時間長的功能性半導體照明的定型產品;

　　(3)發展中大尺寸液晶顯示背光源、汽車照明等增長潛力大的半導體照明產品：

　　(4)發展醫療、農業等特殊用途的半導體照明產品。

　　到2009年，全球路燈市場規模估計為1.93億盞，年增長率約為5—60-/0，年新增加1，200萬盞。我國規模約2，800萬盞路燈，年增長率15—20%，年新增路燈達300—400萬盞。

　　2.3發展目標

　　到2015年，半導體照明節能產業產值年均增長率約為30%;產品市場占有率逐年提高，功能陛照明約達到20%，景觀裝飾等產品市場占有率超過700%。

　2.4 重點支持領域(之一)

　　服務體系：完善具有國際水平的半導體照明產品檢測平臺;鼓勵開展節能診斷、咨詢評價、產品推廣、宣傳培訓等服務;推廣合同能源管理、需求側管理等節能服務新機制。

　　2.5 繼續加大半導體照明技術創新支持力度

　　(1)國家部委通過973計劃、863計劃等渠道繼續加大對半導體照明領域的科學研究和技術應用的支持力度;

　　(2)組織實施“十城萬盞”工程，結合市場需求，不斷強化產品的集成創新。

　　3 LED照明技術的發展現狀

　　(1)芯片技術

　　①平均商業化水平(2009年底)：80lm/W;

　　②國際預計(實驗室)：2010年：1801m/W , 2015年 : 3001m/W.

　　(2)封裝技集成術

　　(3)壽命

　　①光衰300-/0點燃時數(h)：10萬、5萬、2.5萬、1萬…

　　②未來的期待

　　(國家住建部公共照明應用半導體(IED)產品技術導則——討論稿摘錄)

　　LED燈具平均壽命應等于或高于25000h。

　　LED燈具應能通過15000次開關試驗.

　　(4)光衰要求

　　①燃點3000h時，其光通維持率應高于或等于960-/0;

　　②燃點6000h時，其光⑥剿孥動嫡于或等于92c70;

　　③壽命終止時其光通維持率應高于或等于70070.

　　(5)能效要求

　　用于功能照明的LED燈具中LED器件的光效應大于801m/W，LED燈具的發光效能應大于551m/W.

　　(6)光學要求

　　同一批次的LED燈具芯片色溫應保持一致，色溫偏差范圍不超出+5%，壽命期內色溫變化波動范圍不超出+5%，同時應保證色坐標u，v值的偏移量小于或等于△0。005uv(u、v為CI E196均勻色空間色坐標)，，i

　　(7)推薦功率

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

　　(8)工程應用

　　執行《城市道路照明設計標準》(CJJ 45-2006)、《城市夜景照明設計規范》(JGJfT163-2008)、《城市道路照明工程施工及驗收規程》(CJJ 89_2001)。

　　(9)IED路燈成本

　　目前為高壓鈉燈的3-4倍(以索恩照明250W高壓鈉燈比較)。LED道路照明等流明造價：0.76元刀m是高壓鈉燈(250W)0.13元/lm的6倍左右。

　　(10)I,ED照明應用的技術瓶頸與關鍵問題

　　① 發光效率：制約光的高效利用決定節能程度;

　　② 散熱：影響壽命和品質穩守件：

　　③ 驅動電路：制約整燈壽命;

　　④光電單元模塊化與互換：影響運行維護成本的降低

(11)IED作為道路照明的swot分析

　　① 優勢：節能環保;顯色性好，照明質量好;啟閉影響小，可瞬時啟閉，可控性好;耐震性好;耐低溫;

　　②劣勢：產品質量參差不齊;初投資高;未形成行業標準;

　　② 機遇：國家節能減排的大政策支持，BOT\EMC運行模式均可實現企業盈利;

　　④風險：產品壽命;節能率;投資收益等。

　　4 LED路燈目前在城市功能照明中的應用

　　(1)沈陽市某次干路(2007年)(見表2)

　　數據分析

　　達到《CJJ45-2006》中對城市次干道照明的要求。

　　(2)沈陽市某主干路(2007.06)(見表3)

　　數據分析

　　基本達到CJJ45-2006中對城市主干道照明的要求。

　　(3)上海某主干路(2008年6月)(見表4)

　　數據分析

　　路面照度偏低，均勻度較差，斑馬效應明顯(見下圖1)。沒有達到標準CJJ45-2006中對城市主干道照明要求，即Eav維持值為20/301x，Ue最小值為0.4的水平。

　　(4)天津某次干道多燈對比測試(2008)

　　以140W-190WLED路燈取代250W高壓鈉燈。

　　測試主要內容包括：路面照度及均勻度、路面亮度及均勻度、人行道照度等。

　　(5)現場主觀評價

　　①測量路段的亮度水平，從主觀上感覺略低于原有高壓鈉燈(250W)路段。

　　②受訪居民對LED路燈中的較小的色溫差異感受不明顯，但對測試中出現的偏紫傾向的冷色反映則較為強烈。

　　③ 不同品牌路燈的燈下照度水平、照度均勻度、路面亮度等主觀感受差異較大，不同廠家的燈具內光源亮度差異較大。

　　(6)測試分析

　　①大部分LED燈具滿足城市次干道照度、均勻度要求。

　　②大部分LED燈具基本滿足城市次干道亮度及均勻度和縱向均勻度的要求。

　　③由于是將LED燈簡單取代原有高壓鈉燈燈頭，導致不同燈具的路面照明參數差異較大。

　　④目測LED路燈眩光比高壓鈉燈略高。

　　⑤LED燈的較高色溫和顯色性，對周邊景物突顯、辨識等較高壓鈉燈有較大提高。

　　(7)關于對LED路燈目前在城市功能照明中的應用觀點

　　①支持大膽試用，反對因循守舊。

　　②支持多元共存的發展格局，反對一窩蜂。

　　③LED道路照明要遵循現行道路照明規范。

　　④ LED道路照明要超越傳統路燈照明方式以謀求更進一步的光環境優化、節能及低維護成本。

　　5 LED路燈應創新照明形式與技術

　　LED照明器相對于傳統光源，具有：更強的配光適應性，更強的控光適應性，更強的空間分布適應性，LED功能照明應該走出傳統路燈的模式，創造屬于自己的照明形式與技術。

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　　馬劍

　　1962年10月生，博士，現任：

　　天津大學建筑學院建筑技術科學研究所 所長、教授、博士生導師

　　天津市建筑物理環境與生態技術重點實驗室 主 任

　　天津大學建筑設計規劃研究總院城市照明分院 院 長

　　中國建筑學會建筑物理分會 副理事長

　　中國照明學會室外照明與應用專業委員會 副主任

　　照明工程學報 副主編

　　天津市照明學會 理事長

　　建設部專家委員會(城市照明) 專家委員