LED路燈的發(fā)展和應(yīng)用

　　要真正充分發(fā)揮半導(dǎo)體光源的長(zhǎng)處，LED的二次光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)LED路燈的配光及光學(xué)輸出效率至關(guān)重要。良好的道路照明要求LED路燈的配光為長(zhǎng)方形的光型，路燈發(fā)出的所有光剛剛可以覆蓋住馬路，而馬路之外的光污染幾乎為零。香港理工大學(xué)的蔣金波博士介紹過(guò)兩種LED路燈的配光設(shè)計(jì)：第一種LED路燈采用軸對(duì)稱的全反射透鏡或反光杯，LED透鏡模組排列于一個(gè)弧面上以產(chǎn)生長(zhǎng)方形的配光。全反射透鏡的引入可以極大地提高光的利用效率，但是弧形的LED模組的排列使高功率LED的散熱設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)比較麻煩。第二種LED路燈則采取非對(duì)稱的自由曲面透鏡，可以將長(zhǎng)方形的配光直接由單個(gè)LED光學(xué)元件完成。整體燈頭只需將具有長(zhǎng)方形配光的LED模組簡(jiǎn)單的排列在一個(gè)平板上即可，這種LED路燈在機(jī)械結(jié)構(gòu)、散熱及電源控制方面比較簡(jiǎn)單，不同等級(jí)公路和不同燈桿高度的道路照明只需要增加不同數(shù)量的LED模組即可。非對(duì)稱自由曲面二次光學(xué)元件的采用可以使LED路燈的長(zhǎng)方形配光直接在單個(gè)LED模組上實(shí)現(xiàn)。整體路燈只需要將這些LED模組陣列按照相同方向排列即可，從而可以簡(jiǎn)化路燈機(jī)構(gòu)、散熱及控制電源的設(shè)計(jì)。

應(yīng)開(kāi)發(fā)出適合封裝方式光源的配光器，更加合理、充分的利用光源發(fā)出的光線，使得燈具的整燈出光效率提升。目前LED的輻射形式有朗伯型、側(cè)射型、蝙蝠翼型、矩形、蝶翼和聚光型幾種。 通過(guò)二次光學(xué)設(shè)計(jì)，使得LED的光照范圍、光度曲線符合道路照明的需求。

　　LED 是嵌入照明器具中使用的，由于LED 芯片的發(fā)熱量大，在做成大功率燈具時(shí)的重要關(guān)鍵技術(shù)就是“散熱”。雖說(shuō)發(fā)光效率越來(lái)越高，但LED 芯片的發(fā)熱量仍然很大。PN結(jié)結(jié)溫每升高10度，半導(dǎo)體器件的壽命就減少1倍。LED 芯片的高溫度導(dǎo)致芯片本身及封裝樹(shù)脂性能的惡化，從而最終引起發(fā)光效率的降低和壽命的縮短。目前各生產(chǎn)單位都采取了不同的散熱措施，多為采用整體式的、系統(tǒng)性的散熱設(shè)計(jì)理念，應(yīng)用高性能導(dǎo)熱材料。如鋁壓鑄模、鋁擠型齒狀散熱片、整體式齒狀散熱片、鋁擠型材橫列齒形散熱器、熱導(dǎo)管長(zhǎng)鰭形、外部齒狀結(jié)構(gòu)片、自然對(duì)流通體散熱等。還有采用超合金導(dǎo)熱管(導(dǎo)熱速度為純銅的100倍)與高密度散熱鋁鰭片結(jié)合。將芯片產(chǎn)生的熱量迅速的由點(diǎn)源轉(zhuǎn)為線源，使熱量均勻分布至散熱片。散熱片向下，避免灰塵鳥(niǎo)糞堆積。芯片的封裝、燈具散熱等因素都可能造成光衰減。

　　4.4 價(jià)格仍然是LED路燈大規(guī)模應(yīng)用的最大障礙

　　目前LED路燈的成本還遠(yuǎn)于高壓鈉燈，一款LED路燈價(jià)格在4000元--8000元，甚至更高，而一套進(jìn)口品牌的高壓鈉燈(含燈具、成套電器光源)價(jià)格不超過(guò)1500元。就現(xiàn)狀而言，LED路燈明顯太貴，價(jià)高達(dá)3-5倍之多。因此即使LED路燈的耗電量?jī)H是高壓鈉燈的三分之一，但由于價(jià)格比高壓鈉燈高許多，用LED路燈代替高壓鈉燈成本回收周期仍然會(huì)很長(zhǎng)。

　　表 功率型LED與傳統(tǒng)道路照明光源的比較

所以，LED路燈要在道路照明市場(chǎng)正式推廣，價(jià)格及成本仍然是最大障礙。要使LED路燈下滑到與現(xiàn)有燈具的競(jìng)爭(zhēng)價(jià)格，需要各廠商的成本下降。而近期只能是在LED技術(shù)不斷成熟，發(fā)光效率不斷提高的前提下，通過(guò)LED的壽命優(yōu)勢(shì)、節(jié)能優(yōu)勢(shì)來(lái)彌補(bǔ)燈具價(jià)格上的劣勢(shì)。

　　5.結(jié)語(yǔ)

　　LED路燈和傳統(tǒng)路燈光源比較有許多優(yōu)點(diǎn)，但目前還有一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題急需解決，開(kāi)發(fā)、研制和推廣還要作很多工作。我們希望LED 路燈不斷進(jìn)步，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，以優(yōu)異的表現(xiàn)更廣泛應(yīng)用于城市照明的建設(shè)中。