led光源在城市道路功能照明中的试验与分析

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1、LED光源在城市道路功能照明中的试验与分析南京市路灯管理处：刘磊实，冀晓健　　摘要:通过LED光源在城市道路功能照明中应用试验的数据利用，结合LED光源的性质与城市道路照明的特点，与高压钠灯进行分析对比，阐述LED光源在城市道路功能照明中应用的存在问题，提出一些建议。　　关键词:LED　高压钠灯　光源　城市道路　功能照明　　1　前言　　LED(LightEmitting　Diode)，又称发光二极管，它基于Ⅲ-Ⅳ族化合物制成的半导体P-N结两端加上正向电压时，半导体中的载流子发生激发-迁移-复合，并在复合的过程中发射光子的原理产生可见光。LED问世于

2、20世纪60年代初，首先出现红色发光二极管，之后黄色、蓝色、绿色LED也先后研制成功，1996年白色LED成功开发。现LED产品的发光效率比研制初期提高了千倍，色度方面已实现了可见光波段的所有颜色。近年来，超高亮度大功率白光LED的出现，使LED应用领域从信号、显示和背光源等小功率使用领域跨越至大功率道路功能照明领域成为可能。　　2　现阶段LED光源及其在道路功能照明中的发展状况　　我国已将“高效节能、长寿命的半导体照明产品”列入中长期技术发展规划第一重点领域，先后建立了上海、深圳、厦门、南昌、大连、天津、石家庄、扬州等多个国家级LED产业化基地，计

3、划在“十一五”期间解决功率型白光LED产品100lm/W的产业化生产技术，预期成本每年递减20%，期末生产成本低于45元/千流明。　　目前，全国能生产大功率LED道路照明灯具的企业有上百家，单灯功率已超过200w。国内许多城市都在对LED路灯的使用进行尝试，少部分城市开始推广。据相关报道，上海计划使用2万盏，常州计划使用1.5-2万盏，东莞要在三年内用LED路灯更换道路照明用高压钠灯，山东潍坊装灯2万盏......，但业内对其取代高压钠灯的实际节能效果一直有所争议。　　今年年初，科技部、信息产业部、发改委、建设部四部委对“LED路灯应用于城市道路照明

4、”课题进行了调研和座谈，会上针对较大的意见分歧,给出了全面展开试点，取得准确数据的指导意见。南京作为与会城市，积极贯彻落实会议精神，组织了相关试验。　　3　试验情况　　为取得LED在道路照明中运用的第一手资料，我处自2006年起就对LED功能照明灯具进行了试验，当时效果不佳，一个月的光衰达初期的30%。这两年，随着LED光源性能的不断提升，其用于道路照明的可能性大大提高。今年，我们又对LED功能照明灯具在道路上的运用进行了试验，试验情况如下：　　参加试验的有深圳、南京、西安等地的六家LED道路照明灯具生产厂家，提供试验的灯具为功率在150W左右的LE

5、D路灯(图1)，选择在南京市泰山路(路宽36米、中心对称布灯方式、杆高10米、间距34米、原安装250W高压钠灯，断面见图2)进行实地道路照明试验，每个厂家提供四套产品，安装在连续两杆的双侧灯头上。泰山路位于南京河西新城，道路两边干扰光线较少，测量数据均测自安装同型号LED路灯的两杆间，这样取得参数能够反映LED路灯的实际照明情况(现场情况如图3)。现场安装初期及使用40天后的测试数据统计结果见表1和表2。　　4　试验情况分析与思考　　分析以上试验数据并结合城市道路照明的特点，我们对LED光源与目前道路功能照明普遍采用的高压钠灯在节能、经济性、维护等

6、方面进行了对比，对现阶段LED光源在城市道路功能照明中应用的存在问题进行以下几方面的分析与思考：　4.1　现阶段道路照明中LED光源和高压钠灯的节能性　　目前，我们接触的很多节能方案推荐采用100WLED路灯代替250W高压钠灯，150WLED路灯代替400W高压钠灯，甚至有采用50WLED路灯代替250W高压钠灯的方案，下面从理论光效、灯具实际光效和配件耗能三方面对其进行分析：　　(1)理论光效　　光效是评价光源是否节能的基本理论参数，LED光源光效的发展速度是惊人的，其最大理论光效683lm/w(波长555nm)，国外高品质芯片已经达到190lm

7、/w的研发技术和120lm/w的生产技术，我国近期产业计划要达到100lm/w的生产技术，同比高压钠灯120lm/w-130lm/w的光效，现阶段市场上LED光源在节能基本理论参数上是低于钠灯的。　　(2)输出光效(灯具实际光效)　　相对于理论光效，灯具实际的输出光效对应用者来说意义更大。由于灯具中光源的工作条件及灯具本身反射器、配光、折射等原因的影响，任何灯具的输出光效都低于光源的理论光效。对于高压钠灯，目前市场上的合格产品均能够达到《城市道路照明设计规范》CJJ45-2006中规定的灯具效率不小于70%的要求。对于LED灯具，由于六家产品均没有明

8、确的参数，我们无法得到准确的定量结果，但可以通过计算分析路面平均照度与能耗的关系来得到定性结论。从试验数据计