LED路灯应用的发展现状与技术分析

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1、LED路灯应用的发展现状与技术分析摘要：LED作为路灯的光源，它和传统路灯光源比较有许多优点。其一，LED是一种半导体二极管，它的寿命非常长。LED作为路灯的光源，它和传统路灯光源比较有许多优点。其一，LED是一种半导体二极管，它的寿命非常长。当光通量衰减到80%时，其寿命达到了25000小时。而金属卤化物灯的寿命在6000~12000小时，高压钠灯的寿命是12000小时。其二，LED的基本结构是一块电致发光的半导体材料，放置在一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗

2、震性能好。其三、白光LED的光色比高压钠灯好。在中间视觉水平下，人眼在高色温环境里比低色温环境更容易辨别事物。白光LED的显色性也比高压钠灯好很多，高压钠灯的显色指数只有20右左，而白光LED可以达到65~80。其四、LED能实现较完美的调光功能。由于LED的工作范围较大，其光输出和工作电流成正比，因此可以减小电流的方法来调光。另外，由于LED进行频繁开关对其没有太大的损伤，LED的调光还可以采用脉冲宽度调节的方法来得到，通过调节电压的占空比和工作频率，能够有效调节LED的发光强度。其五、在灯具的光学系统内，

3、LED光源的光通量损失最小。与传统光源不同，LED是半空间发光的光源。高压钠灯或金属卤化物灯是全空间发光的光源，需要将一个半空间的出射光线改变180°方向投向另一半空间内。当我们依赖反射器来完成时，反射器对光线的吸收和光源自身的挡光是不可避免的。而使用LED作为光源，不会存在这方面的损失，光线的利用率比传统光源高。最后，LED光源不含有害金属汞，不象高压钠灯或金属卤化物灯在报废时对环境造成危害。　　夜晚来临时，你驾车行驶在马路上，路灯忠实地陪伴你，使你安全地回家。路灯带给你的视觉舒适感受首先来源于路面的亮度比

4、较均匀，然后马路两边的人或物也能看见，使你能了解可能会突发的情况。路灯的照明达到了上述的要求时，它的配光一定是合理的。因此，如果你使用LED路灯时，虽然它拥用较好光色、寿命长、调光功能等优点，它的配光水平仍然是致关重要的。目前，LED路灯刚刚起步，需要不断地完善，无论是路灯的光学结构设计，还是散热技术，都还在不断改进中。　　LED路灯和使用传统光源路灯的光学设计方式是不同的。传统光源路灯是通过使用反射器将一个光源的光通量平均分配到受照路面上。而LED路灯的光源由非常多个LED组成，通过设计每个LED的投射方向

5、，使受照路面获得均匀的照度。　　目前，LED路灯在次干路和支路上的应用前景非常好。次干路是城市中与主干路结合组成路网，起集散交通作用的道路。次干路的照度要求达到15lx，照度均匀度0.4，平均亮度要求达到1.0cd/m2，亮度总均匀度0.4，亮度纵向均匀度0.5，阈值增量≤10。达到节能水平的LED路灯，在照明质量达到以上要求的同时照明功率密度应小于国家标准的规定，当车道数≥4条时，照明功率密度≤0.70，车道数<4条时，照明功率密度≤0.85。为满足上述要求，LED路灯的配光形状应有严格的要求。在马路的纵向

6、，光束应投射到较远的地方，使得灯具的间距增大。在路灯的下方，光强应是最小的，随着仰角γ增大，光强I′增大。当I′和γ满足一定的函数关系时，路面能得到均匀的照度。此函数关系如下：　　　当然，由于光学设计的复杂性，配光形状难以完全符合此函数关系，可以减小γ角的投射范围，减少灯间距来得到均匀的照度。在马路纵向，最大光强度的投射方向与马路纵线应成一定的角度c，角度c的大小决定于马路的宽度，见图2。在垂直于马路的方向上，路灯的配光曲线形状也可以按这个函数关系设计，γ角的范围决定于马路的宽度(c=90º)和人行道的位置(

7、c=270º)，见图3。　　目前，在许多工厂设计的LED路灯中也不乏有配光姣好的例子。比如图4是一款120WLED路灯的配光曲线。它的最大光强通过c角15°，γ角57.5°。c=0°、180、15°的配光曲线的形状接近于公式1的函数关系式。此灯具用在四车道的次干路上，双侧对称布置，当灯杆高度为8米，灯具间距30米时，照明质量符合国家关于道路照明标准的要求，结果如表1。其照明功率密度(LPD)是0.70，也达到了对高压钠灯路灯的照明功率密度要求。　　前面提到过LED光源的半空间发光的特点，LED光源在灯具内使用

8、，光源光通量的损失比高压钠灯或金属卤化物灯少。就目前来讲，LED光源的光效达不到高压钠灯或金属卤化物灯的水平，即相同功率的光源，光通量没有高强度气体放电灯高。但是，由于LED光源的半空间发光的特点，使得LED灯具的光通量输出可以接近于高强度气体放电灯灯具水平。当路灯将光线照射到路面上，光线的投射方向只存在半个空间。高强度气体放电灯的发光空间占据了整个空间，见图5(a)。如果没有灯具，光源的上半空间光