LED道路照明的幾個問題

　　天津大學(xué)建筑學(xué)院建筑技術(shù)科學(xué)研究所 馬劍

　　1 LED照明的產(chǎn)生和發(fā)展

　　1.1 LED的結(jié)構(gòu)及發(fā)光原理

　　LED是英文light emitting diode(發(fā)光二極管)的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料。

　　1.2 LED光源特點(diǎn)

　　(1)安全電壓：LED使用6-24V低壓電源;

　　(2)發(fā)光效率：目前一般70～801m/w，高的達(dá)到llOlm/w;

　　(3)適用性強(qiáng)：發(fā)光單元很小，控光、電控容易，適用性強(qiáng);

　　(4)穩(wěn)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(yīng)急照明);

　　(6)環(huán)境影響：無有任何生化污染;

　　(7)顯色指數(shù)：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(hù)欄上;

　　1.3 LED光源的應(yīng)用

　　目前，LED光源在照明行業(yè)已經(jīng)得到大量的應(yīng)用。

　　2 國家對LED照明領(lǐng)域的發(fā)展意見

　　2009年9月22日，國家六部委發(fā)文對半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)提出發(fā)展意見。

　　2.1 我國目前LED發(fā)展現(xiàn)狀

　　(1)在指示、顯示領(lǐng)域的技術(shù)基本成熟，已得到廣泛應(yīng)用;

　　(2)在中大尺寸背光源領(lǐng)域的技術(shù)日趨成熟，市場占有率逐步提高;

　　(3)在功能性照明領(lǐng)域的技術(shù)剛剛起步，還處于試點(diǎn)示范階段;

　　(4)此外，醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等特殊領(lǐng)域的半導(dǎo)體照明技術(shù)方興未艾。

　　2.2 LED照明產(chǎn)品發(fā)展意見

　　(1)開發(fā)和推廣替代白熾燈、鹵鎢燈等節(jié)能效果顯著、性價比高的半導(dǎo)體照明定型產(chǎn)品;

　　(2)開發(fā)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(dǎo)體照明的定型產(chǎn)品;

　　(3)發(fā)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(dǎo)體照明產(chǎn)品：

　　(4)發(fā)展醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等特殊用途的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品。

　　到2009年，全球路燈市場規(guī)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(guī)模約2，800萬盞路燈，年增長率15—20%，年新增路燈達(dá)300—400萬盞。

　　2.3發(fā)展目標(biāo)

　　到2015年，半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值年均增長率約為30%;產(chǎn)品市場占有率逐年提高，功能陛照明約達(dá)到20%，景觀裝飾等產(chǎn)品市場占有率超過700%。

　2.4 重點(diǎn)支持領(lǐng)域(之一)

　　服務(wù)體系：完善具有國際水平的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品檢測平臺;鼓勵開展節(jié)能診斷、咨詢評價、產(chǎn)品推廣、宣傳培訓(xùn)等服務(wù);推廣合同能源管理、需求側(cè)管理等節(jié)能服務(wù)新機(jī)制。

　　2.5 繼續(xù)加大半導(dǎo)體照明技術(shù)創(chuàng)新支持力度

　　(1)國家部委通過973計劃、863計劃等渠道繼續(xù)加大對半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用的支持力度;

　　(2)組織實(shí)施“十城萬盞”工程，結(jié)合市場需求，不斷強(qiáng)化產(chǎn)品的集成創(chuàng)新。

　　3 LED照明技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

　　(1)芯片技術(shù)

　?、倨骄虡I(yè)化水平(2009年底)：80lm/W;

　?、趪H預(yù)計(實(shí)驗(yàn)室)：2010年：1801m/W , 2015年 : 3001m/W.

　　(2)封裝技集成術(shù)

　　(3)壽命

　?、俟馑?00-/0點(diǎn)燃時數(shù)(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(yīng)用半導(dǎo)體(IED)產(chǎn)品技術(shù)導(dǎo)則——討論稿摘錄)

　　LED燈具平均壽命應(yīng)等于或高于25000h。

　　LED燈具應(yīng)能通過15000次開關(guān)試驗(yàn).

　　(4)光衰要求

　?、偃键c(diǎn)3000h時，其光通維持率應(yīng)高于或等于960-/0;

　?、谌键c(diǎn)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(yīng)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(yīng)大于801m/W，LED燈具的發(fā)光效能應(yīng)大于551m/W.

　　(6)光學(xué)要求

　　同一批次的LED燈具芯片色溫應(yīng)保持一致，色溫偏差范圍不超出+5%，壽命期內(nèi)色溫變化波動范圍不超出+5%，同時應(yīng)保證色坐標(biāo)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(biāo))，，i

　　(7)推薦功率

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

　　(8)工程應(yīng)用

　　執(zhí)行《城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ 45-2006)、《城市夜景照明設(shè)計規(guī)范》(JGJfT163-2008)、《城市道路照明工程施工及驗(yàn)收規(guī)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(yīng)用的技術(shù)瓶頸與關(guān)鍵問題

　?、?發(fā)光效率：制約光的高效利用決定節(jié)能程度;

　　② 散熱：影響壽命和品質(zhì)穩(wěn)守件：

　?、?驅(qū)動電路：制約整燈壽命;

　?、?a href="http://www.brongaenegriffin.com/v/tag/2800/" target="_blank">光電單元模塊化與互換：影響運(yùn)行維護(hù)成本的降低

(11)IED作為道路照明的swot分析

　?、?優(yōu)勢：節(jié)能環(huán)保;顯色性好，照明質(zhì)量好;啟閉影響小，可瞬時啟閉，可控性好;耐震性好;耐低溫;

　?、诹觿荩寒a(chǎn)品質(zhì)量參差不齊;初投資高;未形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);

　　② 機(jī)遇：國家節(jié)能減排的大政策支持，BOT\EMC運(yùn)行模式均可實(shí)現(xiàn)企業(yè)盈利;

　　④風(fēng)險：產(chǎn)品壽命;節(jié)能率;投資收益等。

　　4 LED路燈目前在城市功能照明中的應(yīng)用

　　(1)沈陽市某次干路(2007年)(見表2)

　　數(shù)據(jù)分析

　　達(dá)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(shù)據(jù)分析

　　基本達(dá)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(shù)據(jù)分析

　　路面照度偏低，均勻度較差，斑馬效應(yīng)明顯(見下圖1)。沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)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(xiàn)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。

　?、谑茉L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(xiàn)的偏紫傾向的冷色反映則較為強(qiáng)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(nèi)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。

　?、诖蟛糠諰ED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(dǎo)致不同燈具的路面照明參數(shù)差異較大。

　　④目測LED路燈眩光比高壓鈉燈略高。

　?、軱ED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(guān)于對LED路燈目前在城市功能照明中的應(yīng)用觀點(diǎn)

　　①支持大膽試用，反對因循守舊。

　?、谥С侄嘣泊娴陌l(fā)展格局，反對一窩蜂。

　?、跮ED道路照明要遵循現(xiàn)行道路照明規(guī)范。

　?、?LED道路照明要超越傳統(tǒng)路燈照明方式以謀求更進(jìn)一步的光環(huán)境優(yōu)化、節(jié)能及低維護(hù)成本。

　　5 LED路燈應(yīng)創(chuàng)新照明形式與技術(shù)

　　LED照明器相對于傳統(tǒng)光源，具有：更強(qiáng)的配光適應(yīng)性，更強(qiáng)的控光適應(yīng)性，更強(qiáng)的空間分布適應(yīng)性，LED功能照明應(yīng)該走出傳統(tǒng)路燈的模式，創(chuàng)造屬于自己的照明形式與技術(shù)。

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　　馬劍

　　1962年10月生，博士，現(xiàn)任：

　　天津大學(xué)建筑學(xué)院建筑技術(shù)科學(xué)研究所 所長、教授、博士生導(dǎo)師

　　天津市建筑物理環(huán)境與生態(tài)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 主 任

　　天津大學(xué)建筑設(shè)計規(guī)劃研究總院城市照明分院 院 長

　　中國建筑學(xué)會建筑物理分會 副理事長

　　中國照明學(xué)會室外照明與應(yīng)用專業(yè)委員會 副主任

　　照明工程學(xué)報 副主編

　　天津市照明學(xué)會 理事長

　　建設(shè)部專家委員會(城市照明) 專家委員