魏寶林

(總參徐州工程兵學(xué)院工程設(shè)計所，江蘇徐州 221004)

LED(Light Emitting Diode)是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，自20世紀(jì)60年代初，首先出現(xiàn)紅色發(fā)光二極管以后，到1996年白色LED的成功研制，目前已實現(xiàn)了可見光波段的所有顏色，并且在信號、顯示和背光源方面得到了廣泛應(yīng)用。尤其是近幾年來，隨著較高亮度大功率LED的研制成功，LED的應(yīng)用領(lǐng)域漸漸的從小功率使用領(lǐng)域延伸到大功率照明領(lǐng)域，在道路照明工程中的使用也愈來愈廣。

1 LED路燈的優(yōu)點

經(jīng)數(shù)年的發(fā)展，LED作為光源在照明領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景，已漸漸成為全球最熱門、最受矚目的光源。是照明史上繼白熾燈、熒光燈、氣體放電燈之后，又一場照明光源的革命，已被稱之為第四代照明光源或綠色光源。其主要優(yōu)點是:

1)光效高。目前我國LED路燈光源功效已達(dá)到100 lm/W～120 lm/W的生產(chǎn)技術(shù);

2)顯色性較高。可滿足顯色性要求較高的機(jī)動車交通道路，商業(yè)中心道路燈;

3)功率因數(shù)高。不需要安裝電容器;

4)穩(wěn)定性好、耐震動。特別適合橋梁道路的照明;

5)啟動性能好。任何情況下都能夠?qū)崿F(xiàn)瞬時啟動點亮;

6)無頻閃效應(yīng)。適合對運動物體的照明;

7)色溫范圍寬。便于用戶選擇，滿足不同需要;

8)不含汞、鈉等有害元素。產(chǎn)品生產(chǎn)過程對環(huán)境無污染。

2 LED路燈的缺點

由于LED光源發(fā)出的光具有單向性，且單個LED功率太低(通常僅為1 W)等原因，LED路燈的主要缺點是:1)照度均勻度較差。給燈具光學(xué)配光增加了很大的難度，提出了較高的設(shè)計要求;2)大功率LED散熱問題沒有得到較好地解決，光衰較快。從而無法適應(yīng)道路照明時間長的問題(主要道路要連續(xù)工作12 h);3)對使用環(huán)境要求較高。比如IP防護(hù)等級、驅(qū)動電路的元器件壽命、雷電感應(yīng)等因素的影響較大。

3 現(xiàn)行規(guī)范對道路照明光源、燈具的有關(guān)要求

1)現(xiàn)行的CJJ 45-2006城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)《道路照明評價指標(biāo)》的要求是:

a.機(jī)動車交通道路照明應(yīng)以路面平均亮度(或路面平均照度)、路面亮度均勻度和縱向均勻度(或路面照度均勻度)、眩光限制、環(huán)境比和誘導(dǎo)性為評價指標(biāo)。

b.人行道路照明應(yīng)以路面平均照度、路面最小照度和垂直照度為評價指標(biāo)。

2)光源的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定:

a.快速路、主干路、次干路和支路應(yīng)采用高壓鈉燈;

b.居住區(qū)機(jī)動車和行人混合交通道路宜采用高壓鈉燈或小功率金屬鹵化物燈;

c.市中心、商業(yè)中心等對顏色識別要求較高的機(jī)動車交通道路可采用金屬鹵化物燈;

d.商業(yè)區(qū)步行街、居住區(qū)人行道路、機(jī)動車交通道路兩側(cè)人行道可采用小功率金屬鹵化物燈、細(xì)管徑熒光燈或緊湊型熒光燈;

e.道路照明不應(yīng)采用自鎮(zhèn)流高壓汞燈和白熾燈。

3)燈具及其附屬裝置選擇:

a.機(jī)動車道照明應(yīng)采用符合下列規(guī)定的功能性燈具:快速路、主干路必須采用截光型或半截光型燈具;次干路應(yīng)采用半截光型燈具;支路宜采用半截光型燈具。

b.商業(yè)區(qū)步行街、人行道路、人行地道、人行天橋以及有必要單獨設(shè)燈的非機(jī)動車道宜采用功能性和裝飾性相結(jié)合的燈具。當(dāng)采用裝飾性燈具時，其上射光通比不應(yīng)大于25%，且機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 7000.1燈具一般安全要求與實驗的規(guī)定。

c.采用高桿照明時，應(yīng)根據(jù)場所的特點，選擇具有合適功率和光分布的泛光燈或截光型燈具。

d.采用密閉式道路照明燈具時，光源腔的防護(hù)等級不應(yīng)低于IP54。環(huán)境污染嚴(yán)重、維護(hù)困難的道路和場所，光源腔的防護(hù)等級不應(yīng)低于IP65。燈具電器腔的防護(hù)等級不應(yīng)低于IP43。

e.空氣中酸堿等腐蝕性氣體含量高的地區(qū)或場所宜采用耐腐蝕性能好的燈具。

f.通行機(jī)動車的大型橋梁等易發(fā)生強(qiáng)烈振動的場所，采用的燈具應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 7000.1燈具一般安全要求與實驗所規(guī)定的防振要求。

g.高強(qiáng)度氣體放電燈宜配用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器，功率較小的光源可配用電子鎮(zhèn)流器。

h.高強(qiáng)度氣體放電燈的觸發(fā)器、鎮(zhèn)流器與光源的安裝距離應(yīng)符合產(chǎn)品的要求。

由此可見，按照以上現(xiàn)行的規(guī)范要求，雖然LED路燈的優(yōu)點較多，但是由于LED光源發(fā)光角度小，燈下光線比較集中，因此燈桿之間的亮度就太暗，不能滿足以上評價標(biāo)準(zhǔn)中的重要特征“照度均勻度”的要求。同時由于目前生產(chǎn)技術(shù)上的原因，理論上LED芯片的壽命可達(dá)5萬h，事實上實際壽命要小得多，尤其是大功率的LED光源。而對于白色LED光帶帶有藍(lán)色光的成分，視覺眩光會比高壓鈉燈要大，也不適合多霧和雨天環(huán)境。因此目前LED路燈就不能用在對照度均勻性有較高要求的主干道和次干道上。

4 LED路燈推廣應(yīng)用應(yīng)注意的幾點

LED作為綠色照明光源，大力推廣使用是應(yīng)該的。但是在路燈照明中的使用，還應(yīng)同時注意節(jié)能、經(jīng)濟(jì)性、運行維護(hù)、產(chǎn)品規(guī)范化和成熟性等方面的問題。

1)節(jié)能方面?，F(xiàn)階段市場上LED光源在節(jié)能理論參數(shù)上是低于高壓鈉燈的，LED燈具輸出光效也比高壓鈉燈低。2)經(jīng)濟(jì)性方面。LED光源由于受到照度均勻度和無大功率光源的限制。同樣長度的道路LED路燈的使用數(shù)量要比高壓路燈要多，而且目前LED路燈的價格通常是高壓鈉燈的3倍～5倍。因此，初期投資成本較高。3)運行與維護(hù)。目前LED路燈沒有生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，廠家較多，各生產(chǎn)廠家品種規(guī)格較多，產(chǎn)品之間沒有互換性，給日后的維護(hù)帶來了極大的困難與不便。一旦發(fā)生故障，現(xiàn)場很難維修，通常都需要更換。更為不便的是，各廠家的產(chǎn)品外觀、LED的排列方式和數(shù)量、功率規(guī)格、散熱方式、電源控制回路及內(nèi)部設(shè)計多種多樣，不符合公共設(shè)備設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的設(shè)計原則。4)規(guī)范化和成熟性。目前城市道路照明設(shè)計和施工驗收采用的是CJJ 45-2006城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和CJJ 89-2001城市道路照明工程施工和驗收規(guī)程，但是到目前為止卻沒有與LED相配套的技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。5)技術(shù)缺陷。大功率LED的散熱問題;LED光譜、配光與傳統(tǒng)光源有較大不同，從而導(dǎo)致有關(guān)評價體系需重新建立;燈具的配光設(shè)計有待提升等等。6)漸進(jìn)有序、穩(wěn)步推進(jìn)。當(dāng)前，在LED路燈性能難以較好的滿足城市道路多元化的照明需要，光學(xué)系統(tǒng)尚未成熟，配套控制線路可靠性較低，國家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范尚未配套，權(quán)威檢測系統(tǒng)尚未健全，生產(chǎn)成本較為昂貴的情況下，推廣LED路燈的應(yīng)用應(yīng)該穩(wěn)步進(jìn)行。就目前LED路燈的技術(shù)而言，應(yīng)主要安裝在城市支路、人行道、居住小區(qū)道路以及公園道路上，燈桿高度在8 m以內(nèi)，燈具間距在25 m以內(nèi)比較適合。

［1］ CJJ 45-2006，城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］ CJJ 89-2001，城市道路照明工程施工和驗收規(guī)程［S］.