LED路燈的發(fā)展和應用

　　要真正充分發(fā)揮半導體光源的長處，LED的二次光學系統(tǒng)設計對LED路燈的配光及光學輸出效率至關重要。良好的道路照明要求LED路燈的配光為長方形的光型，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。香港理工大學的蔣金波博士介紹過兩種LED路燈的配光設計：第一種LED路燈采用軸對稱的全反射透鏡或反光杯，LED透鏡模組排列于一個弧面上以產(chǎn)生長方形的配光。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的散熱設計和機械結(jié)構(gòu)比較麻煩。第二種LED路燈則采取非對稱的自由曲面透鏡，可以將長方形的配光直接由單個LED光學元件完成。整體燈頭只需將具有長方形配光的LED模組簡單的排列在一個平板上即可，這種LED路燈在機械結(jié)構(gòu)、散熱及電源控制方面比較簡單，不同等級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。非對稱自由曲面二次光學元件的采用可以使LED路燈的長方形配光直接在單個LED模組上實現(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，從而可以簡化路燈機構(gòu)、散熱及控制電源的設計。

應開發(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。 通過二次光學設計，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的重要關鍵技術(shù)就是“散熱”。雖說發(fā)光效率越來越高，但LED 芯片的發(fā)熱量仍然很大。PN結(jié)結(jié)溫每升高10度，半導體器件的壽命就減少1倍。LED 芯片的高溫度導致芯片本身及封裝樹脂性能的惡化，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)性的散熱設計理念，應用高性能導熱材料。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、熱導管長鰭形、外部齒狀結(jié)構(gòu)片、自然對流通體散熱等。還有采用超合金導熱管(導熱速度為純銅的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 價格仍然是LED路燈大規(guī)模應用的最大障礙

　　目前LED路燈的成本還遠于高壓鈉燈，一款LED路燈價格在4000元--8000元，甚至更高，而一套進口品牌的高壓鈉燈(含燈具、成套電器光源)價格不超過1500元。就現(xiàn)狀而言，LED路燈明顯太貴，價高達3-5倍之多。因此即使LED路燈的耗電量僅是高壓鈉燈的三分之一，但由于價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很長。

　　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正式推廣，價格及成本仍然是最大障礙。要使LED路燈下滑到與現(xiàn)有燈具的競爭價格，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LED的壽命優(yōu)勢、節(jié)能優(yōu)勢來彌補燈具價格上的劣勢。

　　5.結(jié)語

　　LED路燈和傳統(tǒng)路燈光源比較有許多優(yōu)點，但目前還有一些關鍵技術(shù)問題急需解決，開發(fā)、研制和推廣還要作很多工作。我們希望LED 路燈不斷進步，在不遠的將來，以優(yōu)異的表現(xiàn)更廣泛應用于城市照明的建設中。