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摘要：LED作为新一代的光源，以其节能、环保、寿命长、响应速度快等优点，已广泛的应用在交通信号、应急照明、大型显示屏以及城市景观等诸多领域中，并成为主流。随着我国节能减排国策的深入实施，LED路灯作为绿色照明，正越来越多地应用在城市道路照明中。本文结合LED路灯应用的优势和劣势，分析LED路灯应用存在的问题，探讨了LED路灯在道路照明设计中的应用发展。
关键词：LED路灯；道路照明；应用
引言：LED，路灯应用于高速公路照明系统中；具有节能、良好显色和便于安装等优点，然而，LED路灯的成本耗费太大，散热性能不太好，容易光衰，而且射程短，光源不稳定，路灯的使用寿命受环境影响大，所以这些因素都大大地限制了LED路灯在高速公路照明系统中的推广。为了将LED路灯广泛地在高速公路照明系统中推广和使用，必须加快LED路灯技术的发展，改善LED路灯的散热性能、配光设计和驱动电路等。
一、LED路灯应用的优势和劣势
1.1 LED路灯的优势
LED路灯发射光具有单向性，很少出现漫射现象、光照效率较高；具有典型的二次光学设计，具有节能的效果；LED路灯的显色指数较高，可以满足市中心、繁华地段、居住区等对色彩识别标准；功率因数能够达到0.95，不必安装电解电容；采用环氧树脂进行封装，使其具有较强的耐振动效果，可适用于道路桥梁等位置照明中；LED路灯由于不含重金属汞，不会在报废时对环境造成危害；LED发射光不会出现频闪现象，因而可有效用于运动物体的照明；LED路灯具有较好的启动性能；其输入交流电电压范围较广，可有效用于远距离路灯电缆电路，且极少出现自熄问题。
1.2 LED路灯的劣势
LED路灯为定向发射光，在峰值所具有光强较高，这无疑给其灯具的光学配光带来相应的技术难点；光源发光角度过小，使得灯下光线较为密集，造成其亮度与均匀度并不能达到城市道路照明的评价标准，所以并不能使用与主干线与次干线等道路上；高功率的LED路灯并未处理好散热问题，使得其光衰迅速，使用年限缩短，并不能满足道路照明长时间以及高质量的需要；LED路灯往往在IP防护等级、灯具散热、电子元器件、雷电感应等方面的影响，引发其有效使用寿命的缩短；白光LED受到制造工艺缺陷、反射杯或透镜的配合误差，易于引起“黄圈”现象；其发射光中具有蓝色光成分，舒适感较差。
二、LED路灯应用存在的问题分析
2.1 LED光源的散热问题
在城市道路照明的应用过程中，基本上为大功率的LED光源。而要想使得LED光源发光，就要驱动电流，在电能应用的过程中，只有小于四分之一的能量用于发光，而其余的电能则会转化为热能散失，如果不能采取有效的散热措施，电能所转化的热能的积压就会导致LED芯片当中PN结温度过高，即使是冷光源，但是同所有的半导体一样，过高的温度会对LED光源中的芯片造成严重的影响，缩短其使用寿命，甚至会烧毁芯片。在实际的操作中，LED光源的散热一般通过散热器的热结构设计来实现，设计中需要根据路灯的实际功率，合理选择散热器的材料。设计散热器结构，以降低热阻加快散热来保证LED光源的较长的寿命优势。
2.2 LED光源的二次配光问题
在对实际生活中的光源进行二次配光的过程中，要充分地考虑到光源的特性。高压钠灯作为点光源，其发光的角度为360度，因此为了控制光线的散射，需要在光源的发散之前增加反射罩来控制光线的走向。而LED光源的发光角度相对高压钠灯较小，光束相对集中在一个窄小的范围内，LED光源如果在实际的生活中，采用传统的灯具，就容易出现灯下光线较亮，而两灯之间光线较暗的情况。
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2.3 LED光源成本与维护问题
就目前高压钠灯和LED光源的成本问题，结合当前LED光源的技术水平，其成本远远高于高压钠灯的成本。而且LED光源的维护相对来说，也比高压钠灯困难。LED光源的维护主要分为两个方面：一是巡查，针对灯具线路和设备的整个系统的完好性和安全性及时进行检查；二是维修，高压钠灯作为传统的道路照明光源，其经过了长时间的检验和改进，它的附件产品相对稳定简单，维护相对便宜。而LED光源由于其内部的设计和结构复杂，一盏LED灯有几十颗LED和几十个电子元件，灯具和驱动中的电子元件受到损坏的概率较大，并且某个元件的损坏就可能导致整个灯具的损坏，一般只能更换灯具，加上设备缺乏兼容性，一般只有更换灯具，因此在LED光源的成本和维护上相对高压钠灯来说相对较高。 4 LED光源在城市道路照明中推广和应用的建议
三、LED路灯在道路照明设计中的应用发展
由于LED灯具有节能环保、发光率高、寿命长等优点，非常适合在我国这样一个人口众多、地域辽阔的国家应用，目前我国经济的快速发展和国民生产总值的增长，为LED灯的广泛应用提供了经济支撑。LED路灯作为一种新兴的光源，被应用到生活当中，显示出了他自身独特的优势，但是前文已经提到LED路灯仍然具有价格较高、系统寿命段、照度不均匀等问题，日后LED灯的发展趋势是克服现在存在的质量问题，对其性能进行改进，争取使其在各个方面都能成为城市道路照明的最佳选择。LED在道路照明中的发展趋势如下：
3.1降低价格。价格较高成为制约LED发展的一大瓶颈，LED的价格远远高于传统的路灯，在性能相差不大、价格差距较大的情况下，没有城市愿意更换为LED。因此LED的发展趋势是加快技术的革新速度，降低生产成本，提高性价比，使大多数城市能够负担起更换为LED的费用。
3.2延长LED的使用寿命。LED要想在市场竞争中脱颖而出，延长使用寿命是必须要突破的技术问题。LED路灯具有整体性的特点，每一个元件的寿命终止都会导致LED的使用寿命的终结，要想延长寿命必须对每一个元件的性能进行改进。此外延长使用寿命还要求对灯具进行定期保养，清除灯具表面的灰尘，使LED的散热能够达到最大化。
3.3改善LED质量，提升性能。LED存在着照度有限，光源投射距离较近的问题，因此有必要采用先进技术，提高LED的照度。此外还要提高LED的光效，目前白光LED的发光效率已超过了70lm/W，比目前广泛应用在道路照明中的高压钠灯的100―120lm/W要低，而高压钠灯的光效仍在提高，LED要想在质量竞争方面胜出，就必须进一步提高自身光效。
3.4LED要走统一化和标准化道路。白炽灯等很多灯具都实现了标准化生产，对于LED来说这是一种必要的发展趋势。如果没有实现统一化和标准化生产，各个厂家生产的LED具有不同的构造，一旦灯具出现故障，将给维修在成很大的不便，只有实现了LED的统一化和标准化，才能实现LED的快速推广应用。
四、结语
LED照明灯的出现是照明技术的又一次重大改革，同时在照明领域中也是史无前例的重大发明。LED照明灯的广泛应用，充分发挥了其自身的绿色节能特性，不仅为人们带来了便利，同时也在一定程度上改善了周围的环境。随着照明技术的不断推进，LED照明灯也将更广泛的运用在人们的生产生活中，促进社会经济的发展。
参考文献
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[3] 孙振德.LED路灯替代高压钠灯路灯的经济可行性研究[J].照明技术与设计，2012，（3）.
论文作者:魏利茂
论文发表刊物:《基层建设》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/13
标签：路灯论文; 光源论文; 钠灯论文; 灯具论文; 高压论文; 道路论文; 较高论文; 《基层建设》2017年第7期论文;