LED防爆道路燈 太陽(yáng)能LED防爆道路燈 太陽(yáng)能LED防爆馬路燈

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目前大功率白光LED的光效已超過(guò)100lm/W，科銳（Cree）、歐司朗（Osram）光電半導(dǎo)體等公司的大功率白光LED的實(shí)驗(yàn)室水平早在2009年年初就達(dá)160lm/W。根據(jù)美國(guó)能源部（DOE）預(yù)測(cè)，到2020年前后，大功率LED商業(yè)產(chǎn)品的光效可以達(dá)到165lm/W，實(shí)驗(yàn)室樣品光效可以達(dá)到230lm/W。到2020年之后，LED光效基本不再會(huì)有大的提高，將進(jìn)入一個(gè)遲緩期。
在道路照明方面，高壓鈉燈因?yàn)槠涔庑Э蛇_(dá)到120lm/W而占主導(dǎo)地位。但是，隨著LED光效的不斷提高，高壓鈉燈路燈的壟斷地位岌岌可危。目前在次干道上使用的150W以下的LED路燈，已體現(xiàn)出明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

傳統(tǒng)路燈光源一般向整個(gè)空間發(fā)光，但需要路燈照亮的只是行車和行人的路面，因此在路燈燈具設(shè)計(jì)時(shí)，為了盡可能地使燈光均勻并集中地投射到路面上，需要使用曲面反射器來(lái)收集光線，使其向所需要的方向照射。在光線傳播過(guò)程中，由于光源的阻擋和反射面的吸收而損失，致使路燈的出光效率僅為65%~70%。反觀LED路燈，因其具有良好的方向性，在采用二次光學(xué)透鏡時(shí)，燈具效率可達(dá)80%左右。如果再進(jìn)行三次光學(xué)設(shè)計(jì)，燈具的出光效率可達(dá)85%~90%。
表1列示了某一400W的高壓鈉燈與一盞250W的LED路燈燈具效率及路面利用率等參數(shù)比較。
表1400W高壓鈉燈與250W的LED路燈參數(shù)比較
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事實(shí)證明，用配光科學(xué)合理的100W的LED路燈替代次干道上使用的250W的高壓鈉燈路燈，不僅能達(dá)到道路照明標(biāo)準(zhǔn)要求的平均照度，而且均勻度也得到大幅提高。而高壓鈉燈路燈的平均照度局部區(qū)域可能較高，但均勻度卻很差。由此可見(jiàn)，LED路燈具有相當(dāng)大的節(jié)能空間。
高強(qiáng)度放電（HID）燈路燈，一般只能在小范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)光，而LED路燈可以實(shí)現(xiàn)從0%~100%范圍內(nèi)的調(diào)光控制，可以根據(jù)環(huán)境光照和交通狀況靈活調(diào)節(jié)光輸出，在保證照明需求的情況下降低不必要的能耗。由此可見(jiàn)，對(duì)于占總照明用電量約為15%~20%的道路照明來(lái)說(shuō)，大規(guī)模地推行LED路燈，對(duì)于節(jié)能降碳具有重要意義。
（2）使用壽命長(zhǎng)
路燈的壽命直接影響整個(gè)道路照明的維護(hù)成本。目前高壓鈉燈的壽命一般為2萬(wàn)小時(shí)左右，道路照明用高壓鈉燈的使用壽命僅約5000小時(shí)，而大功率LED的壽命一般達(dá)5~7萬(wàn)小時(shí)。
高壓鈉燈和LED的平均壽命定義是不同的。高壓鈉燈的平均壽命定義為“將一批受試光源樣品點(diǎn)燃至50%數(shù)量損壞時(shí)的時(shí)間”，而LED的平均壽命則是指“將一批受試樣品點(diǎn)燃至50%數(shù)量的光衰至70%的時(shí)間”。
若按高壓鈉燈的壽命定義來(lái)衡量LED，壽命為5萬(wàn)小時(shí)的LED則可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)；若按LED的壽命定義來(lái)衡量高壓鈉燈，壽命為2萬(wàn)小時(shí)的高壓鈉燈僅約1萬(wàn)小時(shí)。
當(dāng)然，LED的壽命并不是LED路燈的壽命。LED路燈的壽命是由LED光源壽命和驅(qū)動(dòng)電路的壽命共同決定的，而LED及其驅(qū)動(dòng)電路的壽命取決于燈具的散熱能力、電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其電子元器件的選擇等多種因素。從目前的技術(shù)水平看，LED路燈的壽命可以超過(guò)高壓鈉燈路燈。
（3）顯色性好
雖然在傳統(tǒng)光源中高壓鈉燈的光效最高，但其顯色性最差，顯色指數(shù)Ra僅約20。如此差的顯色性只能幫助人們察覺(jué)道路狀況，并不能幫助行人清晰辨別。而LED的顯色指數(shù)可達(dá)80左右，基本上接近自然光，對(duì)顏色的呈現(xiàn)更為真實(shí)，更能夠反映出物體本身的顏色。LED的高顯色性無(wú)疑有助于司機(jī)和行人識(shí)別目標(biāo)，在同樣的路面亮度下提供更好的通行條件。
（4）快速啟動(dòng)
白熾燈一點(diǎn)即亮，但實(shí)際上的啟動(dòng)時(shí)間約0.1~0.2秒。高壓鈉燈和金鹵燈等氣體放電燈從啟動(dòng)到穩(wěn)定光輸出需要幾十秒乃至十分的時(shí)間，在關(guān)閉后需等待3~6分鐘冷卻后方可啟動(dòng)。而LED的啟動(dòng)時(shí)間僅為幾十鈉秒（ns），也不存在重新啟動(dòng)的等待時(shí)間，LED燈具可以正常工作在連續(xù)開(kāi)/關(guān)狀態(tài)。
（5）便于光學(xué)設(shè)計(jì)
LED體積小，可以在半平面上定向發(fā)光，在燈具設(shè)計(jì)時(shí)可以將其近似視為是點(diǎn)光源，非常適合于采用透鏡或反射器來(lái)進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)，獲得比較理想的配光，實(shí)現(xiàn)較高的燈具效率。
（6）造型可塑性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)牢固
LED路燈燈具的造型可塑性強(qiáng)，可以通過(guò)造型設(shè)計(jì)來(lái)體現(xiàn)裝飾性和地方人文特色，增添美感和城市意象的附加價(jià)值。
LED是一種固態(tài)光源，不含玻璃和燈絲等易損壞部件。LED燈具通過(guò)合理設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)上可以做得非常牢固。
（7）低碳環(huán)保，尤其適合采用太陽(yáng)能光伏技術(shù)
高壓鈉燈等氣體放電燈含有汞等有害物質(zhì)，光源廢棄后會(huì)對(duì)環(huán)境和水源造成長(zhǎng)期嚴(yán)重污染。LED芯片及其封裝可以滿足歐盟RoHS指令要求，不含汞和鉛等有害物質(zhì)。LED廢棄后可以回收利用，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
LED直流驅(qū)動(dòng)之特點(diǎn)，尤其適合采用太陽(yáng)能光伏技術(shù)和風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)應(yīng)用于道路照明，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的節(jié)能環(huán)保照明。
（8）具有潛在總成本優(yōu)勢(shì)
目前LED路燈燈具單價(jià)比高壓鈉燈路燈高4倍以上。一盞250W的LED路燈功效相當(dāng)于400W的高壓鈉燈路燈，但前者價(jià)格為6000~8000元，后者僅為1500元。但是，LED路燈的高光效和長(zhǎng)壽命特點(diǎn)只要能夠充分發(fā)揮，可以依靠節(jié)約的電費(fèi)和維護(hù)費(fèi)用收回初始成本的差價(jià)。隨著LED路燈技術(shù)的逐漸成熟和初始成本的不斷降低，其在總成本上的潛在優(yōu)勢(shì)用不了多長(zhǎng)的時(shí)間就會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。
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、LED路燈目前存在的問(wèn)題
雖然LED路燈與傳統(tǒng)路燈比較具有一些優(yōu)勢(shì)，但由于LED路燈的發(fā)展時(shí)間很短，目前仍處于試驗(yàn)和探索階段，有一些LED路燈在示范應(yīng)用中出現(xiàn)了諸多問(wèn)題，并沒(méi)有達(dá)到人們預(yù)期的效果。
目前LED路燈存在的不同程度的問(wèn)題表現(xiàn)為：
（1）實(shí)際發(fā)光效率低于高壓鈉燈路燈，在照明效果上路面亮度偏低，均勻性差，“斑馬效應(yīng)”比較明顯，只能滿足照明級(jí)別比較低的道路，例如燈桿在8米以下的次干道。
（2）色溫過(guò)高，刺眼，無(wú)舒適感
（3）散熱性能差，溫升過(guò)高，致使光衰比較嚴(yán)重，可靠性變差。
（4）驅(qū)動(dòng)電源性能差，故障層出不窮，從LED路燈早期失效的情況下，有95%以上的故障都是由驅(qū)動(dòng)電路損壞所致。
（5）成本太高，一次性投入太大，成為推廣應(yīng)用的一大瓶頸。
（6）由于尚無(wú)統(tǒng)一的LED路燈技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家的產(chǎn)品通用性極差，維護(hù)十分困難。
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出現(xiàn)上述這些問(wèn)題的原因很多，既有技術(shù)層面上的因素，也有思維定勢(shì)等方面的影響。
事實(shí)上，LED路燈是一個(gè)系統(tǒng)工程。由于LED光源與高壓鈉燈本質(zhì)不同，在設(shè)計(jì)方法上LED路燈與傳統(tǒng)路燈是截然不同的。設(shè)計(jì)人員除了燈具的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)外，還需要對(duì)LED的性能有一個(gè)全面而深入的了解。有些路燈生產(chǎn)廠家在還不甚了解LED道路照明制作要求和特點(diǎn)的情況下，沿用傳統(tǒng)路燈設(shè)計(jì)思路來(lái)設(shè)計(jì)LED路燈，在造型上仍采用常規(guī)“蛇頭”外形，套用氣體放電燈的概念，認(rèn)為只要將一定功率的LED排放在燈座中就可以滿足路面照明要求。按照這樣的思路設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的LED路燈，不可能做到實(shí)用化。
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相比較于傳統(tǒng)的防爆路燈，LED防爆路燈的LED光源簡(jiǎn)而言之，主要有下面一些特點(diǎn)。1、LED路燈本身的特性——光的單向性，沒(méi)有光的漫射，保證光照效率。
2、LED路燈有獨(dú)特的二次光學(xué)設(shè)計(jì)，將LED路燈的光照射到所需照明的區(qū)域，進(jìn)一步提高了光照效率，以達(dá)到節(jié)能目的。
3、LED的光源效率已達(dá)110-130lm/W，而且還有很大的發(fā)展空間，理論值達(dá)250lm/W。而高壓鈉燈的發(fā)光效率是隨功率增加才有所增加，因此，總體光效LED路燈比高壓鈉燈強(qiáng);(這個(gè)總體光效是理論上的，實(shí)際上250W以上高壓鈉燈的光效高于LED)。
4、LED路燈的光顯色性比高壓鈉燈高許多，高壓鈉燈顯色指數(shù)只有23左右，而LED路燈顯色指數(shù)達(dá)到75以上，從視覺(jué)心理角度考慮，達(dá)到同等亮度，LED路燈的光照度平均可以比高壓鈉燈降低20%以上，(參照英國(guó)道路照明標(biāo)準(zhǔn))。
5、光衰小，一年的光衰不到3%，使用10年仍達(dá)到道路使用照度要求，而高壓鈉燈光衰大，一年左右已經(jīng)下降30%以上，因此，LED路燈在使用功率的設(shè)計(jì)上可以比高壓鈉燈低。
6、LED路燈有自動(dòng)控制節(jié)能裝置,能實(shí)現(xiàn)在滿足不同時(shí)段照明要求情況下最大可能的降低功率，節(jié)省電能。Spark智能LED路燈可實(shí)現(xiàn)電腦調(diào)光，分時(shí)間段控制，光線控制，溫度控制，遠(yuǎn)程控制，自動(dòng)巡檢等人性化功能。
7、LED是低壓器件，驅(qū)動(dòng)單顆LED的電壓為安全電壓，系列產(chǎn)品單顆LED功率都為1瓦，所以它是一個(gè)比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場(chǎng)所(例如：路燈照明、廠礦照明、汽車照明、民用照明等)。
8、每個(gè)單元LED小片只有很小體積，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境。
9、壽命長(zhǎng)：能使用5萬(wàn)小時(shí)以上，提供三年的質(zhì)量保證。不足之處就是電源的壽命得不到保證。
10、光效高：采用≥100LM以上的芯片，相對(duì)于傳統(tǒng)高壓鈉燈能節(jié)能75%以上。
11、安裝簡(jiǎn)便：無(wú)需加埋電纜無(wú)需整流器等，直接將路燈燈頭安裝于燈桿接上或者將光源嵌套原有燈殼。
12、散熱控制出色：夏天溫度控制在45度以下，并采用被動(dòng)散熱方式，夏天的散熱保障不足。

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