LED路燈技術發展現狀及未來發展方向探討
摘要: 大功率LED路燈與常規高壓鈉燈路燈不同的是,大功率LED路燈的光源采用低壓直流供電、由GaN基功率型藍光LED與黃色熒光粉合成的高效白光二極管,發光二極管(LightEmittingDiode,簡寫為LED)是基于半導體PN結形成的用微弱的電能就能發光的高效固態光源,在一定的正向偏置電壓和注入電流下,注入P區的空穴和注入N區的電子在擴散至有源區后經輻射復合而發出光子,將電能直接轉化為光能。
但是,最近聽到不少專家學者的意見,認為LED作為路燈來取代高壓鈉燈在技術上還不成熟。主要的理由有以下幾點:
1、LED的發光效率無法和高壓鈉燈相比;
2、LED的照射過于集中,其照射的均勻度差;
3、LED路燈的光衰嚴重,壽命不長;
4、LED路燈本身自重過重,不利于安裝,防風;
5、LED路燈造價過高,無法普及;
我們根據以上的觀點逐一進行分析:
1.發光效率問題
目前來說,LED的發光效率從數字上來看的確不如高壓鈉燈。LED現在的光效一般在65~75lm/w,而且隨著技術的發展,LED的光效每年都在提高,而高壓鈉燈可以達到125lm/w。但是,高壓鈉燈的光譜比較集中于黃色,它的色溫比較低,只有2000~2500K,而LED的色溫較高,可以達到3500~4500K以上。另外高壓鈉燈的光線是向四處發射的,有很大一部分光無法到達路面。
還有,高壓鈉燈的顯色指數差,只有23左右,感覺昏暗;而LED的顯色指數高,可以達到75~80。路面明亮,感覺舒適。所以從實際的發光效果來看,LED反而可以比高壓鈉燈高出很多。135W的LED可以取代250W的高壓鈉燈,或300W的水銀燈。135W的LED,其輸出光通量大約只有7020流明(經過二次光學設計,會有所損失),到達路面時的流明數仍為6500流明,而路面的平均照度可以達到16Lux(12m高桿)。250W高壓鈉燈的輸出光通量為20,000流明。但到達路面的流明數就只有7000流明。路面的照度大約為30~40Lux,由于顯色系數的差別,LED的照度修正系數為2.35倍,高壓鈉燈的修正系數為0.94倍。所以135W的LED經過修正以后地面的照度為37.6Lux,而高壓鈉燈的修正后的照度為28.2~37.6。二者相當。所以,135W的LED可以取代250W的高壓鈉燈,LED可以節能1.85倍,節能效率約為50%。
2.照射均勻度問題
的確,如果不進行二次光學設計,LED的照射是比較集中,所以一定要進行二次光學設計,使其光強分布圖呈蝙蝠形。
3.LED的光衰問題
現在有的商家,為了降低成本,就采用幾百只φ5的小功率LED。然而這種小功率的LED的光衰是非常嚴重的,其光衰至80%的壽命只有1000小時。所以,作為需要長期使用的路燈是絕對不能允許采用這種小功率LED的。作為大功率LED,其光衰就要好很多。
4.LED路燈的重量問題
LED路燈,在和高壓鈉燈的替換過程中,為了防止LED路燈燈頭過重,一些LED路燈廠家盡可能的在減少led燈頭的重量。
從原來的單個燈頭約30公斤左右,降到了現在的10多公斤。重量的減輕還有進一步下降的趨勢。
5.LED路燈造價過高,無法普及
LED路燈是由很多部分組成的,而其中發光最有效的元件是芯片,價格最貴的部分也在芯片。現在的芯片的光效在65~75lm/w,但是各大芯片廠商都在研制更大光效的芯片。試想一下,隨著科技的進步,光效一旦發展到很高的水平,那么使用芯片的數量會比現在的少,而且芯片的價格也會同時下降。到那時,LED路燈整體價格也會下降。
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