LED路灯未来应用探讨

全球总路灯数高达1.2亿盏~1.3亿盏,其中美国约1,000万盏,中国大陆则是有1,500万盏,台湾地区则有130万盏,并且路灯的数目正逐年增加的态势,所耗费的电力能源与资源相当惊人。



目前,世界还有许多类似中国的国家电力供应还不足,同时再加上绿色节能之风在国际上盛行,许多政府把路灯节能放到了议事日程。传统的高压纳灯虽然已经比普通的白炽灯节约电能,但是采用高压纳灯的路灯,仍然在消耗着巨大的电能。于是人们尝试用LED路灯作为照明光源,虽然LED的好处是环保、节能,LED灯用在家庭及一般用途为3瓦特到20瓦特在技术上没有太大的问题。但若是用在飞机场、运动场、公路或街道需要50瓦~300瓦的高功率时,在可达到足够的亮度,却产生高热的问题。由高热问题引起的光衰现象,严重影响着LED路灯的寿命和发光效率。

一、全球LED路灯应用情况

1. 2005年Philips宣称于荷兰Dutch town of Ede安装全球首批LED路灯,这些路灯每个光学模组包含18个白光和黄光LED,因此将使路灯能根据季度节和夜晚时间的不同发出柔软或明亮光线。此外,Philips的LED路灯在包含2个光学模组下,光照范围为4米,且在离地8米情况下,到地面亮度为10 lux。

2.英国林肯城市由于使用LED交通号号誌后每年节省了30,000美元,认为若使用LED路灯势必将节省更多的费用。因此于2006年英国林肯(Lincoln)提拨74.5万美元交由Lincoln Electric System (LES)作LED路灯试验,期望在使用LED路灯后可以节省20%的电费。

3.LED路灯使得加拿大多伦多(Toronto)更明亮、更环保。此示范计画主要目的为节省电费支出以及减少温室气体的散发。多伦多有16万盏路灯,若将其全部改为LED路灯,则预计每年将节省6亿美元的电费支出以及减少1.8万吨温室气体散发,等同于约3,600辆汽车从街上消失。

4.美国北卡州的Raleigh和Cree携手,从公有停车场着手,打造第一座LED City,市民对于LED所呈现的照明品质,看法更趋正面,认同度约提升了3倍。宣示成为美国第一个LED城市的愿景下,Raleigh和Cree将持续携手合作,在未来的18个月,为路灯、人行道照明、建筑照明和其他各种LED可应用的范围内,打造名副其实的LED City,将行之有成的节源和环保成果树立典范,带动其他城市的跟进。

二、LED路灯的种类

目前的路灯光源一般采用水银灯和高压纳灯为照明光源,多数路灯为单点光源,即由单只发光体加上反射罩组成。相比之下,LED路灯光源一般采用一颗或数颗大功率LED作为照明光源,多数路灯为多点光源,因为单灯LED很难做到较高的功率。LED路灯最大的优点是节能环保。与传统的高压钠灯相比,这种新型大功率LED路灯可节约80%的电能;同时,由于这种新型光源不含汞、铅等有害物质,并且没有诸如紫外线等有害辐射,避免了对环境的二次污染。

针对不同的应用场合和使用要求,LED路灯可以分为:单灯LED路灯、多灯LED路灯、环形广场路灯、大功率LED路灯及太阳能LED路灯等多种形式。以目前的技术来说,现在最先进的LED路灯仍然不能替代目前的主流路灯,因为LED路灯在应用中还存在着许多问题没有解决。

三、目前LED路灯应用存在的问题

1.无论是单点还是多点光源的LED路灯都存在着散热难的问题。
一盏采用250W高压纳灯的路灯,由于技术较成熟,散热控制的很好。即使工作5000个小时后,光衰仍然较小,发光效率还可以达到70%以上。以目前的技术,相同条件下大功率LED路灯,由于散热问题不易解决,光衰较大,发光效率会下降到30%,如果想用加大电压电流的方法提高光效,很容易造成LED芯片损毁的现象。

2.LED路灯造价较高,不利于推广普及
虽然有些公司透过技术手段,初步解决了LED路灯的散热问题,但是过高的价格和过重的灯头仍然会阻碍LED路灯的普及。如:100W的高压纳灯成本在50元新台币左右,而100W的LED路灯成本则高于5000元新台币。并且以目前的技术,LED路灯尚未会达到理论的10万小时之久。

3.LED路灯射程短、显示指数低。
即使解决了散热难题和高成本问题,LED路灯还要面临解决LED灯射程短和显色指数低的问题。多LED的方法只能提高亮度,并不能加长光照距离。所以LED的灯,由于光线比较发散,就算采用了很好的聚光调节,其照明距离也不过几十米!主要用于近距离的照明,性能还没达到能完全取代白炽灯泡的地步,成本也是非常高昂的。显色指数低会造成色彩还原能力差,容易造成视觉的误差和判断失误。这点不解决,做为交通辅助的LED路灯会引发许多交通事故,造成不必要的损失。

4.大量品质差、亮度低、寿命短的LED路灯充斥市场
LED路灯相比较高压纳灯存在着,品质好的LED照明产品可能有4万~5万小时的寿命,品质差的5千小时都没有,这也是目前LED行业价格相差很大的原因。大量的偽劣产品影响了人们对LED路灯的认同,影响了LED路灯的普及。

四、创新才是LED路灯发展的内驱力

无论是技术的创新还是外在创新,都会为LED路灯的普及提供内驱动。大家知道,路灯属于公共工程,政府为主要购买者。目前以政府驱动为照明应用之切入点,短期内考虑产品品质及稳定性,初期LED路灯将以辅助道路及公园巷道为主要应用市场。因为低照度的LED路灯用在公路上,由于射程短,光线照不远,虽然近距离看的时候觉的很亮,其实不然。公路两边的高杆灯一般都有5、6米高,LED照在路面上已经是没什麼光了,如果用在公园和小路上,亮度要求不高的地方,装不是很高的路灯还可以。这种场所最好是应用太阳能LED路灯,不但没电的时候都可以点两到三天,并且节省电费。我们还可以采用传统光源和LED结合的方法,上半夜用传统光源照明,下半夜人少的时候用LED光源照明,达到亮度与节能的平衡。

儘管目前LED路灯的应用还有许多局限性,但是随着科学技术的发展,人们观念的转变,解决LED路灯的所有问题也不是不可能的。相信在不久的将来,绿色照明的LED路灯替代传统高压纳灯指日可待。

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