【深度剖析】LED路燈的發展和應用

　　4.1 產品的標準化和通用性是大規模使用的基礎

　　目前推出的LED路燈，產品外觀、LED的發光顆粒的排布方式與數量、整流電路的外型尺寸和內部設計多種多樣。如：單管功率數量各異，1~5瓦不等；光分布情況各異，有蝠形、矩形、蝶翼型等；光學處理方式有自帶透鏡免二次光學處理和進行二次光學處理的；驅動器情況有專用驅動芯片IC和無電解電容；封裝情況有多芯片封裝和單科芯片封裝；技術線路情況有模、組式大功率、芯片集成式大功率、點陣式大功率等。電源裝配也有自帶一體化和外接電源兩種，散熱技術也各有千秋，這都給普及使用后的運行及維護工作帶來極大不便，也不符合市政公用設施標準化，通用化的設計原則。

　　我們認為，在今后的發展過程中，生產廠家應嚴格按照國家統一標準進行，確保產品在設備安全性和電氣性能方面安全可靠。同時，在城市照明領域得到應用的LED產品，必須對產品標準型、統一性提供以下保證。

　　如：對于同一個企業不同發展階段的產品之間，要保證主要電氣元件的標準性，統一性，避免因產品更新換代造成備品備件斷代；對于不同企業的產品之間，燈具主體，發光顆粒板、整流電路等主要電氣元件要依據國家標準，實現必要的標準性、統一性。

　　4.2 相應的國家標準是LED路燈市場健康發展的保障

　　LED的光電及熱學特性與傳統光源差異甚大，使現有LED的測量無法完全套用傳統照明光源的測量方法。目前LED無論在產品規格或測量上均缺乏適當的標準，使產品種類繁多，測量無標準，市場不規范，而產品的多樣性也導致企業不可能集中大規模生產。制定相關的LED標準已成為產業的迫切需求。而目前由全國照明電器標準化技術委員會“提出的普通照明用LED國家標準及行業標準”等在送審階段，預計將會陸續頒布實施。相關企業應進行新的市場定位和產品規劃，抓住新機遇，投入必要的質量保障手段。

　　4.3 光學設計、散熱是LED路燈面臨的主要技術問題

　　雖然大功率LED路燈研制發展的速度很快，但在應用中還不同程度的存在著瓦流明低、二次光效處理水平較低、系統光效較低、光衰快、壽命短、色溫偏差、光色不一、驅動器多故障等一系列問題。其中二次光學設計、散熱設計和電源穩壓器系統設計等主要技術問題，是提高發光效率和延長壽命的關鍵。

　　要真正充分發揮半導體光源的長處，LED的二次光學系統設計對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構比較麻煩。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路燈在機械結構、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。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、散熱及控制電源的設計。

　　應開發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芯片的發熱量大，在做成大功率燈具時的重要關鍵技術就是“散熱”。雖說發光效率越來越高，但LED芯片的發熱量仍然很大。PN結結溫每升高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，從而最終引起發光效率的降低和壽命的縮短。

目前各生產單位都采取了不同的散熱措施，多為采用整體式的、系統性的散熱設計理念，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、外部齒狀結構片、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