高壓鈉燈與LED燈

1、LED路燈與高壓鈉燈比較近年來，國內(nèi)LED照明應用發(fā)展迅速，很多廠家相繼推出了大功率LED路燈，并作為節(jié)能產(chǎn)品越來越多的應用于道路照明中，在目前大功率LED路燈真的可以取代傳統(tǒng)光源（主要是高壓鈉燈）了嗎？以下本人對大功率LED路燈的應用談談幾點看法：一、關于LED路燈的節(jié)電效果，在很多實用LED路燈取代高壓鈉燈的案例中，節(jié)電是一個重要的因素，但實際LED路燈并不比高壓鈉燈節(jié)電。從發(fā)光效率的比較，目前實際應用的大功率LED路燈的發(fā)光效率（80lm/W）遠低于高壓鈉燈（100138lm/W）,雖然LE混定向發(fā)光，燈具效率高于高壓鈉燈，但因發(fā)光效率底，LED路燈燈具綜合能效還是低于高壓鈉燈。在一些證

2、明LED路燈取代高壓鈉燈獲得節(jié)電效果的案例中，據(jù)分析，這些案例往往是原有路燈功率偏高（亮度嚴重超標）或燈具效率低、光源嚴重衰減狀態(tài)，以此作為LED路燈節(jié)電的依據(jù)并不科學。二、LED路燈的光色問題，目前大功率LED路燈基本上是采用5000K6000他溫的白光，作為道路照明光源，在視覺感覺上過分陰冷，同時遠視時眼睛的觀察能力會下降，在這方面的一些研究中證明，低于3000K的黃光或暖白光是比較適合道路照明的，因此日光色的LED路燈是不適合做路燈實用。三、LED路燈目前的成本還遠于高壓鈉燈，一款LED路燈目前價格在4000元8000元，甚至更高，一套進口品牌的高壓鈉燈（含燈具、成套電器光源）價格不超過

3、1500元，平均價格是LED路燈的四分之一不到。四、使用壽命比較，LED路燈標稱使用壽命是5萬小時以上，這是芯片的理想壽命，芯片的封裝、燈具散熱等因素都可能光衰減，還有驅(qū)動電路（以電子元器件為主）的壽命顯然也不能達到5萬小時。在曾經(jīng)試用的部分LED路燈中，就發(fā)現(xiàn)半個月不到，燈具的衰減已經(jīng)非常明顯。高壓鈉燈標稱壽命目前已經(jīng)超過2.8萬小時，實際應用34年問題不大，相比之下高壓鈉燈及配套電器的壽命要問題的多。對光源的維護，高壓鈉燈要輕易的多，可在現(xiàn)場直接更換光源電器，成本也較低。而對于LED路燈，我想可能廠家認為是免維護的，所以現(xiàn)場的維護就無法進行了。五、LED路燈的配光問題，目前LED路燈的配光

4、技術已經(jīng)有了很大發(fā)展，有些廠家已經(jīng)開發(fā)出二次配光系統(tǒng)，而不再是單純依靠芯片排列來配光，但綜合看，配光還不能做到完全合理，本人曾觀察一款燈具，在道路側的配光較亮，均勻度也滿足要求，但人行道側亮度明顯不足，SR值明顯不符合要求。目前開發(fā)出二次配光系統(tǒng)的產(chǎn)品還不是很多，在應用中可供選擇的好的LED路燈不多。六、LED路燈在產(chǎn)品規(guī)格方面缺少統(tǒng)一的技術標準，目前還沒有統(tǒng)一的LED路燈生產(chǎn)技術標準，每個廠家按自己的標準生產(chǎn)自己的產(chǎn)品，彼此間是很難通用的，另外LED路燈多芯片組裝工作的特性使芯片和燈具捆綁在一起，難以維護，維護時必須使用原廠產(chǎn)品。而高壓鈉燈由于技術標準的統(tǒng)一，燈具、光源、電器方面通用性較強，

5、不同廠家之間的產(chǎn)品是可以互用的，從維護角度考慮，這是非常重要，而維護對于路燈管理單位來說則又是重中之重，只有這樣才可以及時對熄滅路燈進行維護，保證高的亮燈率（上級部門對路燈管理考核中最重要的一項內(nèi)容），同時大大降低維護成本?？梢哉f在目前的發(fā)展狀況，LED路燈是無法維護的，一旦出現(xiàn)故障時，只能整個燈具進行更換，除了高額成本外，而維護的時間也要大大延長，這對使用單位來說是非常不利的。2011年8月9日16:52:58來源：華強電子網(wǎng)作者：=摘要：目前，國內(nèi)外制作白光LED的方法是先將LED芯片放置在封裝的基片上，用金絲進行鍵合，然后在芯片周圍涂敷YAG熒光粉，再用環(huán)氧樹脂包封。樹脂既起保護芯片的作

6、用又起到聚光鏡的作用。從LED芯片發(fā)射出的藍色光射到周圍的熒光粉層內(nèi)經(jīng)多次散亂的反射、吸收，最后向外部發(fā)出。LED（藍）的光譜線的峰值在465nm處，半值寬為30nm。關鍵字：LED路燈,城市照明,高壓鈉燈我國的LED路燈因商機龐大而被受LED路燈廠家重視。路燈是城市照明的重要組成部分、傳統(tǒng)的路燈常采用高壓鈉燈,高壓鈉燈整體上光效低的缺點造成了能源的巨大浪費，因此，開發(fā)新型高效、節(jié)能、壽命長、顯色指數(shù)高、環(huán)保的路燈對城市照明節(jié)能具有十分重要的意義。當今LED路燈特點：大功率LED路燈與常規(guī)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

7、高效白光二極管，發(fā)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(fā)光的高效固態(tài)光源，在一定的正向偏置電壓和注入電流下，注入P區(qū)的空穴和注入N區(qū)的電子在擴散至有源區(qū)后經(jīng)輻射復合而發(fā)出光子，將電能直接轉(zhuǎn)化為光能。LED作為路燈的光源，它和傳統(tǒng)路燈光源比較有許多優(yōu)點。1、LED路燈本身具有光的指向性，沒有光的漫射，保證光效；2、LED路燈有獨特的二次光學設計，將LED路燈的光照射到所需照明的區(qū)域，即路面，進一步提高了光照效率，達到節(jié)能目的；3、LED的光源效率目前已達100lm/W,而且還有很大的發(fā)展空間，理論值能達到250lm/W。而高壓鈉燈

8、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；4、LED路燈的光顯色性比高壓鈉燈高，高壓鈉燈顯色指數(shù)只有23左右，而LED路燈顯色指數(shù)可達到75以上，從視覺心理角度考慮，達到同等亮度，LED路燈的光照度平均可以比高壓鈉燈降低20%以上（參照英國道路照明標準）；而且，在中間視覺水平下，人眼在高色溫環(huán)境里比低色溫環(huán)境更容易辨別事物，避免了某些危險狀態(tài)的發(fā)生；5、LED路燈的光衰小，一年的光衰不到3%,使用10年仍達到道路使用照度要求，因此，LED路燈在使用功率的設計上可以比高壓鈉燈低；6、LED路燈可以自動調(diào)光，能實現(xiàn)在滿足不同時段照明要求，最大可能的降低功率，節(jié)省電能；

9、7、LED是低壓直流器件，驅(qū)動單顆LED的電壓為安全電壓，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場所。直流的特點使LED特別適合與太陽能、風電進行結合；8、每個單元LED晶粒只有很小體積，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變、易震的環(huán)境；9、壽命長：理論壽命能使用5萬小時以上；10、LED可以進行頻繁的開關而不用擔心其損壞；11、安裝簡便：直接將LED路燈燈頭安裝于燈桿替換原有的鈉燈燈頭；12、散熱控制出色：能將LED結點溫度降到70C以下，隨著技術的發(fā)展，結點溫度還在進一步下降，結點溫度越低，理論上LED芯片壽命就越長；13、質(zhì)量可靠：電路電源全部采用高質(zhì)量元器件，每

10、顆LED都有單獨過流保護及串并聯(lián)保護，就算一顆損壞，也不會導致其他LED芯片失效；14、LED光源不含有害金屬汞，不像高壓鈉燈或金屬鹵化物燈在報廢時對環(huán)境造成危害。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(fā)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(jù)以上的觀點逐一進行分析：1 .發(fā)光效率問題目前來說，LED的發(fā)光效率從數(shù)字上來看的確不如高壓鈉燈。LED現(xiàn)在的光效一般在6

11、575lm/w,而且隨著技術的發(fā)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20002500K,而LED的色溫較高，可以達到35004500K以上。另外高壓鈉燈的光線是向四處發(fā)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(shù)差，只有23左右，感覺昏暗；而LED的顯色指數(shù)高，可以達到7580。路面明亮，感覺舒適。所以從實際的發(fā)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(jīng)過二次光學設計，會有所損

12、失），到達路面時的流明數(shù)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(shù)就只有7000流明。路面的照度大約為3040Lux,由于顯色系數(shù)的差別，LED的照度修正系數(shù)為2.35倍，高壓鈉燈的修正系數(shù)為0.94倍。所以135W的LED經(jīng)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28.237.6。二者相當。所以，135W的LED可以取代250W的高壓鈉燈，LED可以節(jié)能1.85倍，節(jié)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

13、學設計，使其光強分布圖呈蝙蝠形。3 .LED的光衰問題現(xiàn)在有的商家，為了降低成本，就采用幾百只05的小功率LED。然而這種小功率的LED的光衰是非常嚴重的，具光衰至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(xiàn)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(fā)光

14、最有效的元件是芯片，價格最貴的部分也在芯片?，F(xiàn)在的芯片的光效在6575lm/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(fā)展到很高的水平，那么使用芯片的數(shù)量會比現(xiàn)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。未來LED路燈特點：LED路燈替換高壓鈉燈，是今后節(jié)能減排的一個趨勢。LED路燈要發(fā)展，我認為在以下幾個方面需要注意：1 .提高光通2 .弄好二次光學3 .解決散熱4 .模塊化A.光通的提高還需要從大功率的LED的外延技術、芯片工藝等基礎層次進一步提升。目前，國內(nèi)外制作白光LED的方法是先將LED芯片放置在封裝的基片上，用金絲進行鍵

15、合，然后在芯片周圍涂敷YAG熒光粉，再用環(huán)氧樹脂包封。樹脂既起保護芯片的作用又起到聚光鏡的作用。從LED芯片發(fā)射出的藍色光射到周圍的熒光粉層內(nèi)經(jīng)多次散亂的反射、吸收，最后向外部發(fā)出。LED（藍）的光譜線的峰值在465nm處，半值寬為30nm。LED發(fā)出的部分藍色光激發(fā)黃色的YAG熒光粉層，使其發(fā)出黃色光（峰值為555nm）,一部分藍色光直接或反射后向外發(fā)出，最終達到外部的光為藍黃二色光，即白光。芯片倒裝技術（FlipChip）可以得到比傳統(tǒng)的LED芯片封裝技術更多的有效出光。但是如果不在芯片的發(fā)光層的電極下方增加反射層來反射出浪費的光能，則會造成約8%的光損失。所以底板材料上必須增加反射層。芯

16、片側面的光也必須利用熱沉的鏡面加以反射，增加器件的出光率。而且在倒裝芯片的藍寶石襯底（Sapphire）與環(huán)氧樹脂導光結合面間應加上一層硅膠材料以改善芯片出光的折射率。經(jīng)過光學封裝技術的改善，可以大幅度的提高大功率LED器件的出光率（光通量）。B.LED照明器具進行優(yōu)化設計，提高LED的使用質(zhì)量。因此研究大功率LED光源二次光學配光設計，滿足大面積投光和泛光照明配光需求尤為迫切。通過二次光學設計技術，設計外加的反射杯與多重光學透鏡及非球面出光表面，可以提高器件的取光效率。傳統(tǒng)光源照射方向為360,燈具依靠反射器將大部分光線反射到特定方位，只有40%左右的光是直接透過玻璃罩到達路面的，其他的光是

17、通過燈具反射器再投射出燈具的，燈具的反射器的效率一般僅為50%60%,所以有60%左右的光輸出在燈具內(nèi)，是在損失了30%40%后再投射到路面上的。光源光輸出的很大一部分被限制在燈具內(nèi)部發(fā)熱消耗掉。LED燈的絕大部分光線都是前射光，可以實現(xiàn)95%的光效，這是LED區(qū)別于其他光源的重要特性之一，如果不能將這一特性很好利用，會使LED的優(yōu)勢大打折扣。大多數(shù)大功率LED燈由于是多個LED芯片拼裝，要將這么多光源照到不同方向，我們充分發(fā)揮芯片整體封裝的特點，采用透鏡加以解決，通過光學設計，根據(jù)不同需要，配備不同凸面曲線，依靠透鏡來將光線分配到不同方向，保證出光角度大的可以達到120160,小的可以將光線

18、聚集在30以內(nèi)，透鏡一旦定型，在生產(chǎn)工藝保證的前提下，同種燈具的配光特性也就達到了一致。完全可以通過經(jīng)過多次試制，不斷地總結經(jīng)驗，能夠使LED路燈達到道路照明標準要求的蝙蝠翼光型。目前隧道燈、路燈和一般照明燈已達到各自應用場所的照明要求。C.散熱是LED路燈需要重點解決的問題。眾所周知，LED是個光電器件，其工作過程中只有15%25%的電能轉(zhuǎn)換成光能，其余的電能幾乎都轉(zhuǎn)換成熱能，使LED的溫度升高。在大功率LED中，散熱是個大問題。例如，1個10W白光LED若其光電轉(zhuǎn)換效率為20%,則有8W的電能轉(zhuǎn)換成熱能，若不加散熱措施，則大功率LED的器芯溫度會急速上升，當其結溫（TJ）上升超過最大允許溫度時（一般是150c）,大功率LED會因過熱而損壞。因此在大功率LED燈具設計中，最主要的設計工作就是散熱設計。由于LED路燈亮度要求高，使用環(huán)境比較苛刻，如果散熱解決不好，會迅速導致LED老