路灯照明工程中LED灯具的应用趋势探索

路灯照明工程中LED灯具的应用趋势探索

于祥明

通化市市政工程管理处

摘要：经济社会的发展，推动着城市化水平的提高。城市化的飞速发展，路灯照明工程也相应有了显著的进步。在能源资源日益趋紧的局势下，作为路灯照明工程的重要组成部分之一，发展LED灯照明更为健康、节能、高效和环保。综合LED路灯的使用现状，本文意在简要阐释LED灯具在路灯照明工程中的独特优势，并且尝试探索了LED灯具与高压钠灯相比存在的不足，并且对此提出一些改进方案，以期为其现实应用提供建设性的建议。

关键词：路灯照明工程；LED灯具；应用趋势

当下，能源资源日益趋紧，环境问题愈演愈烈，为了更好地节约资源、保护环境，节能减排的各种项目纷纷推出。作为城市照明工程的关键部分之一，路灯所起的作用十分重大。长久以来，路灯都采用高压钠灯，但是其光效很低，造成资源浪费严重。与之相比，LED路灯照明却存在着很大优势和巨大的开发潜力。故而，在未来要加大对LED路灯开发的资金与技术投入，推动LED路灯照明的普及，从而保证城市照明做到节能高效。

一、当前用于路灯照明工程LED灯具的特征

与常规高压钠路灯相比，大功率LED路灯灯具具有许多特点。由于大功率LED路灯的电源是低压直流电，使用的是高效率白光二极管，由黄色荧光粉与蓝光LED合成，在电能微弱的情况下，也能够发光。LED路灯灯具的光源具有以下的特点：

（一）LED路灯只存在光的指向性，而没有光的漫射，从而能够保证光效，也使得能源资源得到了充分利用。

（二）LED路灯具有独特的二次光学设计，有利于确保在固定的范围内高效地照射LED路灯灯光，光照效率提高了，也就促进了能源的节约。

（三）对于高压钠路灯来说，增加功率是提高发光效率的前提条件。尽管LED灯光源效率已经很高了，但是依照理论来看，LED路灯的光源效率还有很大的升级空间，因此，LED灯总体光效更好。

（四）与高压钠灯相比，LED路灯光显色性更高，一般来说，LED灯其显色指数高出高压钠灯三倍以上。从视觉心理角度分析，对于亮度的等级需求是相同的，LED灯相对于高压钠灯来说需要的光照度更低[1]。此外，在中间视觉水平条件下，人们对于事物的辨别更为方便，能有效减少交通事故的发生，加强对社会安全的保障。

（五）LED灯具使用寿命相对较长，普遍能达到5万多个小时。

二、路灯照明工程中LED灯具使用存在的不足之处

尽管LED灯具的优势十分明显，但是仍然存在许多难以忽视的问题，并不能完全占据高压钠灯的市场，其薄弱之处主要包含以下几点：

（一）相对来说，LED灯具的发光效率低于高压钠灯

在理论上看，LED灯具的发光效率确实较低，但是科技的进步，使得LED光效在稳步提高[2]。高压钠灯的光效相对较高，然而以黄色为主要光谱的高压钠灯，色温较低，而LED色温则比较高；此外，高压钠灯的光线向四面八方发射，导致路面上很多地方无法获得光照。与此同时，高压钠灯显色指数差，给人造成心理上的不明亮感；但是LED灯的显色指数较高，从而提高人们心理上的明亮感。总体来说，LED灯的发光效果更为突出。

（二）LED采用集中照射，造成均匀度不佳

对于这种状况，必须采取二次光学设计。只有这样，才能改变集中照射的状况，使得光的强度能够根据蝙蝠形态分布[3]。

（三）LED光的衰弱问题

造成这一现象的原因是不法商家使用的LED功率太小，以便达到最大限度节约成本的目的。但是功率的降低会导致光衰问题。基于此，生产过程中，要保证LED的功率，避免光衰问题的出现。

三、路灯照明工程中LED灯具的发展趋势

随着时代进步，科技水平会不断提升，LED路灯技术也将进入新的发展阶段，用LED等取代高压钠灯，已经成为时代发展的必然态势，这符合构建生态文明的理念。LED灯的技术进步，主要通过提高光通、解决二次光学设计与散热问题、实现模块化等途径来实现，笔者在下文展开详细阐述。

（一）如果要实现提高光通的目标，必须提升芯片工艺与外延技术。当前，制作白光LED时，通常是在封装基片上设置LED芯片，其次键合金丝，再将荧光粉在芯片周围涂抹，最后包裹一层环氧树脂。树脂的作用一方面在于保护芯片，另一方面在于充分发挥聚光镜的作用。荧光粉层的作用在于散射芯片发出的蓝色光，然后发散到外面。LED发射的蓝光能够激发荧光粉层的黄色光，使黄色光发射出来，蓝色光中的一部分可能是直接发出的，还有可能出现了反射，最终以白光形式发出[4]。如果没有在芯片发光层电极的下方增加发射层，就会难以将浪费的光能反射出来，造成能源浪费。基于此，必须要把反射层设置在底板材料上。此外，为了改善芯片的折光率，还必须把一层硅胶材料设置在倒装芯片的蓝宝石衬底及环氧树脂导光结合面。

（二）对LED照明器具进行优化设计

为了满足大面积投光的需求，要优化大功率LED光源的二次光学配光设计。传统光源是对整周的方向照射，反射器大部分光纤照射固定位置，通过玻璃罩直射地面的光只有百分之四十，灯具反射器通过了大部分光。但是灯具反射器效率很低，因此大量的光被损失了。采用二次光学设计技术，把反射杯与非球面出光表面加上，设备的取光率就会显著提升。在LED灯中，主要光线是前射光，光率高达95%，这一优势应该充分利用。由于LED等基本上是拼装了多个芯片，从而方便向各个方向发射光源，芯片整体封装的优势得到充分发挥。在光学设计中，把不相同的涂面曲线安装在透镜上，透镜就能往不同方向进行光纤分配，扩大出光角，提高配光性能。

（三）安装与维修的模块化

当前，高压钠灯在路灯照明中的应用更为普遍，内部的镇流器通常不会损坏，只有在光源出现问题时路灯才会不亮，更换了光源，路灯仍然能正常运转。相比之下，LED路灯的内部部件较多，任何一个部分出了问题，都会导致照明出现问题。在现场，难以对LED灯运转失灵的原因进行正确的判断，需要将其返厂，才能开展维修[5]。对于这种状况，需要将模块化引入LED路灯。模块化的引入，通过插接就能够实现更换光源和电气的目的。一旦出现故障，工人就能对损坏原因进行排查并且开展维修工作。

结语：

研究表明，与传统的高压钠灯相比，LED灯在路灯照明工程中的优势十分明显，如LED灯的寿命更长、节约能源资源、光效相对较高等等。但是，因为LED灯自身的一些弱点没有得到合理的解决，所以LED路灯照明的普及工作还有待于慢慢展开[6]。通过技术进步开展LED路灯照明设施改进，例如提升大功率LED灯的芯片技术与外延工艺，对LED照明器具进行优化设计以及加强LED路灯安装的模块化，LED路灯照明工程必然能够有效提高能源资源利用效率，进一步节约资源、改善环境，为促进生态文明社会的构建做出贡献。

参考文献：

[1]戴强钦.照明灯具若干技术问题分析[J].硅谷,2014(8):152-152,148.

[2]蔡哲.浅谈LED节能灯在城市路灯系统中的应用[J].建筑工程技术与设计,2015(21):1902-1902.

[3]陈彪彪,吕桂红.白光LED路灯的应用及分析[J].中国科技纵横,2015(6):79-79,81.

[4]陈宾,黄双华,汪杰等.浅谈LED节能灯在城市路灯系统中的应用[J].四川建筑,2015(2):271-272.

[5]杨正庆.LED路灯工程后期管理的分析[J].建筑工程技术与设计,2014(36):1173-1173.

[6]杜俊盟,夏菁,杨庆庆等.LED照明系统散热技术之解析[C].//2014中国道路照明论坛论文集.2014:134-140,22.