摘 要：本文通过路灯发展史引出LED光源作为路灯照明的发展趋势，阐述了其作为路灯照明的优势，描述了它在路灯照明中应用现状，剖析了目前LED光源存在的缺点，并对其发展前景进行了展望。

关键词：LED  路灯  照明

一、引言

路灯是城市照明的重要组成部分。从17世纪中后期出现用于道路照明的油灯到19世纪初的煤气灯，再到1879年，美国人C.F.布拉什研制成实用的碳弧路灯，在美国克利夫兰(Cleve-land)正式投入使用，并很快在其他城市得到推广，由此开始了路灯使用电光源的历史。

目前，广泛应用于城市路灯照明的是高压钠灯。随着国内掀起的城市亮化、美化工程热潮，道路条件改善及国内城镇高级公路里程的增加，户外道路照明工程量大幅增加。根据统计，城市户外照明在我国照明耗电中占30%的比例。但在能源短缺的形势下，环保节能已经成为一种共识。为了达到节能的目的，寻找更为高效的照明光源是城市路灯照明的发展方向，LED光源作为一种新型照明光源走进人们的视野。

二、LED光源作为路灯照明的优势

大功率LED路灯与常规高压钠灯路灯不同，它采用低压直流供电、由GaN

光LED与黄色荧光粉合成的高效白光二极管。发光二极管(LightEmittingDiode,简写为LED)是基于半导体PN结形成的用微弱的电能就能发光的高效固态光源，在一定的正向偏置电压和注入电流下，注入P区的空穴和注入N区的电子在扩散至有源区后经辐射复合而发出光子，将电能直接转化为光能。与传统路灯照明相比，LED路灯具有以下优点：

第一，LED 是一种半导体二极管，无明显的失效机理，它的寿命非常长，理论寿命可达10万小时。在泛光照明应用中，通常约定LED输出光通量衰减到初始值的70%时即为寿命终点，LED路灯的光衰小，一年的光衰不到3%，使用10年仍达到道路使用照度要求，照此现有LED寿命也有5万小时，可大幅减少维护工作，节约运行成本。而高压钠灯光衰大，一年左右已经下降30%以上，寿命是约12000 小时。

第二，LED 的基本结构是一块电致发光的半导体材料，放置在一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，其结构既不象白炽灯有玻璃泡、灯丝等易损坏部件，也不象荧光灯有体积大的灯管和附件，它是一种全固体结构，能经得起震动、冲击而不至损坏，而且体积也相对较小，重量也轻，成本低。

第三，白光LED 的光色比高压钠灯好。在中间视觉水平下，人眼在高色温环境里比低色温环境更容易辨别事物。白光LED 的显色性也比高压钠灯好很多，高压钠灯的显色指数只有20 右左，而白光LED 可以达到65~80。从视觉心理角度考虑，达到同等亮度，LED路灯的光照度平均可以比高压钠灯降低20%以上。

第四，LED 能实现较完美的调光功能。LED响应迅速，能在连续开关闪断状态工作，轻松实现0~100%调光。我们可以通过以减小工作电流的方法来调光。也可以采用脉冲宽度调节的方法来，通过调节电压的占空比和工作频率，能够有效调节LED 的发光强度。

第五，LED 光源高效节能。LED路灯本身的特性——光的单向性，没有光的漫射，保证了光照效率。而且LED路灯有独特的二次光学设计，将LED路灯的光照射到所需照明的区域，进一步提高了光照效率，以达到节能目的。一个150W的LED路灯相当于一个300W的高压钠灯的光效，节能效果显著。

第六，LED 光源安全、环保。LED是低压器件，驱动单颗LED的电压为安全电压，系列产品单颗LED功率都为1瓦，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所（例如：路灯照明、厂矿照明、汽车照明、民用照明等）。而且不含有害金属汞，不象高压钠灯或金属卤化物灯在报废时对环境造成危害。

最后，LED 光源的安装、维修也非常方便。可以最大限度的利用现有的路灯照明系统，只把LED光源安装在原有的灯座上就可以了。

综合上述原理，大功率LED路灯的节能效果显著，代替高压钠灯可节电60%以上。相对于传统路灯，LED路灯维护成本极低，经过比较，不到2年即可收回全部投入成本。

三、LED光源在路灯照明中应用现状

良好的路灯照明可以为行人和行车在夜间、阴天、雾天等提供适当的亮度，使驾驶员能提前看到道路的方向诱导；可以带给行人和行车安全的感觉，抑制犯罪，提高治安；可以使城市美观等。据有关资料显示：按运行公里加权计算，在美国夜间高速公路交通事故死亡率约为白天的2.5倍，在英国约为1.8倍。交通工程学家通过对道路夜间照明和夜间交通事故的关系研究，认为道路设置照明设施能有效降低交通事故数达30%以上。沿线照明设施对公路行车安全越来越起到至关重要的作用，逐渐成为公路机电系统建设不可缺少的部分。

河北省高速公路主干线照明在石太高速公路山区线性复杂路段作为LED路灯照明试点，在该路弯多坡急处单侧设置了55盏8米高的LED太阳能照明路灯，总投资约144万元。路灯利用LED太阳能照明技术解决了石太高速公路山区路段取电和开挖电缆沟的条件限制，在不敷设电力电缆的情况下，利用太阳能技术，来满足高速公路夜间照明问题，以最大限度地减少交通事故的发生。

杭州恩迪照明科技有限公司自主开发制造并申请专利的大功率LED隧道灯，目前已经在河北省保定满城县境内的张石高速公路一期大娄庄隧道应用，它采用美国科锐原装进口大功率LED光源，隧道入口加强照明灯选用LED隧道灯100W功率，隧道内基本照明灯具选用LED隧道灯72W双侧排布灯方式，在使用节能型灯具进行隧道照明方面进行了大胆的尝试和探索。

目前，LED照明技术日趋成熟，特别是大功率LED路灯，正以迅猛的速度冲击传统的路灯市场。

四、LED光源在路灯照明中的前景展望

金无足赤，由于现行技术的因素以及LED行业的特殊性，其自身的特点和现阶段尚不能完善的种种问题也成了LED路灯行业发展的瓶颈和根本性障碍。

第一，成本高：目前由于LED本身的单价比较高，所以整个LED的成本比

较贵，过高的造价不利于LED路灯推广普及。

第二，照明效果不佳：由于LED有很强的方向性，大功率LED路灯由很多粒子组成，LED路灯的配光不应是简单的叠加，应由光源的光学设计和崭新的灯具设计来达到均匀的光强分布，不同的应用需有不同的光学设计。目前有些路灯生产厂家生产的LED道路灯仅仅是原始灯具与LED光源的简单叠加，达不到很好的照明效果。

第三，散热难：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。LED的能量一部分转为光能，还有很大一部分转为热能。在大功率LED中，散热是个不容忽视的问题。

第四，LED路灯射程短：LED路灯还需要进一步加强如何在较高高度下工作的研究。此外，制定国家LED道路照明标准也是普及推广LED路灯非常有力的手段。

第五，光效低、光衰大：LED理论光效是400LM/W，但目前国内的LED光效只能达到130LM/W左右，LED光效技术上还有待突破，另外质量差的LED光衰很大。

第六，配光设计难：LED路灯的配光设计，是LED路灯的难点之一。路灯的配光有其特点，首先为平衡良好的均匀度和经济性，灯具的配光应较宽，灯杆的间距应尽可能的宽，而不只是打亮灯具下方的区域，同时又必须严格控制炫光，和考虑环境系数。

虽然现在LED路灯光源并没有明显的优势，但是随着大功率的LED的问世，LED的封装技术，驱动技术的提高，新型散热方式的采用，以及新型高效太阳能为LED提供供电，将有利于LED光源降低成本，尽早产业化和广泛使用。