南科韦浩明:也谈LED路灯是否成熟的问题-LED技术论文(1)

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翻新时间：2022-10-22

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南科韦浩明:也谈LED路灯是否成熟的问题-LED技术论文(1)

LED路灯是一种新型节能道路照明电器，与传统路灯相比，在节能、寿命、配光、亮度控制等各方面都已经有了明显的优势。但是，正如《对LED路灯在发展过程中利弊的研判》一文所说的，“在这一功能性要求较高的领域里，LED却遇很大的阻力，显然LED路灯在目前的发展中暴露出它的一些不足。

我们不难看到各地LED道路照明项目大多独立实施，良莠不齐，存在着反复试验，反复浪费的状况。” 《对LED路灯在发展过程中利弊的研判》一文指出了阻碍LED在道路照明方面发展的主要障碍有（应该也是目前业界所认为的）：

1、配光设计问题；

2、散热问题；

3、维护问题；

4、性价比问题。对此，本人有如下看法。

首先谈谈配光问题。所谓配光，就是把光线分配投射到所需要的位置上，并尽可能提高亮度的均匀性。

LED作为点光源，比高压钠灯和无极灯的柱状光源和球面光源更好配光，通过一次透镜配光，辅以二次凹面反射镜配光，可以使LED路灯灯具的利用系数达到70%以上，均匀度也达到40%以上（本公司在杆间距35米，路宽14米，对称布置的道路上实现）。毫无疑问，其灯具利用系数和均匀度都优于高压钠灯路灯灯具。

关于散热问题。LED是一种光电器件，但其工作过程中只有一部分的电能转换成光能，其余的电能几乎都转换成热能，即使LED的光效达到200 lm/W，也只有29％的电能转化成光能，其余的几乎都转化成热能，使LED的温度升高。

而LED结温升高会使LED光效降低，寿命缩短，当其结温上升超过最大允许温度时，大功率LED会因过热而损坏。因此在大功率LED灯具设计中，散热设计是最重要的。

在各芯片厂家的实验数据来看，白光LED的光效随结温的升高而下降的比例大致相同，结温每升高20℃光效要下降5％左右（见图

1、图2）。而各芯片厂家的白光LED寿命模型因为制造工艺的不同，所得白光LED寿命与结温关系数据却有较大差异（见图

3、图4）。按图3的的数据，结温在90℃时，LED寿命只有25700小时（足以让路灯寿命达6年）。

按照图4的数据模型，电流密度350mA/m2时，结温在160℃，白光LED的理论寿命仍然能达到60000小时以上。所以，只要有性能良好的散热器，LED路灯的寿命是能得到保障的。

目前LED路灯的散热方式主要有：自然对流散热、加装风扇强制散热、热管和回路热管散热等。加装风扇强制散热方式系统复杂、可靠性低，热管和回路热管散热方式成本高。

所以自然对流散热方式是性价比最高的散热方式。现有的LED灯具一般通过散热片散热，但是由于散热片之间的空隙呈平行排列，在平行于散热基板的水平方向上，只能形成一个方向——纵向的对流，无法利用风从垂直于散热片表面的方向吹来所形成的对流，散热片之间的空气流通不顺畅，散热效果不好。

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