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摘要：随着我国经济飞速发展、人民生活水平的不断提高，城市道路照明已经成为衡量一个城市文明和经济发展水平的重要标志。本文通过城市道路照明设计中对LED路灯的应用，指明道路照明节能的发展趋势。
关键词：LED路灯；道路照明；节能
随着我国经济飞速发展、人民生活水平的不断提高，城市道路照明已经成为衡量一个城市文明和经济发展水平的重要标志。它在提高城市形象、改善城市环境同时,不可避免的带来用电量的大幅增加，据统计,我国年照明用电量占总发电量的10%左右,而且以低效照明为主,节能潜力很大。在保证不降低照明质量和照明标准的前提下，城市道路照明的节能是很有必要的。LED路灯以定向发光、功率消耗低、驱动特性好、响应速度快、抗震能力高、使用寿命长、绿色环保等优势逐渐走入人们的视野、成为世界上最具有替代传统光源优势的新一代节能光源，因此LED路灯将成为道路照明节能改造的最佳选择。
一、LED路灯的发光原理
LED是英文lightemittingdiode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线。
三、LED路灯的分类
用于道路照明的LED灯具主要包括控制装置可互换灯具和模块可互换灯具。控制装置可互换灯具定义为控制装置为独立部件、可现场拆装互换，而LED模块不可现场拆装互换的道路LED照明灯具。模块可互换灯具定义为外壳、LED模块和控制装置三者为独立部件，LED模块和控制装置均可现场拆装互换的道路LED照明灯具。
模块可互换灯具中的LED模块又包括独立式LED模块、集成式LED模块和灯条式LED模块。设计为可以独立于灯具、额外的盒子或者罩壳等安装或放置自散热，且具备对应于其分类和标记的安全相关的所有必要的保护，包含光学器件和散热器的LED模块称为独立式LED模块。由多颗LED芯片几种封装在一起作为光源并进行整体配光，但不包含光学器件和散热器的LED模块称为集成式LED模块。在PCB基板上分立排布多颗LED并进行独立配光，包含光学器件但不包含散热器的LED模块称为灯条式LED模块。
四、LED路灯的选择
LED路灯的选择，应符合下列规定：
（1）LED灯具的功率因数不应小于0.9；
（2）LED灯具效能不应小于表1的要求；
（3）在标称工作状态下，灯具连续燃点3000小时的光源光通量维持率不应小于96%，灯具连续燃点6000小时的光源光通量维持率不应小于92%；
（4）灯具的电源模组应符合现行国家标准的要求，且可现场替换，替换后防护等级不应降低；
（5）灯具的无线电骚扰特性、谐波电流限值及电磁兼容抗扰度应符合现行国家标准要求；
（6）灯具的防护等级不低于IP65；灯具电源应通过国家强制性产品认证。
五、LED路灯在道路照明设计中的参数选择及计算
（1）灯具能效的选择
由于LED路灯光源为白光光源，对于机动车道道路照明来说，并不是要求其提高机动车驾驶员的视觉辨识能力，更多的是出于舒适方面考虑，良好的显色性有益于营造好的氛围。因此，光源色温不宜过高，优先选择中、低色温光源，也就是色温TC≤4000K的光源。查表1可知，要求灯具效能要≥90lm/W。目前，LED路灯还处于技术水平提高的阶段，笔者也对一些生产厂商进行过调研，一些大型生产厂家在保证中低色温的情况下，灯具效能做到100lm/W是不成问题的。
（2）灯具利用系数的选择
灯具利用系数可按表2选择。
五、LED路灯的节能评价
LED路灯作为新一代节能光源与传统光源相比，节能效果显著。主要体现在以下几点：
（1）LED路灯具有较高的功率因数。
传统路灯功率因数一般在0.4～0.6，要实施电容补偿才可以提高照明电路的功率因数。而LED路灯功率因数可达0.9，不需要采用单灯无功补偿装置。
（2）LED路灯本身具有良好的方向性，没有光的漫射，保证光照效率。
传统路灯光源一般向整个空间发光,因此在路灯灯具设计时，为了尽可能地使灯光均匀并集中地投射到路面上，需要使用曲面反射器来收集光线，使其向所需要的方向照射。在光线传播过程中，由于光源的阻挡和反射面的吸收而损失，致使路灯的出光效率仅为65%~70%。反观LED路灯，因其具有良好的方向性，在采用二次光学透镜时，灯具效率可达80%左右。如果再进行三次光学设计，灯具的出光效率可达85%~90%。
（3）灯具能效还有很大的发展空间。
目前大功率白光LED的光效已超过100lm/W，根据美国能源部（DOE）预测，到2020年前后，大功率LED商业产品的光效可以达到165lm/W，实验室样品光效可以达到230lm/W。在道路照明方面，高压钠灯因为其光效可达到120lm/W而占主导地位。但是，随着LED光效的不断提高，高压钠灯路灯的垄断地位岌岌可危。目前在次干路上使用的150W以下的LED路灯，已体现出明显的节能优势。
八、结语：
当前，能源危机和地球温度升高成为威胁人类生存的两大要素。人们对节能环保的重视程度也越来越高，我国已基本确定了以LED室外照明为主攻方向，LED路灯备受瞩目，被政府视为推出照明应用市场的重要切入点。越来越多的国家都制定节能减碳法规和照明标准规范，这不仅有助于LED照明应用市场的发展，也意味着LED路灯将成为主宰道路照明光源领域的创新技术。LED路灯必将以其卓越的环保性、可靠性、节能性及便于美学设计的特性，成为道路照明市场的新宠,给中国照明产业的升级和发展带来新的契机。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准.城市道路照明设计标准(CJJ45-2015)[S].北京：中国建筑工业出版社，2016.
[2]深圳市地方标准.LED道路照明工程技术规范（SJG22-2011LED）.北京：中国建筑工业出版社，2012.