LED路灯是否成熟的问题

南科韦浩明南科韦浩明 也谈也谈 LED 路灯是否成熟的问题路灯是否成熟的问题 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 本公司的散热技术 发明专利 200810218683 2 提供了一种散热效果优异的大功率 LED 灯具散热 装置 图 6 其方案是 将散热基板背面的片状散热面改成若干个柱状散热棒 增加散热面积 同时 利用空气的水平方向自然对流加速散热速度 通过实验对比 能使 LED 的结温比采用片状散热器低 20 以上 根据以上各图 图 1 图 4 的试验数据和 LED 寿命模型推断 在同等环境温度下使用 此散热 器可使白光 LED 光效提高 5 寿命延长 10000 小时以上 关于维护问题 由于 LED 路灯标准尚未颁布 造成 LED 路灯的寿命得不到保障 同时造成维护上的困难 甚至无法维护 广州南科 LED 路灯实行 3 年包换的销售策略 应能解决客户所担心的这些问题 关于性价比问题 性价比也是目前阻碍 LED 路灯发展的大问题 对 LED 路灯在发展过程中利弊的 研判 的算法是 传统 250W 高压钠灯 灯具单价 2000 元 高压钠灯光效 120 lm W 按灯具效率 0 50 计算 2000 元 250W 120lm W 0 50 0 13 元 lm LED 路灯 单价 4000 元 LED 实际光效 50lm W 按灯具效率 0 65 计算 4000 元 135W 45lm W 0 65 0 76 元 lm 本人在此问题上的看法是 首先 按灯具光效计算路灯 流明成本 不是很合适 应按灯具利用系数计 算路灯 流明成本 比较合适 其次 计算流明成本应该在其使用寿命范围内计算 而不应该只计算首次投 资成本 再次 50 lm W 的 LED 路灯光效 显然是 2 年前的 LED 路灯性能参数 现在的 LED 路灯光源 光效至少也是 80 lm W 灯具利用系数为 70 灯高 10 米 机动车道宽 14 米 而 135WLED 路灯 价格也已经降到了 2600 元左右 综合各方资料得知 目前高压钠灯路灯灯具利用系数为 25 35 灯高 10 米 机动车道宽 14 米 左右 如果按 35 计算 那么 1 3 年内 250W 高压钠灯路灯的使用成本为 1 购置费 2000 元 2 维护费 400 元 200 元 年 盏 3 电费 250W 120 12h 天 365 天 年 3 年 1000W 度 0 8 元 度 3154 元 合计 2000 400 3154 5554 元 3 年内 250W 高压钠灯路灯的 流明成本 为 5554 元 250W 120lm W 0 35 0 53 元 lm 2 3 年内 135WLED 路灯的使用成本为 1 购置费 2600 元 2 维护费 0 元 3 年包换 3 电费 135W 106 12h 天 365 天 年 3 年 1000W 度 0 8 元 度 1504 元 合计 2600 0 1504 4104 元 3 年内 135W LED 路灯的 流明成本 为 4104 元 135W 80lm W 0 70 0 54 元 lm 由此可见 按目前 LED 的性能和价位 3 年之内 LED 路灯的 流明成本 基本相当 首次投资高出 部分已经 返还 3 年之后 每盏 LED 路灯每年还可以为政府节省电费 500 多元 随着 2009 年光效为 100 lm W 以上 LED 的推出 首次投资高出部分 返还