1 前言
近年來(lái)LED（LightEmittingDiode，發(fā)光二極管）技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,。LED作為新型光源,，具有壽命長(zhǎng)、發(fā)光效率高,、功耗低,、調(diào)光性能好、顯色指數(shù)高,、不怕震動(dòng),、方向性好、工作電壓低、環(huán)保,、發(fā)展?jié)摿Υ蟮缺姸鄡?yōu)勢(shì),，這使LED成為高速公路照明的節(jié)能光源選項(xiàng)，陸續(xù)在國(guó)內(nèi)多條高速公路安裝使用,。失敗案例不少,，但也有成功案例，而由于LED材料的價(jià)格等因素又使得成功案例的初期投入相對(duì)較大,。在國(guó)家節(jié)能降耗的政策指導(dǎo)下,，LED照明在高速公路的應(yīng)用也進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。到底LED照明是否適合高速公路的未來(lái)發(fā)展呢,？
2 大功率LED的優(yōu)點(diǎn)
?。?）節(jié)能
陜西吳子高速公路前義坪隧道原設(shè)計(jì)采用高壓鈉燈，箱變?yōu)?15kVA,，后在實(shí)際使用中改用LED,，用80kVA箱變，實(shí)際功率僅為60kW,，實(shí)際使用中,，照明效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。相對(duì)高壓鈉燈,，使用LED照明可以節(jié)能約70％左右,。
（2）壽命長(zhǎng)
LED是一種半導(dǎo)體,，在散熱良好的情況下,，當(dāng)光通量衰減到80％時(shí)，其壽命達(dá)到50000小時(shí),。而金屬鹵化物燈的壽命約12000小時(shí),，高壓鈉燈的壽命約20000小時(shí)。經(jīng)銷商在推介L(zhǎng)ED照明的一個(gè)重要宣傳點(diǎn)就是基本10年內(nèi)免維護(hù),，可見(jiàn)LED照明的長(zhǎng)壽命,。LED的長(zhǎng)壽命能有效減少燈具的維護(hù)工作，降低運(yùn)行成本,。
?。?）顯色性好
LED光源輸出白光，色溫適中,，為5000K～6000K,，相比高壓鈉燈，光色更為自然,，顯色性也比高壓鈉燈好很多,，高壓鈉燈的顯色指數(shù)只有20左右,，而白光LED可以達(dá)到65～80。LED的高顯色性無(wú)疑有助于司機(jī)及行人識(shí)別目標(biāo),，在同樣的路面亮度下提供更好的通行條件。
?。?）光源方向性好
高壓鈉燈或金屬鹵化物燈是全空間發(fā)光的光源,，需要將一個(gè)半空間發(fā)射的光線通過(guò)反射器改變180°方向投向另一半空間內(nèi)，反射器對(duì)光線的吸收和光源自身的擋光是不可避免的,，燈具效率一般僅有70％左右,。與傳統(tǒng)光源不同，LED是定向發(fā)光的,，LED的光源由非常多個(gè)LED組成,，通過(guò)設(shè)計(jì)每個(gè)LED的投射方向，使受照路面獲得均勻的照度,，光線的利用率比傳統(tǒng)光源高很多,。
3 制約因素
LED雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際運(yùn)行中,，LED光源的應(yīng)用在現(xiàn)階段仍然存在一些制約因素,，正是這些原因在一定程度上阻礙了LED在高速公路上的發(fā)展。
?。?）發(fā)熱問(wèn)題
改善LED的發(fā)熱問(wèn)題是攻克大功率照明燈具的關(guān)鍵,。LED的工作狀態(tài)和散熱設(shè)計(jì)不僅直接關(guān)系到LED實(shí)際發(fā)光效率，也關(guān)系到實(shí)際使用壽命,。通常所說(shuō)的LED芯片光效是指結(jié)溫在25℃時(shí)的芯片光效,，由于散熱設(shè)計(jì)和環(huán)境溫度的影響，在實(shí)際使用中,，結(jié)點(diǎn)溫度往往會(huì)大大高于25℃,，導(dǎo)致光效大幅下降。以結(jié)溫25℃時(shí)100lm／W的芯片為例,，實(shí)際使用中可能只有60～70lm／W,。
臺(tái)灣的一家科技公司發(fā)明了回路熱管（LHP）冷卻技術(shù)來(lái)替代現(xiàn)時(shí)常用的散熱片散熱技術(shù)，已經(jīng)很好地解決了這個(gè)問(wèn)題,，大大提高了LED燈具的使用壽命,。經(jīng)過(guò)3年實(shí)際測(cè)試表明，每天工作12h,，其光衰小于3％,。預(yù)計(jì)在工作10年以后，其光衰只有20％,。這就基本上解決了壽命的問(wèn)題,。
?。?）性價(jià)比問(wèn)題
由于目前LED芯片的價(jià)格仍處于較高水平，LED路燈的價(jià)格與傳統(tǒng)燈具相比仍較高,。列出上海某市政道路的實(shí)際數(shù)據(jù)如表1所示,。
通過(guò)以上比對(duì)可發(fā)現(xiàn)，目前LED光源的性價(jià)比仍處于較低水平,。但LED是半導(dǎo)體元件,，隨著電子科技的飛速發(fā)展，技術(shù)越來(lái)越先進(jìn),，價(jià)格會(huì)越來(lái)越低廉,。作為新興光源，LED正處于飛速發(fā)展的階段,，目前大功率白光LED的光效已達(dá)到150lm／W,，通過(guò)對(duì)其發(fā)光機(jī)理的研究，推算出LED的理論光效可達(dá)350lm／W,，具有很大的發(fā)展空間和潛力,。
（3）沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)
目前還沒(méi)有統(tǒng)一的LED光源生產(chǎn)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),，每個(gè)廠家按自己的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)自己的產(chǎn)品,，彼此間很難通用。LED光源燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均為一體化設(shè)計(jì),，即其相關(guān)器件無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)更換,，無(wú)論是LED光源損壞或是電源故障，一有問(wèn)題則必須整燈拆除更換,，維護(hù)工作成本大大增加,。LED產(chǎn)品的升級(jí)換代速度很快，接口又沒(méi)有國(guó)標(biāo)約束,，隨著芯片的更新,，廠家很難保證在若干年后還生產(chǎn)現(xiàn)有的產(chǎn)品。屆時(shí)產(chǎn)品的備品包括維護(hù)就成為運(yùn)行維護(hù)部門(mén)棘手的問(wèn)題,，一條路一種路燈的尷尬現(xiàn)象會(huì)顯現(xiàn)出來(lái),。
4 結(jié)語(yǔ)
近年來(lái)，在國(guó)家節(jié)能減排政策的號(hào)召下,，國(guó)內(nèi)多條高速公路上馬LED照明,，有成功的經(jīng)驗(yàn)，也有失敗的教訓(xùn),。
在統(tǒng)一的LED國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有制定出來(lái)之前,，LED行業(yè)魚(yú)龍混雜，大家一擁而上搶占市場(chǎng),，但是由于目前的LED芯片核心技術(shù)及貨源均在國(guó)外,，國(guó)內(nèi)在沒(méi)有完全處理好后工藝封裝散熱技術(shù)和沒(méi)有對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行充分的可靠性試驗(yàn)的情況下,，就不負(fù)責(zé)任的匆忙將產(chǎn)品推向市場(chǎng)，一些高速公路和市政道路就不幸的作了試驗(yàn)的小白鼠,。但瑕不掩瑜,，由于LED光源的顯著優(yōu)點(diǎn)和白光LED技術(shù)的日臻成熟，節(jié)能,、長(zhǎng)壽,、光照均勻、靈活方便,、綠色環(huán)保的半導(dǎo)體光源在高速公路照明系統(tǒng)中的應(yīng)用，對(duì)節(jié)省建設(shè)資金,，緩減用電矛盾,，減少建成后的維護(hù)保養(yǎng)工作，構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)具有重大意義,。相信LED光源在高速公路上有著廣闊的應(yīng)用前景,。