LED路灯制约因素

一、我国LED路灯较多

针对世界金融风暴的应对，中央发改委拿出4万亿连同地方财政的支持预计将有10多万亿的资金投入到国家交通、扶持企业、完善基础建设上。国家科技部在全国启动"十城万盏"LED路灯半导体照明应用工程，在这股强劲东风下，一贯得到政府支持的半导体照明产业，将是一个大发展的契机。许多企业都看好这个朝阳产业的发展空间，特别是半导体户外照明的明显节能优势。近2年诸多企业投产，在还不甚了解半导体道路照明制作的特点下，模拟、仿造、沿着现今的常规照明路灯形状制作，产品纷纷推向市场。大部分的产品均存在不同程度的问题。

二、国产光源还不能满足市场需求

国内LED光源的发展相对国外起步较晚，技术水平离国际领先业者还存在一定距离，国产LED光源虽然理论寿命可以达到10万小时，但由于散热问题无法得到完全有效的解决，从而使其实际寿命大打折扣;电源系统不稳定:LED驱动电源不稳定是行业共识，实际上它在拖LED照明行业后腿，因为驱动电源是LED路灯的重要部件，其故障将导致整灯的失效。电源可靠性差导致安装的路灯很可能在短时间内就坏了，这对LED路灯这种户外高处装置来说，安装难，维修更难，对于路灯厂家来说，不稳定的电源使得维修成本攀高。

三、产品维护困难，产品价格较高

维护问题。高压钠灯好维护，灯具只要擦洗，不必更换，光源4年更换一次，很方便。而LED路灯，涉及LED管、模组(含透镜等)、电源装置等，元器件、组件损坏的可能性较大，维护困难，很可能要整体更换，费用较高。价格偏高:LED路灯的价格是高压钠灯的2-5倍，即使LED路灯的耗电量仅是高压钠灯的二分之一，但由于价格比高压钠灯高许多，用LED代替高压钠灯成本回收周期仍然会很长;

四、产品设计及质量存在问题，有待改善

LED路灯的光色问题。大功率LED路灯，作为道路照明光源，在视觉感觉上过分阴冷甚至阴森，不利于机动车驾驶。LED路灯的寿命不高。高压钠灯平均寿命4年。LED路灯的使用寿命暂无实用经验，现有的企业号称5万小时，尚无可靠依据。因为LED驱动电路装置的电容器寿命，只有1万小时左右。

大功率LED路灯基本上是采用5000K 左右所在色温的白光。作为道路照明光源，视觉感过分阴冷，同时远视时观察能力会下降，在这方面路灯使用单位最有发言权，3000K左右的黄光或暖白光是比较适合道路照明的，因此日光色的LED路灯不适合做路灯使用。

LED路灯在产品规格方面缺少统一的技术标准，还没有统一的LED路灯生产技术标准，每个厂家按自己的标准生产自己的产品，彼此间是很难通用的，另外LED路灯生产厂家的灯具自成体系，光源电器组装和灯具捆绑在一起，各自不同的工作特性难以维护，维护时必须使用原厂产品。

外观设计新颖、结构巧妙、充满现代气息，符合时代潮流，在散热方面我们创造性的采取了空气对流型腔式铝质散热器设计方案，散热器上下两层散热面，中间由八条立筋相连接，前后通透，同时左右两侧有空气对流孔，加强了型腔内部的空气流通，有利于热量的排出，从而有效的提高了LED光源的热传导效率。以上独特的散热设计方案确保了大功率LED光源在45℃以下的安全工作温度。

自主研发设计了金属螺栓式大功率LED光源。为提高产品的稳定性我们采用了高品质的美国原装进口的LED发光芯片，将LED发光芯片直接封装在金属螺栓的螺帽顶部，产品组装时将LED金属螺栓直接旋紧在铝质散热器上，从而有效的将LED与散热器紧密的融为一体，改变了传统大功率LED光源借助导热硅胶进行导热的现状，极大的提高了LED与铝质散热器之间的热传导效率，有效的保证了LED光源的使用寿命大于6万小时。同时采用台湾优质荧光粉，使单颗LED亮度达到80流明以上;并且有多种色温可选择，能满足不同场合对不同色温的需求。

采用独特的二次光学透镜模组和"带状光斑"出光设计。光斑长度由LED出光角度来确定，从而合理地控制光的分布，避免了光的叠加浪费，降低了光损耗，实现了灯杆之间带状光斑的彼此连接，使其达到了国家标准规定的各项亮度指标。在确保理想的路面照度及均匀度的同时消除了LED眩光和保护LED光源的作用。

直流9V-30V或市电交流84V-264V宽电压输入驱动电路设计。精准的恒流输出，使每颗大功率LED光源工作在恒定不变的额定电流下，线路损耗和老化系数小，电转换效率≥85%，精准的恒流输出确保了LED光源的使用寿命。

光源采用模组化设计方案，实现了地面照度与功率的最佳匹配，通过增减光源数量，来满足不同的路面宽度和照度要求，达到了既满足城市的照明要求又不浪费电能的目的。

LED路灯要发展，在以下几个方面需要注意:

A.光通的提高还需要从大功率的LED的外延技术、芯片工艺等基础层次进一步提升。国内外制作白光LED的方法是先将LED芯片放置在封装的基片上，用金丝进行键合，然后在芯片周围涂敷YAG荧光粉，再用环氧树脂包封。树脂既起保护芯片的作用又起到聚光镜的作用。从LED芯片发射出的蓝色光射到周围的荧光粉层内经多次散乱的反射、吸收，最后向外部发出。LED(蓝)的光谱线的峰值在465nm处，半值宽为30nm。LED发出的部分蓝色光激发黄色的YAG荧光粉层，使其发出黄色光(峰值为555nm)，一部分蓝色光直接或反射后向外发出，最终达到外部的光为蓝黄二色光，即白光。芯片倒装技术(FlipChip)可以得到比传统的LED芯片封装技术更多的有效出光。但是如果不在芯片的发光层的电极下方增加反射层来反射出浪费的光能，则会造成约8%的光损失。所以底板材料上必须增加反射层。芯片侧面的光也必须利用热沉的镜面加以反射，增加器件的出光率。而且在倒装芯片的蓝宝石衬底(Sapphire)与环氧树脂导光结合面间应加上一层硅胶材料以改善芯片出光的折射率。经过光学封装技术的改善，可以大幅度的提高大功率LED器件的出光率(光通量)。

B.LED照明器具进行优化设计，提高LED的使用质量。因此研究大功率LED光源二次光学配光设计，满足大面积投光和泛光照明配光需求尤为迫切。通过二次光学设计技术，设计外加的反射杯与多重光学透镜及非球面出光表面，可以提高器件的取光效率。传统光源照射方向为360°，灯具依靠反射器将大部分光线反射到特定方位，只有40%左右的光是直接透过玻璃罩到达路面的，其他的光是通过灯具反射器再投射出灯具的，灯具的反射器的效率一般仅为50%~60%，所以有60%左右的光输出在灯具内，是在损失了30%~40%后再投射到路面上的。光源光输出的很大一部分被限制在灯具内部发热消耗掉。LED灯的绝大部分光线都是前射光，可以实现>95%的光效，这是LED区别于其他光源的重要特性之一，如果不能将这一特性很好利用，会使LED的优势大打折扣。大多数大功率LED灯由于是多个LED芯片拼装，要将这么多光源照到不同方向，我们充分发挥芯片整体封装的特点，采用透镜加以解决，通过光学设计，根据不同需要，配备不同凸面曲线，依靠透镜来将光线分配到不同方向，保证出光角度大的可以达到120°~160°，小的可以将光线聚集在30°以内，透镜一旦定型，在生产工艺保证的前提下，同种灯具的配光特性也就达到了一致。完全可以通过经过多次试制，不断地总结经验，能够使LED路灯达到道路照明标准要求的蝙蝠翼光型。隧道灯、路灯和一般照明灯已达到各自应用场所的照明要求。

C.散热是LED路灯需要重点解决的问题。众所周知，LED是个光电器件，其工作过程中只有15%~25%的电能转换成光能，其余的电能几乎都转换成热能，使LED的温度升高。在大功率LED中，散热是个大问题。例如，1个10W白光LED若其光电转换效率为20%，则有8W的电能转换成热能，若不加散热措施，则大功率LED的器芯温度会急速上升，当其结温(TJ)上升超过最大允许温度时(一般是150℃)，大功率LED会因过热而损坏。因此在大功率LED灯具设计中，最主要的设计工作就是散热设计。由于LED路灯亮度要求高，使用环境比较苛刻，如果散热解决不好，会迅速导致LED老化，稳定性降低。一盏采用250W高压钠灯的路灯，由于技术成熟，散热控制的很好，即使工作5000小时，光衰仍然很小。相同条件下的大功率LED路灯，如果散热解决不好，光衰会很大。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、回路热管散热和均温板散热等。加装风扇强制散热方式系统复杂、可靠性低，热管和均温板散热方式成本较高。

D.LED路灯，最终会选择模块化安装及维修。目前路面用的最多的高压钠灯，内部的镇流器等部件不容易损坏，大部分不亮的原因是光源损坏，维修的方式只要更换光源即可。一个熟练的操作工人，完全可以个人进行高台操作。但是，LED路灯，内部的部件很多，除了光源(芯片)，其他各个部分损坏都会导致芯片不亮。所以，在现场，无法立刻断定LED路灯损坏的原因。如果LED路灯不亮，需要把LED路灯摘下运回工厂进行各项检测。这样更换LED路灯的方式显得非常繁琐。LED路灯的发展最终版本，就是发展成为模块化。光源、电气等之间全部是按照插接进行更换，这样，一个熟练的工人，也完全能独立进行判断损坏的原因并进行现场维修

要解决这些既存问题，建议路灯厂商从基本材料上着手，从根本由内而外的解决高功率LED热源问题。举例来说在发光组件与铝基板的黏合时，导热胶就扮演关键角色，有些厂商以为导热胶膜或导热胶垫的导热系数要好，膜厚要越厚越好，却没想热阻问题。导热系数再好，碰到膜厚的热阻也没用。更何况导热胶膜或软质导热垫片，并不能真正的与基板密合，贴合面其实存在着许多孔隙。这些孔隙在电子显微镜下观看，就像是空洞的气穴，也就是另一种形式的热阻质。在这么多干扰热传导的热阻存在之下，散热导热的效率无形中就被降低了。

热阻要低要用对导热胶，推荐网印施工的软陶瓷导热胶。网印施工的软陶瓷导热胶不同于传统的贴合式导热胶膜，软陶瓷导热胶是软质半液态，在网印机刮刀涂布于铝基板时，导热粒子会渗入基板表面的孔隙并予填补到满。这样就会形成一个完全平整没有孔隙的平面，与LED磊晶载板黏合时会完全的密合。这样一来就把热阻减少到最低程度，热度就能迅速的被传导出去，自然就降低了LED晶粒的环境温度，也延长磊晶的寿命以及大幅延缓光衰的发生。此外由于网印施工的软陶瓷导热漆具有延展性，在高温烘烤或回焊时，会随着铝基板的热胀冷缩一起变化，应力非常小，不会造成铝基板弯翘，更不会爆板。

在LED灯具的外部保护推荐采用LED灯具软陶瓷散热漆。这种喷涂式软陶瓷散热漆可直接喷涂于LED灯具外部，施工操作简便，可适应各种形状的散热结构，也可调整成不同色彩，因应景观设计的需求。喷涂式散热漆内的软陶瓷粒子，是经过奈米化处理，粒子细微不仅易于喷枪操作，也让同一涂布面积上的导热粒子又多又密集，让温度挥发透散的面积也变大，让LED灯具的热能迅速的传导出去。软陶瓷散热漆属于热固型材料，符合RoHS环保安全规范，施工程序简便也无需任何特殊机具，经过烘烤后热固，可长时间承受LED的高温不会有质变问题。在户外使用的LED路灯、LED景观灯、或是LED广告广告牌、也都会面临风吹雨打、酸雨鸟粪、空气粉尘、黑烟排放hELlip;等等的酸碱侵害。所以这种喷涂式软陶瓷散热漆一定要具备抗酸碱的特性，的抗酸碱值幅度在PH3~11，可以有效保护LED户外灯具外观不被侵蚀。

LED灯具的成本结构随着封装技术、载板设计、散热模块结构的精进发展，质量不断的提升，成本也随着技术发展及市场需求而下降。但是投入在材料改进的厂商还不多，这主要是跟台湾工商发展的历程与习性相关。台湾厂商长于制程与设计，在材料基础研发上着墨较少。所以在解决技术问题或降低成本等议题上，比较偏向采购思维或是生管思维。但是美日厂商在第一时间点，会从应用材料上去思考，从创新的角度去降低成本，提升质量及增加获利。

传统LED路灯设计主要设计重点在LED的流明数上，而对的散热则的关注较少。实际上，LED的流明数正在迅速的增加。2009年量产LED的单瓦流明数已经达到100流明，而且这一数值还在快速地增长。与之对应的传热学理论体系已经成熟，我们可以使用的传热手段也基本明确:传导、对流、辐射和相变传热。因此，在传热或者说散热问题上，我们可以采取的措施是可见的、有限的。

LED路灯散热技术，一般使用多为导热板方式，是一片5mm厚的铜板，实际上算是均温板，把热源均温掉;也有加装散热片来散热，但是重量太大。重量在路灯系统上十分重要，因为路灯高有9米，若太重危险性就增加，尤其遇到台风、地震都可能产生意外.国内有厂家采用全球首创的针状散热技术，针状散热器的散热效率要比传统片状散热器有很大幅度提高，能使LED结温比普通散热器低15℃以上，并且防水性能比普通铝型材散热器要好，同时在重量和体积上也有所改进。另外，针对大功率LED灯具开发的石墨散热片也具有良好的导热和散热性能。

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。而路灯具有户外夜间使用、散热面位于侧上面以及体型受限制较小等有利于空气自然对流散热的优点，所以LED路灯建议尽可能选择自然对流散热方式。

LED路灯散热设计中存在的问题有:散热翅片面积随意设定，散热翅片布置方式不合理，灯具散热翅片的布置没有考虑到灯具的使用方式，影响到翅片效果的发挥，强调热传导环节、忽视对流散热环节，尽管众多的厂家考虑了各种各样的措施:热管、回路热管、加导热硅脂等等，却没有认识到热量最终还是要依靠灯具的外表面积散走，.忽视传热的均衡性，如果翅片的温度分布严重不均匀，将会导致其中一部分的翅片没有发挥作用或作用很有限。

散热式大功率LED路灯灯具。其目的是解决大功率LED灯具散热问题，提出一种空气对流散热式大功率LED路灯灯具，它包括有灯头组件、灯具散热体组件和灯尾组件，灯具散热体组件为弧弦柱形壳体，两端开口，其弧柱面两侧面为立面，立面也开有阵列通孔，在弧弦柱形壳体内腔设有4~10条轴向排列的并与弧柱面和弦柱面固接立筋导热板，立筋导热板和弧弦柱形壳体两侧的两个立面也都开有阵列通孔，立筋导热板和弧弦柱形壳体两侧的两个立面在灯具散热体组件内形成5~11条热空气流动的散热通道。本实用新型优点是散热体内腔有多条热空气流动的散热通道，立筋导热板也都充当散热面，热交换面增加，热排放效率高。

LED路灯的散热是需要重点解决的问题之一，不仅直接关系到LED实际工作时的发光效率，而且由于LED路灯亮度要求高、发热量大，并且户外这种使用环境比较苛刻，如果散热不好会直接导致LED快速老化，稳定性降低。因为在户外使用的道路灯具，应具有一定等级的防尘防水功能(IP)，良好的IP防护往往会妨碍LED的散热。解决这个相互矛盾但又都得解决的两个问题是道路灯具设计时应关注的一个重要方面。在这一方面也是国内把LED应用于道路灯具中时出现不合格及不合理的情况最多的。国内使用中出现的不合格及不合理的情况基本有:

(1)对LED采用了散热器，但LED连线的接线端子及散热器的设计无法达到IP45及以上等级，无法满足GB7000.5/IEC6598-2-3 标准的要求。

(2)采用普通的道路灯具外壳,在灯具出光面内用矩阵式LED,这种设计虽说能满足IP试验，但是由于灯具内的不通风会造成在工作时，灯具内腔的温度会升高到50℃~80℃，在如此高的工况下，LED的发光效率是不可能高的，同时LED的使用寿命也将大打折扣计，实际上存在明显的不合理情况。

(3)在灯具内采用了仪表风扇对LED及散热器进行散热，其进风口设计在灯具的下方，以避免雨水的进入，出风口设计在下射LED光源的四周。这样也能有效避免雨水的进入，另外散热器和LED(光源腔)不处于同一空腔内，这种设计如做的好，按灯具的IP试验要求，能顺利通过。这一方案，不仅解决了LED的散热问题，而且同时满足了IP等级的要求。但是这种看似良好的设计，实际上存在明显的不合理情况。因为在我国绝大多数道路灯具的使用场合，空中的飞尘量是较大的，有时会达到很大(例如起沙尘暴)，这类灯具在一般条件下使用一段时间后(约三个月至半年)，其内部散热器的缝隙内就会塞满灰尘，使散热器效果大打折扣，最后还会使LED因工作温度过高而使用寿命明显缩短。这一方案的不足是在于不能持久良好地使用。

要兼顾道路灯具中LED的散热及IP防护，较合理的设计指导思想是:

a、在关键的散热位置，采用导热板。导热板是在金属板的内部，均布有供冷媒流动的细导管，并在细导管内充有冷媒，当导热板的某一部位受热时，细导管内的冷媒会快速流动而使热量迅速地传导。好的导热板的热传导系数可以达到同厚度铜材板的8~12倍，虽说价格较高，但如在关键部位使用，对LED的散热将起到事半功倍的作用。

b、把灯具的外壳设计成散热器状。大部分的道路灯具外壳是铝材的，直接利用灯具外壳外面作为散热器既可以保证IP防护等级的要求，也可以得到很大的散热面积，另外，灯具外壳组成的散热器在有落尘时，可以通过自然的风雨而冲洗，从而可保证散热器工作的持续有效性。

为发挥科技支撑作用，促进经济平稳较快发展，着力突破制约的重要关键技术，推动节能减排，有效引导我国半导体照明应用的健康快速发展，扩大半导体照明市场规模，拉动消费需求，促进产业核心技术研发与创新能力的提高，迅速提升我国半导体照明产业的整体竞争力，经国家科技部研究，同意在天津市、石家庄市、河北省保定市、辽宁省、黑龙江省哈尔滨市、上海市、扬州市、宁波市、福建省福州市、福建省厦门市、江西省、山东省潍坊市、郑州市、武汉市、广东省、海南省、四川省、四川省绵阳市、陕西省等21个城市开展半导体照明应用工程(简称"十城万盏")试点工作。

截止2007年底，城市道路照明的路灯总数达1395万盏，并以年均10%至20%的速度递增。因此，城市道路照明的节电市场不容忽视。

在2009年的国务院常务会上，半导体照明被列入扩大内需的举措。2009年4月28日，科技部批准21个城市为"十城万盏"半导体照明应用工程试点。通过"十城万盏"示范工程，推进LED照明技术的应用，实现经济增长的目标。

试点阶段(2009年)目标:到2009年，在21个试点城市，应用100万盏LED市政照明灯具。包括道路照明、隧道照明、地铁车厢站台、地下停车场、加油站等公共场所。LED器件国产化比例为60%。预期年节电2.2亿度。

试点阶段期间主要的工作内容还包括制定出示范标准，进行评估与验收，同时加强制定产品标准与检测平台。

示范阶段 (2010~2012年)目标:至2010年，在全中国完成50个半导体照明示范城市建设工作，应用200万盏LED市政照明灯具。国产化比例为70%，预期年节电达10亿度。

工作内容:定期发布产品指南与优秀企业。并且由财政部与科技部研究制定财政补贴标准，对示范城市进行财政补贴。

推广阶段 (2013~2015年)目标:至2015年，半导体照明进入30%通用照明市场。预期年节电1400亿度。创造100万人以上就业，并且成为半导体照明产业第三强。

工作内容:通过试点阶段的引导，形成成熟的市场推广模式，达到全国30%通用照明采用半导体照明。

在"国家半导体照明工程"的推动下，中国的LED产业已经形成了四大聚集地、七个产业化基地。形成了包括的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链。

1、深圳市LED相关企业数量由2007年的700余家，迅速发展到了2009年的2000多家。

2、世界照明工业巨头--通用电气纷纷与半导体公司合作，成立照明企业。

3、日亚化工、丰田合成、SONY、佳友电工都已有LED照明产品问世。LED产量仅次于日本，位居第二，列之前。

1、广东省从2009年起，开始大规模实施"千里十万"LED路灯产业化示范推广工程，建设总里程1500公里左右、规模约10万盏的LED路灯示范推广工程。

2、计划两年投入3.3亿元应用5万盏LED灯具升级城市道路照明。

3、计划两年推广3万盏LED道路照明灯具。

4、计划实施1.5万盏LED路灯推广项目。

5、山东省潍坊市于2006年开始实施LED照明示范工程，安装LED路灯已超过3万盏。今后，新建道路和公共场所一律安装LED灯，到2011年累计安装LED路灯10万盏。

6、将推广使用8000盏LED路灯。其他城市LED道路照明项目都已经陆续启动。

7、美国计划5年内设置14万盏LED路灯，犹他州已经启动LED路灯的招标;宣示三年内更换128万盏LED路灯。

8、半导体照明产品应用示范工程

日前，由国家、住房和城乡建设部、交通运输部联合组织开展的半导体照明产品应用示范工程招标项目招标活动胜利落下帷幕。

三部委为进一步推动绿色照明工程，促进我国LED照明节能产业健康有序发展，9月初联合组织开展了半导体(LED)照明产品应用示范工程公开招标，拟选择一批优秀的LED照明产品企业进入"半导体照明应用示范工程项目入围企业"。

此次招标活动吸引了国内外数百家半导体照明企业积极参与。三部委经过对投标企业灯具技术先进性、企业资质、产品质量及市场价格等方面进行综合考评，最终确定28家国内外优秀照明企业成为"半导体照明应用示范工程项目入围企业"。标志着我国半导体照明产业发展将进入一个新的里程。

LED路灯改造效益"十城万盏"的示范意义主要在于通过应用、发现和解决半导体照明产品在实际应用中出现的问题。需要参与的城市根据自身特点，寻找合适的产品与应用领域，建立相应的运营模式，通过一段时间的试运行，发现其中的不足之处，最终总结归纳出相对合理有效的解决方案。因此，无论是通过应用促进技术创新，还是以新的商业模式带动应用，都有其巨大的实践价值。

1、经济效益:

两组数据分别节省:1206.66元/年，1309.62元/年(电费0.92元/度)

2、环境效益

3、社会效益

1.节能减排

大力响应国家节能减排政策,实现国务院提出的在"十一五"期间单位生产总值能耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。

2.城市形象

使用科技含量较高节能环保的绿色照明，有助于城市整体形象的提升。

3.照明质量

与传统路灯相比，LED路灯显色指数高，真实反映路况和环境状况，大大提高道路照明的质量。

4.利国利民

响应国家政策，推动节能减排、提升城市品味、提高照明质量，实实在在利国利民的政府实事。

假设某城市有三段道路长度分别为3公里、5公里、10公里，铺设路灯以每隔30米一盏，每边一盏计算，这三段路所需的路灯总数分别为202盏、334盏、668盏，传统路灯以功率为250W 的高压钠灯为准，LED路灯以功率为50W为准进行对比。

传统路灯单价为1000元/盏，LED路灯单价为3000/盏，那铺设传统路灯三种长度的道路所需光源成本分别为:202*1000=20.2万元，334*1000=33.4万元，668*1000=66.8万元，铺设LED路灯三种长度的道路所需的光源成本分别为:202*3000=60.6万元，334*3000=100.2万元，668*3000=200.4万元。

我们来分析三段长度的道路两种光源铺设电缆的成本，3公里道路传统路灯主干线电缆负载流量I=P/U=202*250/220=230A，它需横截面积为60mm2的铜芯电缆，其单价为120元/米，则其电缆成本为120*3000=36万元，LED路灯干线电缆负载流量l=P/U=202*50/220=44A，它需横截面积为1Omm2的铜芯电缆，它需横截面12mm2的铜芯电缆，单价为12元/米，电缆成本为12*300=3.6万元，5公里道路传统路灯主干线电缆负载流量I=P/U=333*250/220=377A，它需横截面为90mm2的铜芯电缆，单价为180元/ 米，电缆成本为980*5000=90万元，LED路灯主干线电缆负载流量I=P/U=333*50/220=73A，它需横截面为20mm2的铜芯电缆，单价为25元/条成本为25*5000=12.5万元，10公里道路传统路灯主干线电缆流量I=P/U=666*250/220=680A,它需横截面为400m2的铜芯电缆，单价为360元/米，电缆成本为360*10000=360万元，LED路灯主干线电缆负载流量I=P/U= 666*50220=146A， 它需横截面为42mm2铜芯电缆，单价为60元/米，成本为60万元。

技术日趋成熟，大功率LED光源已可以满足一般路灯所需的。一般的高压钠灯的光效是100LM/W，常用的大功率LED是50-60LM/W，用国外的LED芯片可以达到80LM/W，发光效率越高，意味着节能效果越好，这也是选择LED路灯最重要的指标之一。不过，LED的标准中并未对此有明确规定，所以在采购LED路灯时必须仔细确认。

而有的商家，为了降低成本，就采用几百只0.5W的小功率LED。然而这种小功率的LED的光衰是非常严重的，其光衰至80%的寿命只有1000小时。所以，作为需要长期使用的路灯是绝对不能允许采用这种小功率LED的，选用大功率LED(一般指30W以上)，其光衰就要好很多。

LED路灯由于技术含量高、成分复杂等原因，一些大功率灯头重量会远远超过普通高压钠灯，因此对相应的支撑材料要求较更高。不过，一些LED路灯厂家已经尽可能的在减少LED灯头的自重，从原来的单个灯头约30公斤左右，降到了10多公斤，重量的减轻还有进一步下降的趋势。

LED因为是半导体元器件，其晶片受到温度影响而减少到初始光通量的30%时，就将失去照明意义，也就是寿命终结了，理论上大功率LED路灯的寿命在3-5万小时，但其重要前提是有良好的散热性。值得一提的是，国内已有厂家采用了全球领先的针状散热技术。

1、照明用LED的最大特点是具有定向发射光的功能，因为功率型LED几乎都装有反射器，并且这种反射器的效率都明显高于灯具的反射器效率。另外，LED的光效检测时已经包括了自身反射器的效率。采用LED的道路灯具应尽可能地利用LED的定向发射光的特性，使道路灯具中的各个LED分别直接把光线射向被照路面的各个区域，再利用灯具反射器的辅助配光，来实现很合理的道路灯具的综合配光。应该说，道路灯具要真正做到符合CJJ45-2006和CIE31以及CIE115标准的照度和照度均匀度要求，灯具内应包含三次配光的功能才能比较好地实现。，而带反射器的并且具有合理的光束输出角度的LED本身就具有良好的一次配光功能。在灯具内，能按照路灯具高度及路面宽度设计各个LED的安装位置和发射光的方向就能实现良好的二次配光功能。在此类灯具中的反射器，只作为辅助的三次配光手段，来保证道路照度更好的均匀度。

在实际的道路照明灯具的设计中，可采用在基本设定每一个LED设射方向的前提下，把每一个LED用球形万向节固定在灯具上，当灯具使用于不同的高度和照射宽度时，可通过调整球形万向节使每一个LED的照射方向都达到满意的结果。在确定每一个LED的功率、光束输出角度时，可根据E(lx)=I(cd)/D(m)2(光强和照度距离平方反比定律)，分别计算出各LED在基本选定光束输出角度时应该具备的功率，并且可以通过调整各LED的功率以及LED驱动电路输出给每一个LED不同的功率来使每一个LED的光输出都达到预计值。这些调整手段都是采用LED光源的道路灯具所特有的，充分利用这些特点就能实现于满足道路路面的照度和照度均匀度的前提下降低照明功率密度,达到节能的目的。

2、LED路灯的电源系统也与传统光源不同，LED所特需的恒流驱动电源，是保证其正常工作的一大基石，简单开关电源的方案常会带来LED器件的损伤。如何使紧密压缩在一起的一组LED安全、也是考察LED路灯的一个指标。LED对驱动电路的要求是能保证恒流输出的特性，因为LED正向工作时结电压相对变化区域很小，所以保证了LED驱动电流的恒定也就基本保证了LED输出功率的恒定。对于我国电源电压供应不稳定的现状，道路灯具LED的驱动电路具有恒流输出特性是十分必要，可保证光输出恒定并且防止LED的超功率运行。

要想使LED驱动电路呈现恒流特性，从驱动电路的输出端向内看，其输出内阻抗一定是高的。工作时，负载电流也同样通过这一输出内阻抗，如果驱动电路由降压、整流滤波后加直流恒流源电路或通用的开关电源加电阻电路组成，在其上必定也消耗很大的有功功率，所以此两类驱动电路在基本满足恒流输出的前提下，效率是不可能高的。正确的设计方案是采用有源电子开关电路或采用高频电流来驱动LED，采用上述两种方案可以使驱动电路在保持良好的恒流输出特性的前提下，仍具有很高的转换效率

我国的道路灯具，基本都采用HID光源加配触发器和电感镇流器的模式，这一模式虽说存在能效较低及频闪的问题。而采用电子驱动电路的LED灯具，在野外照明场合使用时，威胁其可塑性的一个重要方面是雷电感应问题。

众所周知，空中的闪电发射的是一广谱的无线电波，而架空的道路灯具供电线路，是良好的接受无线。两根电源线接收的同一闪电发出的无线电波，对驱动电路来讲是属于共模干扰信号，这种共模干扰对地可达数佰伏到数千伏，很容易击穿驱动电路内的EMC接地电容或较小的对地(对外壳)的电气间隙，造成驱动电路的损坏。

另外由于我国的供电线路是三相四线制中性线接地的极性电源，所以在两根架空供电线的各段，在感应到闪电的无线电波的瞬间，由于两根供电线对地的瞬时阻抗不同而使两根供电线间产生一个差模的干扰电压，这一瞬时差模干扰电压也可达到数百伏至3000多伏，这一电压往往会击穿驱动电路的电源整流二极管和印制线路板上的不同极性电极间的电气间隙，LED控制器同样会使驱动电路损坏。

要解决这一问题，必须在LED的驱动电路中的输入端，并接快速响应的压敏电阻，以保证差模干扰的泄放。由于闪电的感应干扰是重复多次的，当干扰电压高时，压敏电阻瞬时导通泄放的电流可能很大，所以采用的压敏电阻不仅应具有快速的响应能力，还应具备瞬时导通数十安培的泄放能力而不损坏。除了采用压敏电阻外，LED的驱动电路的输入端还应结合传导干扰(EMI)的防护，设计有复合的LC网络，使这些LC网络不仅能阻碍内部的EMI对电网的泄露，而且能对闪电的干扰信号起到明显的抑制作用。

还有，LED驱动电路各点对地的电气间隙应保持在7mm以上，EMI防护的接地电容以及驱动电路的对地绝缘强度，应达到强化绝缘(4V+2750V)的要求，这样能使LED的驱动电路具有良好的抗差模和共模雷电感应的能力。

LED路灯与常规路灯不同的是，LED光源采用低压直流供电、由GaN基功率型蓝光LED与黄色合成的高效白光，具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高等独特优点，可广泛应用于道路。外罩可用制作，耐高温达135度，耐低温达-45度。

1、本身的特性--光的单向性，没有光的漫射，保证光照效率。

2、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。

3、LED的已达110-130lm/W，而且还有很大的发展空间，理论值达360lm/W。而高压钠灯的发光效率是随功率增加才有所增加，因此，总体光效LED路灯比高压钠灯强;(这个总体光效是理论上的，实际上250W以上高压钠灯的光效高于LED灯)。

4、LED路灯的光显色性比高压钠灯高许多，高压钠灯显色指数只有23左右，而LED路灯显色指数达到75以上，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，。

5、光衰小，一年的光衰不到3%，使用10年仍达到道路要求，而高压钠灯光衰大，一年左右已经下降30%以上，因此，LED路灯在使用功率的设计上可以比高压钠灯低。

6、LED路灯有自动控制节能装置，能实现于满足不同时段照明要求情况下最大可能的降低功率，节省电能。可实现电脑调光，分时间段控制，光线控制，温度控制，自动巡检等人性化功能。

7、寿命长:能使用5万小时以上，提供三年的质量保证。不足之处就是电源的寿命得不到保证。

8、光效高:采用≥100LM以上的芯片，相对于传统高压钠灯能节能75%以上。

9、安装简便:无需加埋电缆无需整流器等，直接将安装于灯杆接上或者将光源嵌套原有灯壳。

10、散热控制出色:夏天温度控制在45度以下，并采用被动散热方式，夏天的散热保障不足。

11、质量可靠:电路电源全部采用高质量元器件，每颗LED都有单独过流保护，无需担心损坏。

12、光色均匀:不加透镜，不以提高亮度而牺牲均匀光色，从而保证无光圈光色均匀。

13、LED不含有害金属汞，在报废时不会对环境造成危害。

综合上述原理的节能效果显著，代替高压钠灯可节电60%以上。

维护成本低:相对于传统路灯，LED路灯维护成本极低，经过比较，不到6年即可收回全部投入成本。

1、单个LED功率低。为了获得大功率，需要多个并联使用。

2、显色性低。在LED照射下显示的颜色没有白炽灯真实，这要从光谱分布上来分析，属于技术问题。

3、光斑。由于白光LED本身制造工艺上缺陷加上与反射杯或透镜的配合误差，容易造成"黄圈"问题。

4、LED照射均匀度问题。如果不进行二次光学设计，LED的照射是比较集中，所以一定要进行二次光学设计，使其光强分布图呈蝙蝠形。

5、LED的光衰问题。相比小功率LED，大功率LED路灯的光衰就会要好很多。但是小功率LED热量散发很小。而大功率的LED是存在散热没有办法解决的问题，而且发热后亮度会明显降低，所以功率不能做大。市场销售的Spark LED路灯最大的是360W。

道路照明是城市照明的重要组成部分，传统的路灯常采用，高压钠灯360度发光，光损失大的缺点造成了能源的巨大浪费。当前，全球的环境在日益恶化，各国都在发展清洁能源。而随着国民经济的高速增长，我国能源供需矛盾日渐突出，电力供应开始存在着严重短缺的局面，节能是所急需解决的问题。因此，开发新型高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的LED路灯对城市照明节能具有十分重要的意义。

道路照明与人们生产生活密切相关，随着我国城市化进程的加快，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。

LED路灯主要应用、主干路、次干路、支路、工厂、学校、园林、城市广场、庭院等道路照明。

输出功率及光通量的提高还需要从大功率白光LED的外延技术、芯片工艺等基础层次进一步提升。在二次光学设计方面，LED的辐射形式有朗伯型、侧射型、蝙蝠翼型和聚光型几种。在道路照明领域，根据设计经验朗伯型和蝙蝠翼型比较适用，通过二次光学设计，使得LED的光照范围、光度曲线符合道路照明的需求。

LED在道路灯具中使用的最普遍形式主要是在灯具内，在一个几乎是平板的安装面(也是反光面)上，装上了矩阵式的LED，这种设计方式是不可能得到良好的灯具配光的。

技术日趋成熟，光源功效已经达到100lm/W以上，这使得城市路灯照明节能改造成为可能。LED路灯，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。

大功率LED路灯顾名思义是功率大于30瓦以上，采用新型LED半导体光源的路灯。的标准一般是路面照度均匀度，符合道路照度。(实际1/2中心光斑达到25LUX,1/4中心光强达到 15LUX，16米远的最低光强4LUX，重叠光强约6LUX。就是指采用太阳能硅板为供应电源的LED路灯。

1. 光的转化率17%，(每平方太阳能量为1000W，实际利用效率为170W)

2. 市场路灯透镜材料为改良光学材料，透过率≥93%，耐温-38-+90度，抗UV紫外线`黄化率30000小时无变化等特点。

3.LED路灯，主要用于LED路灯的透镜，光斑为矩形，材料是PMMA光学材料，透过率≥93%，耐温-38-+90度，抗UV紫外线`黄化率30000小时无变化等，

4. 路面照度均匀度(uniformityof road surfaceilluminance)的平均照度0.48，光斑比值1:2。

5.符合道路照度。(实际1/2中心光斑达到25LUX,1/4中心光强达到15LUX，16米远的最低光强4LUX，重叠光强约6LUX。

6.它在新型城市照明中有非常好的应用前景。对深度的调光，且颜色和其他特性不会因调光而变化。

7.适应湿度:≤95。

尽管LED路灯的发展速度迅猛，但led路灯的标准却相对滞后。在全球范围内，LED的路灯标准也不是都没有，像LED路灯的欧洲标准就有。事实上，各地区对LED路灯的标准，在指标上不尽相同，LED路灯要在标准上符合销售区的要求，因此投标LED路灯工程要深入研究当地的LED路灯标准，只有这样才会在激烈的市场竞争中占有一席之地。

本标准规定了LED(发光二极管)路灯的定义、产品分类、型号和命名、技术要求、试验方法、检验规则以及标志、使用说明书、包装、运输和贮存的要求等。

本标准适用于250V以下直流电源或1000V以下交流供电的道路、街路、隧道照明和其他室外公共场所照明用LED(发光二极管)路灯。

1 灯具电性能

LED路灯在标称的额定电源电压及额定频率下工作时，其实际消耗的功率与额定功率之差不应大于10%，功率因素不应小于0.92。

2 防护等级

LED路灯防护等级A级品不应低于IP67;B级品不应低于IP66;C级品不应IP65。

3 平均寿命

LED路灯的额定平均寿命不应低于30000h。

4 最大温度

LED路灯额定最大温度Tc值不应大于58℃。

5 最大热沉温度

灯具内各个 LED管的最大热沉温度不应大于65℃。

6 主要光参数

7 抗扰度

浪涌抑制性能(抗雷击)的应不低于2kV(线-线)和4kV(线-地)。

8 配光特性

灯具中部分LED灯泡熄灭或整灯调光时，其光斑形状和路面照度均匀性不应发生明显变化。

1、外观要求:目测检查。

2、安全:按GB7000.1、GB7000.5、GB19510.1和相应的国家标准或国外标准进行检验。

3、按GB17743和GB17625.1的相关规定进行。

4、灯具电性能:在25℃±2℃的环境温度下，在稳压电源(与灯具标称频率相同)及LED路灯之间接入精度不小于0.5级的交直流电参数测试仪，使LED路灯处于正常工作位置，接通并调节电源电压至额定值(如灯具标称电源电压范围，则分别调节至电源电压范围的最大值和最小值)使LED灯具工作2h，记录功率和功率因素值。

5、防护等级:按GB7000.1的规定进行。

6、光衰和寿命试验:

6.1 灯具老化方法

灯具老化在没有强制通风、温度控制在20℃-30℃的环境中进行，灯具按正常安装姿态架设，按灯具标称额定电压或标称的适用电压范围的最大电压接通电源，灯具以满功率工作。灯具在老化过程中，每24h中关闭不少于2次，每次关闭时间应为25-35min，间隔时间至少应为30min。样品数量不少于3台。试验中，灯具不得出现任何故障、烧毁，否则不合格。

6.2 光衰和寿命测量推算方法

以照度法替代光通量法，在距离灯具高度2米处下方测量中心点和沿道路方向的轴线上每距1米一个点的水平照度值，共测5个点，与各点初始值对比并得出5个点的平均维持率值。在2000-5000h之间，每336h间隔测一次平均维持率值;如5000h时灯具仍然符合要求，则以2000h时的各点照度值为初始照度值，已测得的每336h间隔的照度值与2000h时对应的初始照度值比较并得出平均维持率，由上述10个点的平均维持率拟合推算出平均维持率为75%时的寿命时间加上5000h即为该灯具的寿命。选取其中1只路灯，同时用光度分布测试法测0-2000h时的光通量，计算出2000h光通维持率作为校准值。测量照度时，环境温度应控制在25℃±1℃稳定3h以上的情况下进行。

7、最大温度:按GB7000.1-2007中第12章的规定进行。

8、最大热沉温度:选取LED中的热沉温度最高者，在该LED最靠近底部的散热器放置热电偶。

9、灯具的主要光参数:

9.1 平均色温和平均显色指数

在25℃±1℃的环境温度和额定电压、额定频率下，用积分光谱测试系统测量，灯具样品放入积分球内，避免直射光射入测试探头，灯具外表面应粘贴不明显影响色温测试的白色覆盖膜。燃点1h后测试。

9.2 灯具光效和灯具配光曲线

在25℃±1℃的环境温度下，用光度分布测试系统测量。首先测试灯具的光通量及光强分布、配光曲线等，灯具光效为LED路灯的光通量与灯具的实际消耗功率的比值。

10、抗扰度:按GB17626.5规定的方法进行。

1 检验分类

产品检验分为出厂检验和型式检验。

2 出厂检验

2.1 每个灯具应经检验部门检验合格并签发合格证明书后方可出厂。

2.2 出厂检验项目见表2;对于抽检项目检测不合格的，应加倍抽样进行检验。复验合格后，才能重新包装交付收方。复验不合格的，该批产品为不合格;其他项目如有不合格，应修复，经检验合格后方可出厂。

3 型式检验

3.1 型式检验应在下列情况之一时进行:

a) 新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定;

b) 正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时;

c) 产品停产半年以上，恢复生产时;

d) 出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时;

e) 国家质量监督机构提出进行型式检验的要求时。

3.2 型式检验样品从出厂检验合格品种抽取，每次抽取4件，若灯具光电性能有不合格项，则判为不合格。其它项目中若有不合格项目，应在同一批产品中加倍抽样，对不合格项目进行复检，仍不合格，则型式检验为不合格。

1 标志

产品的污染控制标识要求应符合SJ/T11364的规定。

每件灯具应在适当明显位置固定产品标牌，标牌应符合GB/T13306的有关规定。除此之外，产品上还应标注以下内容:

a)厂名、厂址;

b) 产品名称及型号;

c) 产品编号及生产日期;

d) 主要技术参数;

e) 产品标准号、相关认证标志。

2 产品使用说明书

应符合GB9969.1的规定。

1 包装

1.1 在产品包装箱内，应装有下列技术文件(装入防水的袋内):

a) 产品标签;

b) 产品合格证;

c) 产品使用说明书;

d) 附件及其它相关文件。

1.2 产品包装若被拆开并仍需贮存时，应重新包装。

2 运输

灯具在运输过程中应防止剧烈振动、冲击和保持包装完好，运输过程中应有防止雨雪淋袭的保护措施。储运图示标志应符合GB/T191的规定。

3 贮存

灯具包装后应贮存在通风、干燥、无腐蚀性介质的仓库内，仓库内不应有各种有害气体和及有腐蚀性的化学物质。灯具不可重压，且应无强烈的机械振动、冲击和磁场作用。

随着国家对节能减排工作的重视和节能改造的紧迫性，广东省也将大力推广LED路灯，而广东省推广的LED路灯方案却广受质疑。原因是LED路灯产品存在许多问题，如:光衰、散热问题、光照能力等。

节能但光照度不足

节能即同等平均照度下的所节省的电能，这个平均照度不能仅仅是地面平均照度!空间的光强对于远处驶来的车辆有着很好的提前预判，防止交通意外发生!但国内所安装的LED路灯都是牺牲光照度来达到节能。

LED路灯的散热问题

路灯用在户外，要做到防水及防尘，所以灯具必须密封，密封后灯具内水蒸汽的温度在极端气候情况下超过100度，LED在如此高温的环境内连续工作，LED路灯如果散热没有做好，灯具就极容易坏或光衰严重。国内大功率LED路灯的散热问题仍未完全解决，产品后续维护成本必然增加。

LED灯的穿透性能力

下雨天，雾天，LED灯光线穿雾能力不强。

户外容易招蚊虫

因为蚊虫对LED灯某些波长的光特别喜欢，所以有飞蛾扑火现象，这将影响其光效。

综上所述:LED作为新型光源，在替换白炽灯，荧光灯上有不可取代的优势，但是大功率的LED路灯的使用还存在一些问题。LED路灯推广激进全面替换(特别是主干道)恐引发后遗症，如果遇到极端天气可能会大批量坏灯或严重光衰，影响道路安全。

雷击主要有以下四种类型:

1.直击雷

直击雷蕴含极大的能量，峰值电压可达5000kv的雷电流入地，具有极大的破坏力。会造成以下三种影响:

(1)巨大的富电流在数微秒时间内流下地，使地电位迅速拾高，造成反击事故，危害人身和设备安全。

(2)雷电流产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压。

(3)雷电流流经电气设备产生极高的热量，造成火灾或爆炸事故。

2.传导雷

远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压，由室外电源线路和通信线路传至建筑物内室内的电气设备。

3.感应雷

云层之间频繁放电产生强大的电磁波导致共模和差模干扰，影响电气设备运行。

4.开关过电压

供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地极短路、电源线路短路等，都能在电源线路上产生高压脉冲，脉冲电压可达正常电压的3到5倍，可严重损坏设备。破坏效果与雷击类似。

防范路灯被雷电破坏最有效的办法:

1、外部防雷与内部防雷相结合

一般的LED路灯外部都是导体材料，本身就相当于一个避雷针，在设计上必须安装引下线和地网，这些系统构成外部防雷系统。该系统可避免LED路灯因直击雷引起火灾及人身安全事故。内部防雷系统是指路灯内部通过接地、设置电压保护等方式对设备进行保护。该系统可防止感应雷和其他形式的过电压侵入，造成电源毁坏、这是外部防雷系统无法保证的。这两者之间是相辅相成的，互为补充。内部防雷系统在很多器件上例如外壳、进出保护区的电缆、金属管道等都要连接外部防雷系统或者设置过压保护器，并进行等电位连接。

2.防雷等电位连接

为彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差，电源线、信号线、金属管道等都要用过压保护器进行等电位连接，各个内层保护区的界面处也要进行局部等电位连接，各个局部等电位连接处要互相连接，最后与主等电位处相连。

3.设置雷电保护区

LED路灯除了电源设备外，还会设置一些通信设备用于控制路灯的开关及亮度，这些设备及电源都需要安置在雷电保护区内，保护区域直接受外壳屏蔽。此处的电磁场要弱得多。

4.高质量保护设备--防雷模块和过压保护模块

防雷器的作用是在最短时间(纳秒级)内将被保护系统连入等电位系统中，使设备各端口等电位。同时将电路中因雷击而产生的巨大脉冲能量经短路线释放到大地，降低设备各接口端的电位差，从而起到保护设备的作用。

LED路灯电源模块不仅要按照上述要求进行设计，而且必须经过严格的检验程序:

1、具有恒压输出功能或具有恒流输出功能或两者功能兼有的控制装置，应采用GB19510.12/IEC61347-2-13安全标准检验。

2、对仅具有控制LED亮暗、闪动、颜色等逻辑变化功能的控制装置，应采用GB19510.12/IEC61347-2-11安全标准检验。

3、如果一个控制装置兼有上述两者的功能的，应按照GB19510.12/IEC61347-2-13安全标准检验。

实践证明，经过科学的设计及严格的检验，不仅能确保LED路灯系统不受到雷电的伤害，而且杜绝了雷电对电源设备的共模和差模干扰。