LED灯在道路照明中的实际效果测试分析

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摘 要：led灯由于可预见的广阔市场前景和节能效果，在全国得到了大力推广使用。为验证LED在道路照明应用中的实际照明效果，采用照度-功率密度比指标，对已有道路进行了实际测试，并对测试结果进行了分析。

关键词： LED灯；道路照明；测试；照度-功率密度比

中图分类号：TN312+.8 文献标识码：B

LED Lights in Road Lighting Actual Effect Test and Analysis

WANG Ji-fang

(Guangdong highway design institute Co., Ltd., Guangzhou Guangdong 510507, China)

Abstract: Due to the predictable market prospects and energy saving effect of LED light, it has been and will be vigorously promoting used in the country. In order to verify the LED's actual lighting effects in road lighting applications, the test on existing roads is done by using the illumination power density ratio and the analysis of the test results is described.

Keywords: LED lights; road lighting; test; illumination-power density ratio

1 LED灯概述

1.1 LED灯发光原理

LED是一种新型照明光源，是继白炽灯、荧光灯、气体放电灯光源之后的第四代光源，具有广阔的发展前景。最早应用半导体发光原理制成的LED光源问世于上世纪60年代初，之后伴随着新材料的发明和光效的提高，单个LED光源的功率和光通量也在迅速增加。

LED的发光原理是在半导体材料的两端加正向电压，使得N型材料的电子和P型材料的空穴向P-N结扩散，在P-N结处不断复合，电子跌落到较低的能阶，以光子的方式释放能量，即辐射发光。目前道路照明使用的是白光LED灯，这种LED是将芯片和荧光粉封装在一起做成，如图1所示[1]。芯片发蓝光，荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光，芯片的蓝光和荧光粉的黄光混合在一起，形成白光。除了采用荧光粉的方法以外，也可采用将几种发不同色光的芯片封装在一起的方法，通过这些色光的混合，构成发白光的LED。

1.2 LED灯的效率

目前，单颗LED芯片的实验室光效已达150～200 lm/W，实际应用中道路照明灯具光效已达到100～110 lm/W。随着技术的进步和关键技术的突破，实际应用中的LED光效在可预见的近几年内将进一步达到150～200 lm/W的水平[2]。

1.3 LED灯在全国应用

由于LED灯的广阔市场前景以及其巨大的节能前景，世界各地均对LED灯进行了大力推广。在国内，政府先后制定并启动了“563”计划、绿色照明工程、半导体照明工程、“十城万盏”半倒体照明应用示范工程，并明确提出10年内完成白炽灯的淘汰，大力扶持LED产业发展[3]。据GLII调查，2010年中国共安装LED路灯35万盏（不包括隧道LED灯），预估2010年全线隧道灯安装量在12万盏左右；据高工LED预计，2011年中国LED路灯安装量将超过50万盏[4]。

2 测试指标和实地测试过程

2.1 测试采用的指标

针对选定的不同道路，分别测试实际道路照明中所选用的灯具功率、道路照度、均匀度、纵向均匀度等不同指标，并加以对比。考虑各不同道路所采用灯具功耗、路面照度不同，为便于比较道路照明的实际效果，采用“每单位功率密度的路面照度值”作为反映节能性能的主要指标。“照度-功率密度比”指标，其数值为：路面平均照度除以照明功率密度，其单位为lx/W/m2。照度-功率密度比，其直观可以理解为：采用不同光源，每瓦电量在每平方米路面上，实际产生的照度值。

2.2 测试过程

在2010年5～6月，在广东省内多家单位的配合下，选取了8条不同类型光源的道路进行了实地测量，其中包括普通高压钠灯光源、节能型高压钠灯光源、LED灯光源以及LVD灯光源等不同种类。

由于LED光源技术发展较快，在2012年2～3月，又另选取1条LED灯光源照明的道路进行了测试。

3 测试结果及分析

针对以上大量的测试道路，选取其中几条典型道路的测试结果，列表如表1所示。其中包括1条采用LVD灯光源的照明道路、1条采用普通高压钠灯光源的照明道路、1条采用节能型高压钠灯光源的照明道路和2条前后不同时期均采用LED灯光源的照明道路。

由表1可以看出，各种不同光源在道路中的应用，其照度、功率密度值指标均能符合国家相关标准要求，G105的XX段，由于道路过宽、灯具仅为两排，其横向间距过大，造成总均匀度指标较差，不满足国家标准要求。

从照度-功率密度比指标可以看出：

（1） LVD灯的实际光效果最差，仅有28.78 lx/W/m2；

（2） 在2010年之前投入使用的LED灯，其光效果与普通高压钠灯效果基本差别不大，比节能型高压钠灯的效果仍低15％左右；

（3） 2011年年底投入的LED灯效果最好，照度-功率密度比指标高达60.38，其节能效果已超过投入使用约一年左右的节能型高压钠灯，成为目前最节能的光源；

（4） 2010年前与2011年底分别投入使用的LED灯，其光效果差别较大，这主要是因为，在2010年前投入使用的LED灯，其单位光通量一般为80～90 lm/W；而2011年之后，实际大量投入使用的LED芯片光效已经达到100～110 lm/W。

4 结 论

通过本次对不同道路的实地测试，可以看出，在前期投入使用的LED灯，其节能效果相比其它高压钠灯并不明显，甚至比节能型高压钠灯略差。但随着LED芯片光效和单位流明数的提高，其目前的节能性效果已经达到甚至超过了节能型高压钠灯，成为目前最节能的光源类型之一。相信随着技术的不断成熟、单位造价的不断降低，LED灯必将成为道路照明灯具的主流。

参考文献

[1] 魏文信. 室外照明工程设计手册[M]. 北京：中国电力出版社，2011. 1.

[2] 吴淑梅，霍彦明，徐 梅. LED光源在照明中的应用[J]. 光源与照明，2008. 9.

[3] 罗贞礼. 中国LED照明产业“十二五”发展探讨[J]. 新材料产业，2011. 1.

[4] 2010年中国LED路灯安装量达35万盏[J]. 现代显示，2011. 3，总第122期.省略。