用于道路照明的燈具，被稱作路燈。以LED作為光源的道路照明燈具，則稱作LED路燈。LED路燈的核心是LED光源。LED路燈光源，是由許多大功率白光LED通過(guò)混聯(lián)方式連接而成的。LED路燈燈具除了LED模組之外，還包括驅(qū)動(dòng)電源、光學(xué)元件及散熱裝置等。一、道路照明的發(fā)展現(xiàn)狀當(dāng)人們有了夜晚出行的需求時(shí)，便出現(xiàn)了道路照明。近代道路照明始于白熾燈的出現(xiàn)。道路照明是隨著時(shí)代的發(fā)展、科技的進(jìn)步和人們生活水平的不斷提高而發(fā)展的。從人們僅要求照明路面察覺(jué)道路的情況，到幫助人們識(shí)別道路是行人還是障礙物，再到幫助機(jī)動(dòng)車(chē)和非機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛者辨別行人的特征等。道路照明的根本目的是在于為駕駛員和行人提供良好的視覺(jué)條件，指引他們行進(jìn)，以便提高交通效率，降低夜間的交通事故和犯罪，同時(shí)幫助行人看清周?chē)h(huán)境，辨別方向。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們?cè)谝归g到戶外休閑、購(gòu)物、觀光等活動(dòng)越來(lái)越多，良好的道路照明也起到豐富生活、繁榮經(jīng)濟(jì)和提升城市形象的作用。按照照明的觀點(diǎn)，道路可分為四大類(lèi)：汽車(chē)專(zhuān)用道路、一般街道、商業(yè)街及人行道。通常所講的道路照明，乃指汽車(chē)專(zhuān)用道路照明。在道路照明的諸多目的中，為機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員提供安全舒適的視覺(jué)條件是第一位的。道路照明光源最早是路燈，后來(lái)相繼出現(xiàn)了高壓汞燈、高壓鈉(HPS)燈和金屬鹵化物燈、高效節(jié)能燈、無(wú)極燈及LED燈等。在目前比較成熟的路燈光源中，HPS燈的

光效最高，一般達(dá)100~120lm/W，在目前的中國(guó)整個(gè)道路照明市場(chǎng)(擁有量約1500萬(wàn)盞)上，高壓鈉燈占據(jù)60%以上的份額。而在一些社區(qū)和鄉(xiāng)村道路上的照明光源主要是電子節(jié)能燈(CFL)，約占道路照明市場(chǎng)20%的份額。傳統(tǒng)白熾燈和高壓汞燈，正在逐步被淘汰。LED照明是一種節(jié)能環(huán)保照明。LED道路照明示范正在全球展開(kāi)，中國(guó)大陸成為先行者，臺(tái)灣地區(qū)居次。在2009年4月28日，國(guó)家科技部正式發(fā)文[

  國(guó)科發(fā)高(2009)189號(hào)]，在天津、石家莊、大連、上海、杭州、廈門(mén)、南昌、成都、西安、重慶、深圳、東莞和山東濰坊等21個(gè)城市開(kāi)展“十城萬(wàn)盞”計(jì)劃試點(diǎn)，LED路燈以其突出的示范效應(yīng)成為各類(lèi)半導(dǎo)體照明技術(shù)中的一大亮點(diǎn)。二、LED路燈的優(yōu)勢(shì)與以高壓鈉燈為代表的傳統(tǒng)路燈比較，LED路燈具有很多顯在和潛在的優(yōu)勢(shì)。(1)光效高，能耗低目前大功率白光LED的光效已超過(guò)100lm/W，科銳(Cree)、歐司朗(Osram)光電半導(dǎo)體等的大功率白光LED的實(shí)驗(yàn)室水平早在2009年年初就達(dá)160lm/W。根據(jù)美國(guó)能源部(DOE)預(yù)測(cè)，到2020年前后，大功率LED商業(yè)產(chǎn)品的光效可以達(dá)到165lm/W，實(shí)驗(yàn)室樣品光效可以達(dá)到230lm/W。到2020年之后，LED光效基本不再會(huì)有大的提高，將進(jìn)入一個(gè)遲緩期。在道路照明方面，高壓鈉燈因?yàn)槠涔庑Э蛇_(dá)到120lm/W而占主導(dǎo)地位。但是，隨著LED光效的不斷提高，高壓鈉燈路燈的壟斷地位岌岌可危。目前在次干道上使用的150W以下的LED路燈，已體現(xiàn)出明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)路燈光源一般向整個(gè)空間發(fā)光，但需要路燈照亮的只是行車(chē)和行人的路面，因此在路燈燈具設(shè)計(jì)時(shí)，為了盡可能地使燈光均勻并集中地投射到路面上，需要使用曲面反射器來(lái)收集光線，使其向所需要的方向照射。在光線傳播過(guò)程中，由于光源的

阻擋和反射面的吸收而損失，致使路燈的出光效率僅為65%~70%。反觀LED路燈，因其具有良好的方向性，在采用二次光學(xué)透鏡時(shí)，燈具效率可達(dá)80%左右。如果再進(jìn)行三次光學(xué)設(shè)計(jì)，燈具的出光效率可達(dá)85%~90%。表1列示了某一400W的高壓鈉燈與一盞250W的LED路燈燈具效率及路面利用率等參數(shù)比較。表1400W高壓鈉燈與250W的LED路燈參數(shù)比較事實(shí)證明，用配光科學(xué)合理的100W的LED路燈替代次干道上使用的250W的高壓鈉燈路燈，不僅能達(dá)到道路照明標(biāo)準(zhǔn)要求的

  平均照度，而且均勻度也得到大幅提高。而高壓鈉燈路燈的平均照度局部區(qū)域可能較高，但均勻度卻很差。由此可見(jiàn)，LED路燈具有相當(dāng)大的節(jié)能空間。高強(qiáng)度放電(HID)燈路燈，一般只能在小范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)光，而LED路燈可以實(shí)現(xiàn)從0%~100%范圍內(nèi)的調(diào)光控制，可以根據(jù)環(huán)境光照和交通狀況靈活調(diào)節(jié)光輸出，在保證照明需求的情況下降低不必要的能耗。由此可見(jiàn)，對(duì)于占總照明用電量約為15%~20%的道路照明來(lái)說(shuō)，大規(guī)模地推行LED路燈，對(duì)于節(jié)能降碳具有重要意義。(2)使用壽命長(zhǎng)路燈的壽命直接影響整個(gè)道路照明的維護(hù)成本。目前高壓鈉燈的壽命一般為2萬(wàn)小時(shí)左右，道路照明用高壓鈉燈的使用壽命僅約5000小時(shí)，而大功率LED的壽命一般達(dá)5~7萬(wàn)小時(shí)。高壓鈉燈和LED的平均壽命定義是不同的。高壓鈉燈的平均壽命定義為“將一批受試光源樣品點(diǎn)燃至50%數(shù)量損壞時(shí)的時(shí)間”，而LED的平均壽命則是指“將一批受試樣品點(diǎn)燃至50%數(shù)量的光衰至70%的時(shí)間”。若按高壓鈉燈的壽命定義來(lái)衡量LED，壽命為5萬(wàn)小時(shí)的LED則可達(dá)10萬(wàn)小時(shí);

若按LED的壽命定義來(lái)衡量高壓鈉燈，壽命為2萬(wàn)小時(shí)的高壓鈉燈僅約1萬(wàn)小時(shí)。當(dāng)然，LED的壽命并不是LED路燈的壽命。LED路燈的壽命是由LED光源壽命和驅(qū)動(dòng)電路的壽命共同決定的，而LED及其驅(qū)動(dòng)電路的壽命取決于燈具的散熱能力、電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其電子元器件的選擇等多種因素。從目前的技術(shù)水平看，LED路燈的壽命可以超過(guò)高壓鈉燈路燈。(3)顯色性好雖然在傳統(tǒng)光源中高壓鈉燈的光效最高，但其顯色性最差，顯色指數(shù)Ra僅約20。如此差的顯色性只能幫助人們察覺(jué)道路狀況，并不能幫助行人清晰辨別。而LED的顯色指數(shù)可達(dá)80左右，基本上接近自然光，對(duì)顏色的呈現(xiàn)更為真實(shí)，更能夠反映出物體本身的顏色。LED的高顯色性無(wú)疑有助于司機(jī)和行人識(shí)別目標(biāo)，在同樣的路面亮度下提供更好的通行條件。(4)快速啟動(dòng)白熾燈一

  點(diǎn)即亮，但實(shí)際上的啟動(dòng)時(shí)間約0.1~0.2秒。高壓鈉燈和金鹵燈等氣體放電燈從啟動(dòng)到穩(wěn)定光輸出需要幾十秒乃至十分的時(shí)間，在關(guān)閉后需等待3~6分鐘冷卻后方可啟動(dòng)。而LED的啟動(dòng)時(shí)間僅為幾十鈉秒(ns)，也不存在重新啟動(dòng)的等待時(shí)間，LED燈具可以正常在連續(xù)開(kāi)/關(guān)狀態(tài)。(5)便于光學(xué)設(shè)計(jì)LED體積小，可以在半平面上定向發(fā)光，在燈具設(shè)計(jì)時(shí)可以將其近似視為是點(diǎn)光源，非常適合于采用透鏡或反射器來(lái)進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)，獲得比較理想的配光，實(shí)現(xiàn)較高的燈具效率。(6)造型可塑性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)牢固

LED路燈燈具的造型可塑性強(qiáng)，可以通過(guò)造型設(shè)計(jì)來(lái)體現(xiàn)裝飾性和地方人文特色，增添美感和城市意象的附加價(jià)值。LED是一種固態(tài)光源，不含玻璃和燈絲等易損壞部件。LED燈具通過(guò)合理設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)上可以做得非常牢固。(7)低碳環(huán)保，尤其適合采用太陽(yáng)能光伏技術(shù)高壓鈉燈等氣體放電燈含有汞等有害物質(zhì)，光源廢棄后會(huì)對(duì)環(huán)境和水源造成長(zhǎng)期嚴(yán)重污染。LED芯片及其封裝可以滿足歐盟RoHS指令要求，不含汞和鉛等有害物質(zhì)。LED廢棄后可以回收利用，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。LED直流驅(qū)動(dòng)之特點(diǎn)，尤其適合采用太陽(yáng)能光伏技術(shù)和風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)應(yīng)用于道路照明，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的節(jié)能環(huán)保照明。(8)具有潛在總成本優(yōu)勢(shì)目前LED路燈燈具單價(jià)比高壓鈉燈路燈高4倍以上。一盞250W的LED路燈功效相當(dāng)于400W的高壓鈉燈路燈，但前者為6000~8000元，后者僅為1500元。但是，LED路燈的高光效和長(zhǎng)壽命特點(diǎn)只要能夠充分發(fā)揮，可以依靠節(jié)約的電費(fèi)和維護(hù)費(fèi)用收回初始成本的差價(jià)。隨著LED路燈技術(shù)的逐漸成熟和初始成本的不斷降低，其在總成本上的潛在優(yōu)勢(shì)用不了多長(zhǎng)的時(shí)間就會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。三、LED路燈目前存在的問(wèn)題雖然LED路燈與傳統(tǒng)路燈比較具有一些優(yōu)勢(shì)，但由于LED路燈的發(fā)展時(shí)間很短，目前仍處于試驗(yàn)和探索階段，有一些LED路燈在示范應(yīng)用中出現(xiàn)了諸多問(wèn)題，并沒(méi)

  有達(dá)到人們預(yù)期的效果。目前LED路燈存在的不同程度的問(wèn)題表現(xiàn)為：