道路照明設計LED光源應用優(yōu)缺點分析
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摘要：LED光源作為最新的光源產品，因為其具備電壓低、光效高、耗電少、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，已經得到社會各行業(yè)的推廣及使用。LED光源接近自然光，可以構建舒適、安全的視覺環(huán)境。但是LED燈具仍然存在一些弊端,因為LED光源配光設計單一、制造工藝復雜、元件標準設定不統(tǒng)一，導致LED燈具通用性差，維護成本較高，使用壽命容易受到影響，這些都是未來需要攻克的問題。
led通過半導體芯片發(fā)光，作為可以發(fā)光的二極管，通過少數(shù)載流子與多數(shù)載流子在得P-N結中發(fā)生復合作用，使得發(fā)光子借由發(fā)射生成光能，完成電能向光能的轉變；LED發(fā)光源使用的材料屬于綠色材料，內部不含汞，所以不會產生有害物質，不會對環(huán)境造成污染，同時LED光源接近自然光，可以構建舒適、安全的視覺環(huán)境。
1LED光源的優(yōu)勢
1.1顯色效果高
LED光源顯色性在70以上，在高壓鈉燈顯色方面表現(xiàn)在20左右，同時LED光源接近自然光，與自然光接近的物質，視覺接受能力越強，應用LED光源，可以為人們提供舒適、安全的視覺環(huán)境，表1為某道路不同燈具對比測試結果，原使用的高壓鈉燈250W，改換成LED路燈140W。1.2安全系數(shù)高LED光源電壓在于24伏以下，這樣可以應用于眾多場所，且安全性較高，照度效果好。LED光源雖然是固體冷光源，但是采用密閉材料環(huán)氧樹脂構成，一般不會出現(xiàn)松動的情況，同時產生光衰積碳發(fā)熱的可能性較低。與傳統(tǒng)燈具相比LED光源燈具的壽命較長，一般可以維持在5萬小時之上。
1.3節(jié)能、環(huán)保
在節(jié)能環(huán)保為主題的時代背景下，LED光源與自然光非常接近，同時節(jié)能環(huán)保，應用范圍廣，LED光源通過半導體芯片發(fā)光，使用的材料不含汞，所以在光源工作期間，不會產生污染環(huán)境的物質，同時燈具材料可以循環(huán)利用，是一種節(jié)能型材料。
1.4組合能力強
LED燈光源顆粒較小，組合方式多樣，可以根據實際要求，應用于不同型號的燈具中，應用范圍較廣，LED燈具在橋梁、高架橋、城市建筑等方面都有較好的應用，可以采用點線面結合的方式，提升光照效果。
2LED燈具的弊端
2.1多種因素制約
LED燈具與傳統(tǒng)燈具相比，光照效果好，還節(jié)能環(huán)保，符合當下節(jié)能環(huán)保的時代主題。但是仍然存在一定的缺陷，LED燈具在光學設計的基礎上實現(xiàn)，采用排列方式配光，設計非常有限。同時LED光源的光色方向性較強，所以難以有效的均衡平均照度，導致環(huán)境照度表現(xiàn)效果差強人意，燈下黑的情況時有發(fā)生。采用二次光學設計補充LED燈具在一次光學設計方面存在的短板，LED顆粒封裝技術要求較高，如果沒有完善的技術，很難解決LED光源顆粒封裝期間，散熱性差以及高色溫差形成的實際問題。在驅動電路工作中，還容易發(fā)生很多故障，如果故障不能解決，將會大幅度的縮短LED光源燈具的使用壽命，LED顆粒封裝存在問題，不僅會影響LED光源顆粒本身，還會影響LED燈具的整體壽命。這無疑會提高LED燈具維護成本，為此LED顆粒封裝工作還需要進一步加強，保證電子元器件在燈具應用中，可以有效的解決其存在的故障，降低維護成本。LED燈具受到多種因素的制約，導致其使用壽命受到極大的影響，同時LED燈具是一個集成產品，內部包含驅動電路以及各種電源器件，如果任何一個部分存在問題，將會對LED燈具造成極大的影響。經過調查發(fā)現(xiàn)，驅動電路在LED燈具工作期間，驅動電路對燈具使用造成極大的影響，使得燈具壽命大幅度縮短。細致分析驅動電路，其由多個電子元件組成，如果電子元件質量存在問題，在LED燈具應用過程中發(fā)生損毀，將會直接導致驅動電路難以正常工作，使得LED燈具整體壽命難以達到正常使用壽命。經過計算發(fā)現(xiàn)內部驅動電路出現(xiàn)問題后，驅動電源的壽命一般都維持在2萬小時。除此之外，同時封裝技術在LED燈具應用期間，也是非常關鍵的環(huán)節(jié)，通過了解發(fā)現(xiàn)燈具的接觸面小，便會導致氣溫迅速升高，一旦氣溫到達一定范圍后，便會破壞燈具元件，導致燈具整體壽命受到影響，難以達到5萬小時的使用時間。
2.2光線照度不均勻
LED光源照射方向性強，導致二次配光設計并不能發(fā)揮作用。LED顆粒第一次配光，采用排列組合的方式，由于排列組合方式組合燈具內部元件，使LED光源存在極大的局限性，導致光線照射平均照度無法達到人們日常使用要求。采用二次配光設計，彌補一次配光設計，并能取得不錯的表現(xiàn)效果，LED燈具平均照度在升高很多，但是會影響到道路快車道上平均照度和均勻度，在燈下黑情況出現(xiàn)后，導致行人在道路上并不能準確的判斷路面環(huán)境，通過調查發(fā)現(xiàn)，目前LED燈具在道路方面的應用，其環(huán)境照度值無法達到相鄰快車道的二分之水平。為了保證LED燈具發(fā)光效率達到使用需求，需要將LED光源色溫維持在5500左右，考慮到芯片對LED燈具發(fā)光產生的影響，如果熱量急劇上升，會導致燈具內溫度迅速提高，從而使得發(fā)光效率大幅度下降，這樣便會影響到LED發(fā)光的表現(xiàn)效果，導致電光轉換率快速降低，并不斷衰減直到失效。
2.3設計工藝復雜
目前，我國LED燈具散熱方式主要為風扇式，自然對流式、散熱管以及回路散熱等方式。在眾多方式中以電扇散熱使用最為頻繁，但是電扇散熱效果差，同時并不穩(wěn)定，無法保證LED燈具正常工作；其次，采用散熱器的方式，容易增加LED燈具的實際重量。除此之外，使用散熱器還會破壞LED燈具使用的穩(wěn)定性以及安全性，因為LED燈具安裝在室外環(huán)境，所以會經常受到外界環(huán)境因素的干擾，如果散熱器縫隙內落入灰塵，堵塞散氣孔，難以保證散熱器經過一段時間后依然可以正常工作。一旦散熱器無法正常工作，便會導致LED燈具無法在溫度升高之后控制溫度，在芯片高溫不退的狀況下，很可能會使光源迅速衰弱直至失效，一定程度上影響到LED燈具的使用壽命。LED燈具采用一體化設計，在光學一次配光設計、二次配光設計、封裝技術作用下，制作LED燈具。因為工序較多，工藝非常復雜，燈具在工作一段時間后，必須要對發(fā)光顆粒進行替換，但是LED發(fā)光顆粒較小，難以憑借肉眼分辨，所以在更換發(fā)光顆粒時容易存在問題，需要借助精密的儀器，才能了解LED燈具內部元件應用狀況。LED燈具采用的是整體設計，會對維護工作產生造成一定的干擾，無法在現(xiàn)場進行燈具維護。為此需要將LED燈具拆裝，運送到生產廠家開展維護工作。目前，國內LED燈具維護又存在內部元件標準不統(tǒng)一的情況，LED燈具內的發(fā)光顆粒、驅動電路、主體軀殼等各部分，由不同的生產廠家生產，所以會在維護工作期間，存在較多難題。每個廠家設定的產品標準不同，導致燈具的兼容性較低，燈具內部元件不具備通用性，導致維護工作異常艱難。同時LED燈具驅動電源還需要整體更換，為此在一定程度上提高了維修成本。根據最近的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，維修一整套的LED路燈燈具，價值在3500元左右，其中LED驅動電源價格就在每套700元左右，因為LED燈具維護成本較高，在很大程度上制約了LED燈具的應用與推廣。
3結論
在節(jié)能環(huán)保的時代主題下，城市道路應用LED光源照明，已成為未來發(fā)展的主要趨勢，滿足國家低碳生活的需要，符合綠色照明節(jié)能減排的發(fā)展理念，考慮到LED燈具在實際應用方面存在的弊端，需要進一步加強LED燈具照明研究力度，逐步完善相關技術，制備工藝材料，解決LED燈具在維修工作中存在的問題，使LED燈具可以在未來大范圍的推廣、應用。
參考文獻
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作者：楊棟 單位：中設設計集團股份有限公司
