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选择。

　　LED路灯与常规高压钠灯路灯不同的是，大功率LED路灯的光源采用低压直流供电、由GaN基功率型蓝光LED与黄色荧光粉合成的高效白光二极管，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，可广泛应用于城市道路照明。外罩可用PC管制作，耐高温达135度.耐低温达-45度。

　　发光二极管(LightEmittingDiode,简写为LED)是基于半导体PN结形成的用微弱的电能就能发光的高效固态光源，在一定的正向偏置电压和注入电流下，注入P区的空穴和注入N区的电子在扩散至有源区后经辐射复合而发出光子，将电能直接转化为光能。

　　1、LED路灯本身的特性——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的光源效率目前已达90-110lm/W，而且还有很大的发展空间，理论值达250lm/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）。

　　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，（参照英国道理照明标准）；

　　5、LED路灯的光衰小，一年的光衰不到3[%]，使用10年仍达到道路使用照度要求，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,能实现在满足不同时段照明要求情况下可能的降低功率，节省电能

　　7、LED是低压器件，驱动单颗LED的电压为安全电压，系列产品单颗LED功率都为1瓦，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所（例如：路灯照明、厂矿照明、汽车照明、民用照明等）

　　8、每个单元LED小片只有很小体积，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。 　　9、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。

　　10、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。

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

　　12、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。

　　13、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。

　　14、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。

　　综合上述原理，大功率LED路灯的节能效果显著，代替高压钠灯可节电60[%]以上。有待考究维护成本低：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。

　　目前，LED照明技术日趋成熟，大功率LED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。目前LED路灯的标准一般是路面照度均匀度（uniformity of road surfaceilluminance)的平均照度0.48。光斑比值1：2，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米远的光强4LUX，重叠光强约6LUX。目前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。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。太阳能LED路灯就是指采用太阳能硅板为供应电源的LED路灯。

　　标准：

　　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. 目前市场路灯透镜材料为改良光学材料，透过率≥93％，耐温-38－+90度。

　　3.LED路灯透镜 ，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（uniformity of 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路灯的欧洲标准现在就有。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，只有这样才会在激裂的市场竞争中占有一席之地。

　　随着能源的不断消耗，资源的日益匮乏，温室效应对人类的危害日趋显著，大气环境对地球的污染越来越严重，国际上要求节能降耗的呼声越来越高，当今节约能源成为各国工作的重中之重。我国早在1996年就正式启动绿色照明工程，提出照明工程要节约资源，防止污染，造福后代。多年来通过各界的共同努力，做为第四代的光源半导体（LED）照明产品有了飞跃性的发展，在节能方面取得了令人瞩目的成就。

　　我国户外道路照明约占整个照明用电量的30％，与人们生产生活密切相关。LED路灯作为户外照明的重要应用，其优越性：

　　1、大功率LED路灯的寿命长

　　对这个大家十分关注的焦点问题，正如许多国内外专家和公司的产品宣传画册所描述的5-10万小时，并持乐观态度，其实，大功率LED路灯的寿命取决于以下几点：

　　（1）LED光源的芯片质量，光衰减值。

　　（2）LED的封装质量. 一致性及可靠性。

　　（3）LED作为冷光源，但LED半导体本身会产生热。LED的散热，保证LED的良好工作条件。

　　（4）电源、恒流驱动的寿命质量保证。

　　2、节能效率高

　　照明工程是个系统工程，不管是明视照明还是气氛照明都是通过电能转换成光，再通过灯具投影，使某一个局部的被照面达到一定的照度、均匀度、显色性，多个被照面的局部合成一个完整的照明工程，不能简单的用功耗来比较，而是要通过综合、全面的分析进行比较。

　　3、常规灯具与半导体LED照明灯具的差异化

　　灯具是光源、电源、灯罩和其他附件等装配组合而成的照明器具，它又是用来控制光源、光线投照的方式，同时又能起到保护光源，提高照明效率的照明工具。

　　常规路灯照明灯具主要由灯壳体、光源腔、电器室等组成。因其有足够的壳体空间及活性炭和泡沫硅橡胶的密封安装散热，保证了光源的工作条件。其光源腔的防护等级IP65、电器室的防护等级IP45。常规路灯照明只要保证此防护条件，可以做成任意形状，我国的常规道路照明灯具设计精彩纷呈，真是显现出白天观景、夜晚观灯的景象。

　　而半导体LED路灯的面世，其光源的长寿命独特性，具有易合理配光的优越性，色温的可变性，显色指数高的优势，低电压、电流的光源供电具备了高效节能的发展趋势。

　　对于LED应用于路灯有先天的优势,其优势在于：

　　1.LED作为点光源，如果设计合理，很大程度上可以直接解决传统球状光源必须依靠光发射来解决的二次取光及光损耗问题；

　　2.对光照射面的均匀度可控，理论上可以做到在目标区域内完全均匀，这也能避免传统光源“灯下亮”现象中的光浪费；

　　3.色温可选，这样在不同场合的应用中，也是提高效率、降低成本的一个重要途径；

　　4.技术进步空间依然很大。

　　4. LED路灯的光学合理性配光

　　LED与传统的照明灯不同,它具有点光源、高亮度、窄光束输出等特点。做LED路灯首先要考虑把有限的光通量充分的利用到有效的照射范围，路灯要求的是路面照明效果，超出路面的空地不是路灯照明的有效范围。因此，有效的控制光线的分布范围，使发光管发出的光成为一个长条形光带沿路面方向铺展，同时也要兼顾眩光的产生，是对LED新型灯具的设计人员提出的更高要求。

　　5、当前LED路灯的主要技术性能指标对比：

　　6、节能指标计算（每天按12小时计算）：

　　每年节约电能=365*12*（0.5-0.16）=1489.2

　　每年节约电费=1489.2*0.8=1191.36元

　　经过LED路灯改造后，每盏灯每年节约电费1191.36元。如果整条路路面都采用LED路灯那么每年将为国家节省大量的电能，就经济效益而言，节省了大量的金钱。

　　1.由于对LED光源工作条件的要求不甚了解造成光衰减严重甚至于死灯。

　　2.对道路照明要求感悟不足，科学性点光源光学配光难点及对色温在道路照明中的重要性忽略，易造成眩光，斑马效应和在空气污染严重，下雨有雾天气的环境中，造成灯亮地面不够亮的现象。

　　3.对保证LED工作条件和对电源技术性的认知程度不足，造成产品在电源上的故障层出不穷。

　　4.对当今LED路灯实用性道路的应用概念不清，盲目的与大功率气体放电灯“媲美”不计成本的制作超大功率LED路灯，造成不切合实际的价格昂贵的路灯产品难以推广。

　　5.对道路照明要求模糊，实际使用维护的欠考虑，造成直接使用业主的抵制。

　　解决方案：

　　对LED光源的工作环境这个问题的讨论，需具备了解LED的基本常识;发光二极管其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光，其现今大功率LED发光效率约为30[%]，70[%]将是热能，需要将其散热处理。大功率白光LED的结温TJ在亮度衰减70[%]时与寿命的关系可看出：TJ=50℃时，寿命为90000小时，TJ=80℃时，寿命降到34000小时，TJ=115℃时，其寿命只有13300小时了。TJ在散热设计中要提出允许结温值TJmax，实际的结温值TJ应小于或等于要求的TJmax，即TJ≤TJmax。

　　从以上的测试数据图示经测试发光二极管可正常工作的环境温度其结温温度应(<85℃)。高于此温度范围效率将大大降低，甚至于烧毁。可以看出温度对其直接影响的重要性。特别值得一提的是，对散热材料的热平衡速度要求重视度，造成光源的热得不到有效的处理引起光衰减严重。现在许多生产厂家大功率LED的热沉散热壳体应用基本采用不同的合金铝材料，其导热系数不一，一些材料的散热速率难以满足LED工作条件。不可忽略的铝基板及导热硅胶，硅脂材料的导热环节，使用材料的实际寿命质量，将直接影响LED的工作散热条件。如何减少中间环节，直接与热沉散热近距离接触将热量快速达到平衡的有效散热，是现今高质量的LED灯具产品开发需考虑的方向。

　　先从材料分析：

　　金属的热传导系数表：

　　银 429铜 401金 317铝 237铁 80锡 67铅 34.8

　　银热传导系数比较好，但缺点就是价格太高，纯铜散热效果则次之，但已经算是非常的了。不过铜也有缺点：造价高、重量重、不耐腐蚀等。所以现在大多数散热片都是采用轻盈坚固的铝材料制作的，其中铝合金的热传导能力，好的风冷散热器一般采用铝合金制作。至于铜，目前市场上也出现了纯铜的散热器，铜的导热性能比起铝要快的多，但铜的散热没有铝快，铜可以快速的把热量带走，但无法在短时间内把本身的热量散去，另外铜的可氧化性是铜本身的弊病。当铜一旦出现氧化状态，从导热和散热方面都会大大的下降。

　　从对比上看，的散热材料也并不是铝材。铜和铝的对比中形成了一种新型的工艺——铜铝结合。所谓的铜铝结合就是把铜和铝用一定的工艺完美的结合到一块，让铜快速的把热量传给铝，再由大面积的铝把热量散去，这不但增充了铝的导热不及铜，还弥补了铜的散热不如铝，有机的结合从而达到急速传热快速散热的效果。

　　多篇文章中都阐述了散热是靠面积而不是看体积的大小，许多企业都了解了个中道理，壳体采用多层翅片散热，但对热沉散热壳体的翅片忽略了防尘和积尘，日积月累将会影响壳体的散热效果。应从在自然条件下规避积尘的最小化，不同方向的风和雨的自然冲刷可易性和清除灰尘的粘敷性。保证热沉壳体的散热效果不受恶劣环境的影响，散热通道的畅通，做到真正的长寿命。

　　大家共同来探讨一个设计方式：散热是靠面积的道理显而易见，是否可以将散热面做成柱状或多面形锥体。

　　在增加散热面保证散热效果的基础上，解决了不同方向的风和雨的自然冲刷可易性和清除灰尘的粘敷性的问题，保证了热沉壳体的散热效果不受恶劣环境的影响。

　　以现在的金属加工技术来看，机械加工是不可能做出理想化的的平整表面，即便是镜面，也有很多细小的坑凹，只是肉眼不太容易发现，除了表面上存在坑凹外，还会有很多细小杂质，如灰尘什么的。当散热器表面和芯片表面接触时，存在的很多沟壑或空隙中都是空气。空气的导热能力很差，因此必须用其它物质来降低热阻，否则散热器的性能会大打折扣，甚至无法发挥作用。

　　作为解决办法，导热介质就应运而生了，它的作用就是填充两个接触表面之间大大小小的空隙，增大发热源与散热片的接触面积。导热硅脂是我们最常见的导热介质。

　　导热硅脂是用来填充铝基板与散热片之间的空隙的材料的一种，这种材料又称之为热界面材料。其作用是用来向散热片传导铝基板散发出来的热量，使铝基板温度保持在一个可以稳定工作的水平，防止铝基板因为散热不良而损毁，并延长使用寿命。

　　作为一种化学物质，导热硅脂有着一些反映自身特性的相关性能参数。了解这些参数的含义，大致上可以判断一款导热硅脂产品的性能高低。

　　导热系数(Thermal Conductivity)

　　导热系数的单位为W/m?K(或W/m?℃)，表示截面积为1平方米的柱体沿轴向1米距离的温差为1开尔文(K=℃+273.15)时的热传导功率。数值越大，表明该材料的热传递速度越快，导热性能越好。

　　目前主流导热硅脂的导热系数均大于1W/m?K，的可达到6W/m?K以上，是空气的200倍以上。但是和铜铝这些金属材料相比，导热硅脂的导热系数只有它们的1/100左右，换而言之，在整个散热系统中，硅脂层其实是散热瓶颈之所在。对于一个散热系统而言，不仅是散热器的事，导热介质也是很重要的组成部分：

　　散热系统的总热阻 = 散热器热阻 + 导热介质热阻

　　导热硅脂作为我们最常用的导热介质，其重要性不言而喻了，要降低其热阻，一方面取决于产品本身的性能， 另一方面取决于对产品的使用。因此我们要尽量选用那些导热性能好热阻低的导热硅脂，并在使用上多加注意，在保证硅脂完全填充热源和散热器表面空隙前提下，涂抹方式硅脂层尽可能地薄。

　　值得大家注意的是普通导热硅脂在高温环境中使用一段时间后会出现“干化”或“硬化”现象，将会大大影响散热效果。因此在铝基板与热沉之间的导热环节需重视。

　　有关人士正研究在热沉材料上进行特殊的陶瓷化处理直接安装线路，经过这样的优化后将会根本解决散热的导热环节。

　　从国内现有参与制作LED路灯的企业厂家来看，大部分是没有制作过路灯，对路灯制作的技术具体要求较模糊，互相参照模仿，以常规传统“蛇头”形状制作具多。当今LED路灯矩形状的重量与风阻影响着路灯的改造安装，在光学配光和维护要求上与其常规气体放电灯灯具相比难度较大，特别是直接的使用方业主反应强烈，给应用推广带来了困难。

　　我从国家电光源检测中心得到的相关信息，在诸多厂家送检产品中就在IP防护这一项目上，绝大多数存在问题，而且意识不到问题的所在，认为我们的产品在水里都浸泡过也没有问题，怎么到检测中心就出问题?相信也有些产品在使用一段时间暴露出光源腔体存有水气。我看到许多厂家在检测中心排队送检的产品，感到心痛，很多弯路是可以避免的。在灯体密封结构上，在密封圈的材料选用上,飞利浦的灯具在这方面就做了专门的研究。

　　在路灯造型结构设计上，不要跟着传统路灯的模样走。路灯的功能是要达到道路照明的要求，可以发挥LED光源的任意组合强项，可制作成“变形金刚”的特点，能真正做到“白天观景，夜晚观灯”的城市景观效果。道路照明要求的是;一定的照度和路面均匀度与平均照度，常规照明灯具反射器的缺憾在路面平均照度上难以达到标准要求。在灯具出光效率的有效利用上，传统路灯的效率标准应≥70[%]为合格，但实际上有一部分溢散光不能准确地控制在照射面上并且无法利用，造成光污染，有效利用率约50[%]，而LED路灯的光学配光可以准确控制光线方向，有效利用率达60[%]以上。

　　从当今大功率LED路灯点光源及光效的特点来看，要满足道路照明的要求，必须要把有效的光强利用到有效的照明范围，道路照明的灯杆间距基本在30—40m，要保证道路的平均照度要求，其点光源LED灯具配光要使得路面没有斑马效应，需进行相应的二次光学系统配套设计。

　　以某款灯为例：见附图;高质量的大功率LED路灯用模块化配套的二次光学系统可以有效控制路灯照明的平均照度，10米高时为34米×12米近似矩形光斑，光斑形状与均匀度均能满足道路照明要求。

　　从以上两点可以看出，只要LED路灯二次光学设计合理，投向目标照射面的有效光通量和传统路灯基本接近。

　　目前LED路灯的配光技术已经有了很大的发展，有些厂家已经开发出良好的二次配光系统，而不再是单纯依靠光源排列来配光，但综合看，配光还不能做到完全合理，有些在道路内侧的配光较亮，均匀度也能满足要求，但人行道侧环境光的亮度明显不足，SR值明显不符合要求，还是厂家设计人员对道路照明标准的要求理解不够。

　　LED路灯的色温问题：

　　目前大功率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。

　　当今LED路灯在产品规格方面缺少统一的技术标准，目前还没有统一的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。而高压钠灯由于技术标准的统一，灯具、光源、电器方面通用性较强，不同厂家之间的产品可以互用，从维护角度考虑，这是非常重要，而维护对于路灯管理单位来说 则又是重中之重，只有这样才可以及时对故障路灯进行维护，保证完好的亮灯率(上级部门对路灯管理考核中最重要的一项内容)，同时大大降低维护成本。可以说在LED路灯目前的发展状况下，一旦出现故障时，只能整个灯具进行更换，除了高额成本外，而维护的时间也要大大廷长，这对使用单位来说的非常不利的。对灯具的维护 ，常规照明灯具要简易的多，可在现场直接更换光源电器，成本也较低。而当今许多生产厂家的LED路灯，可能厂家认为是免维护的，所以现场的维护就无法进行了，维修方面真正的负担还是交给了生产厂家。殊不知;造成产品难以推广的瓶颈还是来之于直接使用单位。

　　针对当今LED路灯应用推广其中的两大难题：

　　1. 维护困难

　　2. 大功率LED电源的瓶颈

　　从安全、维护方便更换，规避大功率电源的质量风险。模块化组合式设计一定是发展的方向。做成标准模块化，诸如30w，40w，50w连同适合本功率电源一体化。不但解决了大功率电源的风险，而且遇到故障换用方便。单组模块又可以一款灯多用途，可改装为LED隧道灯、LED顶棚灯、LED洗墙灯、LED投光灯、LED隧道灯等，一套方案多款灯具。

　　散热材料，导热环节和科学化的造型结构设计，在现今大功率LED路灯的制作中，值得大家去感悟。从LED路灯市场的置疑甚至排斥，走到了现在的尝试与接纳，我们看到了前景的曙光，但我们还需要一段路要走。随着大功率LED光效的不断提高和硅基LED日新月异的发展，将根本解决半导体照明光源高价格的瓶颈，让我们共同携起手来摸索与探讨，相信在大家的努力下，用第四代光源做出更好的LED路灯照明灯具，取代高压钠路灯这段路不会很远。