大功率白光LED道路照明

大功率白光LED道路照明探讨白光LED的是一种新型光源；日本政府首先资助(上世纪90年代)；美国政府资助；中国政府资助；欧洲政府资助；中国目标2010年光效达到100lm/W，大量取代节能灯。优点：高光效：估计可达160lm/W以上(实验室报导未经证实)；无污染；长寿命：5万小时或称10万小时(早期理想的理论估算，未经证实)；显色性好：70~80政府支持，经济实力雄厚，发展迅速。白光及彩色LED在显示照明中表现突出，无与论比。分歧很大在显示照明方面LED发展迅速，取得很大成绩，显示了无比优越性，无争议。在装饰照明方面有重要作用，勾划轮廓效果很好，亦无分歧。在功能照明方面意见分歧、评价不一。LED的发光过程

载流子复合发光在外加电场作用下载流子e克服阻挡层电位差Vo，进入空穴层（p层）；截流子e为空穴俘获后释出势能eVo并转化为光子hv，其波长λ=1234/Vonm；虽然截流子复合时量子转换效率很高，但是电子运动时克服内外电阻的能耗以及复合时携带的动能不可能转化为光能。计入各种能耗后LED的内量子效率不超过90%。内量子效率常规光源的辐射是各向均匀的，基本都能辐射出去，提取率高；LED辐射只能单向（外向）输出，向内辐射的光子多被吸收；辐射方向偏离出射窗垂直方向的光子将部分反射并被吸收。LED分子密度大，光子逸出途程中被吸收的几率高。LED的外量子效率即量子提取率较常规光源低得多，最多为60%。LED的很大一部分输入能量消耗在芯片中转化为热能。量子提取率提高LED量子提取率的措施超薄：总厚度几十纳米，减少光子在介质中被吸收的几率；在基底表面镀高反膜，提高量子反射率——相当于灯具；输出窗的内界面粗毛，减少光子反射；采用蓝宝石或多晶氧化铝陶瓷薄片基底以提高导热率，降低结温度。LED总量子效率的估算内量子效率90%，量子提取率60%单色LED的理论量子效率为0.9×0.6=0.54即LED最高可有54%的能量转化为光能其效率远远高于当前实际光源的电—光转换效率。白光LED的量子效率估算蓝光LED＋黄色荧光粉构成白光LED；过程中部分光子能量下转移，470nm→560nm若20%蓝光光子保持波长不变。80%蓝光光子下转移，平均能量损失8.75%。总量子效率降低约7%。荧光粉对光子的吸收率超过20%；经黄色荧光粉涂层后光能降低27%以上；白光LED的理论估算能效不超过40%。白光LED的光输出估算光功当量=683lm/W；1W功率全部转化为555nm的黄光的流明数；1W功率转化为在380～780nm之间均匀分布的光能时的光通量为260lm/W——白光；1W功率能谱按视见函数曲线分布时的光通量为360lm/W。1W“白光”LED的辐射光通量不可能超过140lm/W。这是估算的白光LED的光效，目前远未达到，以后也很难突破。当前达到的实际光效<70lm/W，不足估算值的一半。某大公司制成白光LED路灯及灯具（水平非很高的公司），宣称初始光效为70lm/W，正常运转时因温升降至为50lm/W；为降低结温度、减缓光衰、常常降低功率使用(1WLED按0.7W~0.8W设计)；2007年日本报导白光LED光效已达到55lm/W，但Ra为82的LED光效只有20lm/W。使用时结温度上升，辐射光谱红移，强度下降，激发荧光粉的效率降低，输出光通量下降。结温度上升、量子效率下降、引起光衰、寿命缩短。(摘自CreeLED照明方案简介)结温升、量子效率快速下降；结温升、寿命快速缩短；结温升、阻挡层电势差下降，光子红移；结温升、光量子红移，荧光粉激发效率下降。大比例自身能耗是难以制成大功率LED和光效低的原因常规光源需要以60%~95%能量维持高温发光体，否则不能正常发光；LED的发光中心必须是低温的，高温将破坏P-N结功能、危害发光机制；70%以上的能量消耗在P-N结，对于大功率LEDP-N结温升过大，这是LED不能做大、光效低、光衰大、寿命短的内在原因；关键在于降低结温度；160lm/W的报导是实验室中冷态样品瞬间的测试数据，这对正常运转的白光LED已经超过极限了，不可能长期保持这样的光效。200lm/W白光的设想是毫无根据的。多量子井或三基色LED芯片的白光LED的光效可以再提高一些。5万小时、10万小时的寿命是早期单色超小功率LED的估计寿命，这样的LED不存在结温度上升的问题。白光LED中荧光粉的寿命通常不可能超过3万小时，在高温烘烤下光衰很大。LED配套电器的寿命不可能超过3万小时。购某大公司的蓝光LED，发射光谱中心波长为470nm；黄色荧光粉主发射波段为540~620nm；在最佳荧光粉厚时光效<38lm/W，显色指数78(c图)。abcd不同美荧光系粉涂壳层厚暴度的真白光先LE队D的马发射驰光谱荧光粉涂层相对厚度a（很薄）b（薄）c（中厚）d（较厚）色温300001461075443666相对光通量0.180.2510.16显色指数48.3597843不同晃荧光蚀粉涂悲层厚愁度的杆白光侄LE骄D的幼辐射厨参数荧光暗粉涂贤层厚欺度的尿偏差逮对光沫参数寄影响柱很大逃，所性以白辟光LE链D的光授效、斑色温丸、显气色性断零散舅很大赢。为获惜得高泡光效留，LE守D总做劳成高逗色温浅光源厘。常规胳光源记的实狂际辐仍射效染率远睡低于LE信D的理似论效督率。白炽利灯——嫩<5给%陶瓷娘金卤营灯≈40揪%国内70栗lm欣/W、90坊lm黎/W或更械高光侨效的扯数据屑大多凡为未橡经仔肯细测李试的睁不准设确的臂说明互书数面据。关于堆路灯饶照明当前梢路灯姑照明针大多扰采用竿最高斗光效焦的传跃统光壤源高撒压钠低灯，钩这也割是当羡前信做价比萄最高猜的道粘路照糊明光咏源之垮一；高压面钠灯特的辐剂射光淡谱集貌中在辆58茫9n闪m二碑侧的伙较窄这范围于内，茂其特锯点是姐：高光胀效：90昂~1掉30歪lm慨/W；长寿汪命：12择00冬0小时铁～20氏00助0小时辐射庆波长所长、举穿透吩雨雾惯力强西。显色猛指数榴低：<3悲0人眼描的明惜视觉号、暗级视觉滤视见卖函数呀曲线求及高舱压钠闭灯光拆谱暗视觉明视觉高压丈钠灯传光谱颂集中庄在长燃波长湾段，田光色穴昏黄斥，视绿物不遍清；光谱智光效支虽高通，但拣夜晚油视觉评灵敏镰度下面降；显色购性太屡差，股色彩摊分辨双不清凑，图酷象模移糊；在实漆际道爽路照魔明中掏采用歇高压朗钠灯纪时总鸽是超峡标准仅设计挪、耗圆电偏贿多。作为少道路磁照明车光源必高压秆钠灯画的不疾足之冤处大功创率白臂光L军ED致向道加路照杨明猛教烈挺沙进近年雾来大副功率杏(山1W碑、3汤W)暖白光谋LE今D积如极介软入道某路照明尖的理助由：LE演D为枯定向租辐射渔，光场利用绵率远汪比高政压钠追灯高占；一些芽企业捉家和坑专家件声称破:L陆ED启光效含高达敞90敌~1蠢60悦lm治/W疲；LE舒D寿控命长拥(5吐万~彩10居万小救时)封，用渠于路关灯时穷维护束费用怕低；LE玩D为脆最新症最好晨光源仙，暗抄视觉陷较高赛压钠忠灯好符，是奥道路充照明吐最佳库灯选哲；政府按节能贯任务洪，指萝令性恐地建诞立了秋多条挠样板有道路猫照明疑工程亮，并跌拟积傍极推评广。“十城塑万盏扭半导协体照寇明”应用银介绍耍推广料宣传古起了管很大蓬作用弦，人朽人都虽想分猜一杯岂羹。白光宵LE抹D道够路照堆明工萝程的谎实际痛效果本人鱼所考讨察的馆十多荣条道顿路照木明(补包括垦光伏摄照明目)的搬白光缸LE膜D样凯板工杂程全甲都惨贪败；前仆骄后继叔仍有吼不少扯地区克指定轰用L谈ED佳作道傲路照换明工淋程，脉以显凶示首列长们驰对“魔新鲜近事物银”的吨“敏刷感”茄和“错追求悦”。美国验能源勒部(宏DO蜡E)驰从2寄00屋6~快20请08渐年对茂市场扫LE撕D照领明器区具的暑调查吊报告狼，2窃00毅8年并9月泉公布升——色基本乒否定猎。最有羊发言怨权的品是路削灯管瓶理部册门—逮—一壤片否觉定声锦！案例滑I喷:LE江D路般灯在输道路企照明原中的苦应用几个晨案例由上雅表可笛见在药使用部8个牲月后路面窄最大荒水平诉照度状降低响为原恼来的欧1/策8路面易最小培水平偶照度介降低世为原伏来的督1/始15路面脱平均乎水平盾照度适降低顷为原隶来的君1/引10原装盐36验4盏滋LE敌D路遵灯，粗8个揪月时迟已完贝全损卧坏2打1盏刮，闪端烁1共2盏然，计贱33封盏，挖损坏隔率9别.0亲7%桌。1：足LE黎D路餐灯照饱度现具场测窃量结右果机动车车行道初装测试结果路面最大水平照度（Emax)16.50lx运行8个月后测试结果路面最大水平照度（Emax)2.3lx路面最小水平照度（Emin）3.10lx路面最小水平照度（Emin）0.20lx路面平均水平照度（Eav）8.76lx路面平均水平照度（Eav）0.89lx水平照度均匀度（U）0.35水平照度均匀度（U）0.22测量仪器QZ-CZ照度计精度±4%测量日期初装测试运行测试2006年12月8日2007年8月10日上表蒙可见肯LE笨D路遣灯路学面平声均照坐度远戚低于游高压先钠灯患；LE喉D路北灯的斑照度奴均匀仍度是症不能朗接受烫的。2：午常州贝市3乌条路鹊的L挎ED演路灯贼照度砖现场个测量辟结果项目岷江路案例梅花路案例新科路案例常规高压钠灯案例路宽（m）9142314光源150WLED150WLED125WLED400W高压钠灯路灯布置方式单侧双侧对称双侧对称单侧安装高度（m）98810路灯间距（m）33275035灯臂长度（m）211.51.5仰角12°10°12°10～15°平均照度（lx）18.9827.504.7229.70照度均匀度0.070.090.040.35测试时间初装时55天6个月案例预Ⅱ:大功秧率L喊ED售路灯鼠产品齐的现浊状与咸问题竖分析对4组种灯冲具进直行试振验，紫结论睬如下染：同样逃照度圈并不碍节能三个地月试悠点三种弯灯具乎光衰御分别衣为8常.7粘7%猴，1摇5.锻5%隐，2降0.拜4%第四器种灯迎具运类行一救个多岩月即父已损笋坏价格盒贵、绳维护夸费用垒高、洪工作警量大无统泡一标仿准、泼无互怠换性案例Ⅲ:LE川D路涌灯在戏道路歼照明晒中的轧试用雨和探拢讨对5拳家L修ED唉路灯贸产品员进行你试验糟，各覆八盏紧灯功率(W)电压(V)初始平均照度(lx)初始均匀度一个月后平均照度(lx)4个月后亮灯情况(每家各8盏灯)第一家1202389.920.529.67一盏其中一颗30W闪烁二盏其中二颗30W不亮一盏四颗30W都不亮第二家150235.512.850.4111.84五盏都不亮第三家12023315.180.3313.65三盏其中三条不亮一盏六条都不亮第四家11022412.850.2210.4一盏不亮第五家160225.316.630.413.58全亮高压钠灯(100W)115218.314.190.4414.04高压钠灯(150W)176218.624.410.4424.19以上结数据坏表明舅LE仍D路亮灯没晌有节模能效飘果失效座率极孕高，趣分别证为5砌0%增、6犹2.疫5%早、5练0%辜、1患2.旷5%撇、1贿00部%照明曾效果坦很差恶，光歉衰太料大，然第四服家和窝第五燃家在库4个铜月内吗（4昏00烧小时轿）光离效分牢别下君降1信9.烈1%虽、1宝8.纪3%蜜，实桃际上腰已全湖部失互效。对照皆组高可压钠县灯照俘明效输果远深甚L捆ED撤，4凯00般小时炮光衰穷1%客以下企。目前住一个宝LE鸟D路写灯灯性头（呜20载～1美50芒W）起成本省在2傅00评0～愿30氧00荐元之责间，伍售价渴40宇00回元以越上。所见雄的最毛好的重之一迁华晶贼LE满D路丑灯产车品采架用了扭热导烘管，涛成本氧近5佣00开0元民，售库价8饭00妹0元黄；一些辽很快船就坏律的产平品售期价也刃在4慕00相0元茎以上腐；一套红高压普钠灯活照明佳装置联（灯舅、电沈感镇乡丰流器慎、灯能具）佳总售缎价约董80避0元县，三展年内婆极少油损坏顶，光走衰较益小。一套愚陶瓷朝金卤滩灯照栗明装蔽置包离括灯莲具，恐12灶00赶元以读下，护可以邻保证闭三年胡内损文坏率垒在1填0%迈以下纯。LE套D道甚路照踢明的偿信价欲比太稀低LE优D道舞路照疲明目通前的养条件株尚不盯成熟LE奥D本秒身性纯能指赖标尚吐难满狭足要黄求；LE提D的督光学隐系统饺尚不鼓成熟话；LE翁D的巩配套哀控制杏电路工可靠游性太塞低；LE钳D的促冷却幕系统霜太贵独，效昆率不誉高；整个柜LE预D照船明系崇统的鸟成本割太高舞，无墓法推刻广。没有士统一晨标准镰、各什家产命品各套不相机同无送互换纲性，棕维修部困难铺、成示本高娱昂。对白诉光L度ED拢应有贿实事笋求是宪的评铃价LE跳D是排一种谱极有牙前途鸡的光石源；单色他LE米D和首小功掏率白叫光L维ED抛在显速示照海明、卧装饰挖照明罪、小弯功率城局部蜻照明陵方面狱（手改电筒泪、矿券灯、阵台灯愚、草寇坪灯绸、应叼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