山东泰和公路工程有限公司 山东淄博 256410
摘要：近年来，随着我国经济发展水平的不断提高，城市道路建设向着绿色化、低碳化方向发展。照明系统在道路运营周期内耗能耗材较高，如何降低其能耗和生命周期内的成本成为不可忽视的问题。LED 光源作为新一代高效绿色光源，在道路照明系统中有着良好的应用前景，但也存在着一些应用难题有待解决。
关键词：节能照明；道路；应用
引言
道路是社会经济发展中必不可少的基础设施，对于促进资源和人员的高效流通具有重要的意义。而为了实现“安全、舒适、环保、生态”的设计理念，将节能照明系统应用于道路中是十分必要的。本文针对目前LED 节能灯在道路应用中的发展困境，针对性地提出解决策略，促进道路照明系统向高效率、低能耗、成本适中的方向发展。
1LED 节能灯在道路中的应用现状
随着“绿色革命”的兴起，人们意识到从工业革命开始，人类对于高效率的一味追求使得不可再生能源的消耗速率剧增，与此同时其对生态环境和人类安全健康产生了严重危害。LED 灯便是“绿色革命”的产物之一。随着人们节能减排的意识逐渐增强，项目“十城万盏”的启动正式拉开了LED 节能灯取代传统路灯的帷幕，而“大功率LED 路灯产业化示范推广工程”将这一推广工作推向了新的高潮。与此同时，国家也出台了一系列政策与标准，以此来促进LED 照明产品与产业的规范化。现阶段，虽然LED 灯在我国道路照明市场占有率不断提高，但仍旧有成本高、显色性低等缺点，阻碍了LED 照明产业的发展。
2LED 灯的发展困境
我国LED 产业发展迅速，不论是在交通道路行业还是其他各个行业，大部分白炽灯等传统灯具早已被LED 灯取代，但LED 灯并非十全十美，还存在着成本高、显色指数差、散热性差等缺陷。
2.1显色指数不高
近年来，LED 照明产品已在寿命、亮度、环保等方面取得了巨大的进步，但在显色性上仍有缺陷，很大程度上制约了LED 照明产品的发展。显色性是光源的重要性能指标之一，是指光源对物体的照射所呈现的颜色正确反映程度，太阳光的显色指数为100，产品显色指数越接近100，其显色性越好。而我国现在应用于交通道路上的LED 照明产品的显色指数不高，无法满足一些场景的颜色精准度需求，并且道路中的照明产品的低显色性对于眼睛有缺陷的人群具有一定的危害，威胁行车安全。
2.2成本高
LED 灯具的成本约为传统照明灯具的四倍。一方面由于LED 节能灯的科学性，配件相较于传统照明设备有所增多，并且对LED 灯的各个部件生产要求更加严格，例如铝制的散热器、高透光率柔和灯罩以及高效恒流电源等，配件单价的堆砌使得LED的成本不断升高。另一方面，虽然我国LED 灯具在各个领域已十分普及，但对于LED 的发展与研究起步较晚，处于产业链的底端，未掌握真正的核心技术，大部分制造LED灯所需的芯片需要从其他发达国家进口，提高了LED灯的生产成本。因此，如何在提升LED 技术的同时降低生产成本，是我国LED 灯发展面临的最大困境。
2.3散热性差
与传统照明设备一样，LED 照明设备无法将所有的电能都转化为光能，只有小部分的电能转换成了光能，而其中大部分的电能都转换为了热能，故在旧式灯具中存在的散热性差的问题，在LED 照明灯具中依然存在，同时也是LED 照明产业发展所面临的瓶颈。LED 照明设备的芯片性能会受到温度的影响，温度越高，其芯片的性能越差，与此同时还会降低芯片寿命。当芯片的温度上升到某一个临界值时，会使芯片失效从而损坏LED 照明设备，可能导致司机无法看清路面状况，引发交通事故。
3初步解决策略
3.1增加LED 光谱中的红光成分
LED 照明设备之所以不具有高显色性，是因为光的三原色为红、黄、蓝三种颜色，而现在道路上LED 照明设备是由蓝色芯片和黄色荧光粉所制成，LED 光谱中缺少红光成分，因此增加LED 光谱中的红光成分是解决LED 灯显色性不高的根本途径。近年来，大量研究人员致力于研究如何增加光谱中的红光成分，提出可以通过在LED 荧光粉中掺入红色有机磷光材料，使得LED 光谱中所缺少的红光成分得到补偿。还可以在掺入了红色有机磷光材料的基础 上再点一层粉胶层的分层点，从而进一步提高LED 照明设备的显色性，并且已通过实验证明用此方法可以显著提高LED 照明设备的显色指数。
3.2加速科研速度
一方面，我国必须加速对于LED 灯芯片的科研速度，获得LED 照明产品的核心技术，将LED 产业从中低端产业提升至具有自主产权的全产业链体系，我国LED 产品成本将大幅降低。另一方面，我们需要寻找能够替代生产LED 照明产品的新型材料，使其在满足LED 灯照明性能的同时，降低成本，实现LED 产品的经济性。
3.3优化LED 散热技术
道路上所使用的LED 照明设备为大功率设备，其散热性的问题与其他普通照明设备相比较更加严重，我们急需解决散热性差的问题，由此我们可以从结构、材料以及性能三个方面去优化产品。
3.3.1散热材料优化
对于道路LED 照明设备而言，其散热材料的选择也至关重要。现有的路灯LED 照明设备中，散热材料以银、铝以及铝合金材料为主。其中散热性能最优的材料为银，但与此同时也存在着成本较高、硬度较低等缺点。因此现在散热材料使用最为广泛的是铝和铝合金，但其散热性对比银材料较弱。我们现在需要寻找新型材料，来替代传统散热材料，在满足经济性的同时，提高散热性能。
3.3.2散热结构优化
可以通过设计产品结构，增加产品与空气的对流。由于道路的LED 产品设备基本位于室外的空旷处，且路灯的使用时间大多在夜间，与日间平均温度相比较，夜间空气平均温度较低。通过设计产品结构来增强LED 照明设备附近的空气流动，将空气作为散热剂，以此降低产品的温度。此外，我们还可以通过产品结构设计，将LED 路灯散热器一体化。其是指将LED 路灯与散热器紧密结合，使得路灯的热量在产生之时不会发生热量堆积，而是直接通过散热器迅速散热，形成一个边产热边排热的系统整体。
3.3.3散热性能优化
我国地域辽阔，从黑龙江省到海南省，我国纬度跨度有49 °之大，跨越了几乎半个北半球，也形成了我国环境和温度差异大的特点。因此我们可以针对不同的地域和气候环境，设计侧重点不同的散热设备。例如，在海南等纬度较低城市，由于常年温度较高，我们可以采用较大功率的散热设备或是使用高性能散热材料；针对东北三省以及其他平均温度较低的城市，我们可以通过设计产品结构，增强空气对流来散热。散热性能的优化，旨在提高散热性能的同时实现产品的经济性。
结束语
LED 灯具相较于传统灯具更加节能环保、符合未来道路建设的发展趋势，也可将其推广至电力设施欠发达的地区，应用潜力巨大。而道路照明系统的特殊性又对LED 灯具提出了新的要求，未来还需加大科研投入，从降低成本、提高显色指数、优化散热技术等方面入手，促进LED 光源在道路照明系统中的应用。
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