LED 高效節(jié)能路燈研究報(bào)告

一、研究背景

隨著工業(yè)化向信息化時(shí)代的轉(zhuǎn)變，照明產(chǎn)業(yè)也由電器產(chǎn)品為主向電子產(chǎn)品有序推進(jìn)。節(jié)能需求是最先引爆產(chǎn)品迭代的導(dǎo)火索，當(dāng)人們意識(shí)到新型固態(tài)光源給社會(huì)帶來(lái)諸多利好之時(shí)，產(chǎn)業(yè)得以迅猛發(fā)展！

但LED照明產(chǎn)品應(yīng)用初期由于光源光效偏低，人們通過(guò)加大功率維持亮度以滿(mǎn)足應(yīng)用需求，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)照明初始光通量會(huì)隨之迅速衰減。技術(shù)人員經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，解決此類(lèi)現(xiàn)象除了有效提高光源光效外，還應(yīng)改進(jìn)散熱系統(tǒng)，使得產(chǎn)品架構(gòu)更加符合半導(dǎo)體光源物理特點(diǎn)。當(dāng)光源光效已經(jīng)提升至170lm/w或更高流明時(shí)， 人們普遍認(rèn)為產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)步， LED照明可以媲美并超越傳統(tǒng)光源。隨著應(yīng)用條件的愈加成熟，行業(yè)內(nèi)甚至很少再聽(tīng)到散熱、光衰等矮化LED照明產(chǎn)品的聲音。 LED照明真的達(dá)到了盡善盡美、成熟穩(wěn)定可以全面替代傳統(tǒng)光源了嗎？紐約州特洛伊市照明研究中心（LLRC）研究主任NadarajahNarendran說(shuō)過(guò)，一支緊湊型熒光燈，如果搭配一套不合適的光學(xué)系統(tǒng)，就會(huì)損失高達(dá)70?的光輸出。同樣的，離開(kāi)了正確的光學(xué)系統(tǒng)，LED那被熱捧的效能也將不復(fù)存在。這一忠告再一次告誡照明從業(yè)者， 光源光效提升，散熱系統(tǒng)的改進(jìn)盡管在某種程度上改善了LED照明固有缺陷以及應(yīng)用上的難題， 但并未從根本上解決高功率照明產(chǎn)品高品質(zhì)、長(zhǎng)壽命、穩(wěn)定可靠問(wèn)題，只有進(jìn)一步深入研究LED做為功能性照明所表現(xiàn)出的“散熱的即時(shí)性及透過(guò)配光實(shí)現(xiàn)光源光效利用率最大化”的深層次難題，才可以說(shuō)從根本上實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)照明的全面替代！為此，我們聯(lián)合上海市城市設(shè)計(jì)研究院等相關(guān)單位共同組建課題組，對(duì)LED功能性照明產(chǎn)品開(kāi)展深入研究，試圖找出LED光源應(yīng)用層面最優(yōu)解決方案。

二、研究思路

1、2800K左右色溫的LED，其光源光效(100～120Lm/W) 并沒(méi)有明顯的優(yōu)于高壓鈉燈(100～120Lm/W)。LED應(yīng)用于道路照明為什么會(huì)節(jié)能呢?

2、道路照明的指向目標(biāo)在于道路，二次配光技術(shù)依據(jù)道路照明的特性來(lái)設(shè)計(jì)是否能實(shí)現(xiàn)節(jié)能可能性？

首先來(lái)分析道路照明形態(tài)與特性：

（1）燈桿安裝位置在路邊，形成一光照角度不對(duì)稱(chēng)的現(xiàn)象；

（2）路幅 : 燈桿高 : 燈距 = 1 : 1 : 3 (截光型燈具)，形成一長(zhǎng)方形被照射范圍；

（3）道路因車(chē)流量與車(chē)速限制的不同而分不同等級(jí)，不同等級(jí)的道路有不同的亮度與均勻度的要求。

用傳統(tǒng)光源照明性能評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)LED路燈特性既不科學(xué)也過(guò)于牽強(qiáng)。本研究探討采用照明利用率（coefficient of utilization）做為L(zhǎng)ED路燈的評(píng)價(jià)方法。LED 光源光效（Lm/W）無(wú)法真正反映LED路燈的能效。單顆LED在道路照明上其光通量無(wú)法單獨(dú)成為光源；LED集成模塊后因其所使用導(dǎo)熱基板、熱導(dǎo)移系統(tǒng)不同，其出光量并不等同于該LED光通量總和。

因此，LED照明應(yīng)注重的是燈具光通量而非光源光通量；應(yīng)注重?zé)艟吖庑Ф枪庠垂庑А?

然而，燈具光效（Lm/W）并無(wú)法真正評(píng)價(jià)LED路燈的優(yōu)劣。燈具光效是做為評(píng)估一般照明節(jié)能的一個(gè)重要指標(biāo)，LED路燈做為功能性照明比一般照明多了個(gè)“二次配光”參數(shù)，而二次配光越均勻其燈具光效越低；因此僅憑燈具光效難以評(píng)價(jià)LED路燈的優(yōu)劣。

因此，照明利用率(路面光通量/燈具光通量)做為關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)被鎖定為本次研究的重點(diǎn)，即燈具光通量配置到被照對(duì)象上的比率大小才是真正有效的反應(yīng)功能性照明優(yōu)劣的關(guān)鍵所在！

在滿(mǎn)足照明規(guī)范的前提下對(duì)標(biāo)照明利用率，功率成為衡量燈具產(chǎn)品性能的重要指標(biāo)。功率大小決定了路燈燈具廠家對(duì)散熱、光學(xué)、電源驅(qū)動(dòng)技術(shù)水準(zhǔn)的高低！

鑒于此，本LED路燈照明系統(tǒng)研究目的試圖驗(yàn)證:

(a)LED 路燈的配光效果；

(b)LED 路燈的節(jié)能效果；

(c)LED 路燈智能調(diào)光的二次節(jié)能通過(guò)測(cè)試路段擬完成目標(biāo):

(a)二次配光設(shè)計(jì)主要在機(jī)動(dòng)車(chē)道與SR，照度均勻度須達(dá)到 0.35 以上。

(b) 使用色溫2800K的LED路燈，在機(jī)動(dòng)車(chē)道上的平均照度不低于原高壓鈉燈的平均照度。

(c)智能調(diào)光，通過(guò) 0～10V 調(diào)光驅(qū)動(dòng)電源，讓 LED 路燈與原高壓鈉燈平均照度相同情形下，測(cè)試相同照度節(jié)能水平。

三、技術(shù)路線

作為照明研發(fā)為主的科技型公司，我們清楚地認(rèn)識(shí)到在道路建設(shè)中路燈配備和節(jié)能的重要性，也看到了LED路燈應(yīng)用中必須突破的相關(guān)技術(shù)瓶頸。為此，結(jié)合道路照明設(shè)計(jì)工作提出了LED路燈照明系統(tǒng)的研究課題。聯(lián)合相關(guān)設(shè)計(jì)單位共同研究開(kāi)發(fā)出實(shí)用性的、代表未來(lái)先進(jìn)理念的LED路燈照明系統(tǒng)。

(一）反射式光學(xué)

運(yùn)用反射式光學(xué)原理設(shè)計(jì)導(dǎo)光板的高度與角度，將LED所發(fā)出的光導(dǎo)到所預(yù)計(jì)的地方。反射式光學(xué)的優(yōu)點(diǎn)在于，車(chē)行垂直方向配光曲線分布角度可精準(zhǔn)設(shè)計(jì)

， 藉由兩側(cè)導(dǎo)光板可使光束分布角度涵蓋路幅大一些，燈具效率高，照明利用率高，所以光學(xué)總利用率也高，適合燈桿高距比為3.5(含)以?xún)?nèi)。劣勢(shì)則在于車(chē)行方向二次配光曲線與原LED一次配光曲線約相同，在燈桿高距比超過(guò) 3.5，要改變其車(chē)行方向的二次配光曲線，需將防水燈殼做成槽鏡以增大其車(chē)行方向配光曲線的角度或采用自帶縱向配光透鏡光源來(lái)加大縱向出光角。

（二）折射式光學(xué)

折射式光學(xué)則是利用光波在不同介質(zhì)(透鏡)其行進(jìn)方向不同的特性，控制LED光至不同地方。折射式光學(xué)的優(yōu)點(diǎn)在，車(chē)行方向配光曲線分布很容易設(shè)計(jì)成最佳行車(chē)方向，配光曲線最大值在60～65度。劣勢(shì)則是路寬方向配光曲線分布角度較不易設(shè)計(jì)。若是為了設(shè)計(jì)出窄(涵蓋路幅大一些)的配光曲線分布，導(dǎo)致全反射光多，燈具效率較差，雖然照明利用率較高(因?yàn)槌鰺艟哒呐涔馇€分布光束大部分落在路面內(nèi))，但是光學(xué)總利用率(燈具效率×照明利用率)還是偏低。為了提高燈具效率，因此設(shè)計(jì)須降低全反射光，所以設(shè)計(jì)出的路寬方向配光曲線分布角度寬，但是因?yàn)槌鰺艟邔挼呐涔馇€分布光束許多落在道路外，導(dǎo)致照明利用率較低，但是最后的光學(xué)總利用率(燈具效率×照明利用率)還是偏低。

2014 年LED 量產(chǎn)芯片光效可達(dá)160-180Lm/W，跨過(guò)了光熱平衡點(diǎn)(170Lm/w)，熱耗損比重已略低于光輸出比重。這意味著 LED 的散熱問(wèn)題越來(lái)越可被管理，但仍有一半的能量是以熱的形式表現(xiàn)，需要被移除以保障 LED 高效運(yùn)行不光衰。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電路銅箔存在瓶頸效應(yīng): 電路銅箔厚度增加，系統(tǒng)運(yùn)作溫度降低， 但熱阻值也跟著上升，其中平衡點(diǎn)拿捏至關(guān)重要。

除此之外，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) LED 早期替代產(chǎn)品還存在以下弊端：

(a)將散熱鰭片外露于上，將導(dǎo)致鰭片因風(fēng)吹雨淋而喪失散熱功能。

(b）試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與將熱源（光源）分散，將導(dǎo)致 LED 呈現(xiàn)面光源而造成重影（鬼影）現(xiàn)象。

LED 路燈與高壓鈉燈路燈相同的是光、電部件都需要高防護(hù)等級(jí)，不同的是:

(a) LED 路燈需要散熱，殼體最好能自然對(duì)流；

(b) LED 模塊需要 IP65 以上的防護(hù)等級(jí)，保護(hù)其硅膠因空氣接觸而產(chǎn)生氧化變質(zhì)。

本研究以模塊化理念，讓各模塊獨(dú)立工作，使得各模塊承擔(dān)各自特有的防護(hù)措施，如 LED 模塊防護(hù)等級(jí)高達(dá) IP66，燈具外殼防護(hù)等級(jí)則不受此限。

四、研究?jī)?nèi)容

（一）配光（光型較正）

道路照明配光曲線的設(shè)計(jì)有多種方法，本研究嘗試在符合道路照明配光曲線規(guī)范(平均照度/亮度、均勻度、眩光限制、環(huán)境比等)的前提下，在不同的配光技術(shù)中研究如何提高照明利用率、降低燈具功率，以達(dá)最節(jié)能的目的。

道路照明的配光曲線設(shè)計(jì)，需考慮車(chē)行方向與車(chē)行垂直方向(含環(huán)境比: 車(chē)行道外邊 5m 寬狀區(qū)域內(nèi)的平均水平照度與相鄰的 5m 寬車(chē)行道上平均水平照度之比)的需求。

1、車(chē)行方向配光曲線最大值在 60～65 度為宜。若最大值在 70 度時(shí)，75 度以上的光束會(huì)太大導(dǎo)致 眩光值(TI)超標(biāo)；若最大值低于 60 度時(shí)，Ul 不易達(dá)標(biāo)(尤其是主干道 Ul≧0.7)。

（1）燈距為燈高 3 倍時(shí)，光束分布角度需涵蓋燈距一半以上(約 56 度)；

（2）燈距為燈高 3.5 倍時(shí)，光束分布角度需涵蓋燈距一半以上(約 60 度)；

（3）燈距為燈高 4 倍時(shí)，光束分布角度需涵蓋燈距一半以上(約 63 度)；

（4）75 度以上為眩光，因此需避免超過(guò) 75 度以上的光束分布。

2、車(chē)行垂直方向配光曲線分布角度，以單側(cè)配置一般路幅與燈高相同為例， 光束分布角度需涵蓋路幅(約 45 度)，所以路寬方向配光曲線分布角度需比 45 度大一些。

（1）若大于45度太多時(shí)，光束會(huì)落在路面外，導(dǎo)致照明利用率下降；

（2）但是若有要求環(huán)境比SR時(shí)，則需大于45度，使得光束部份會(huì)落在路面外以符合環(huán)境比SR要求，但是照明利用率會(huì)下降。

（二）散熱

熱傳遞的三種形式: 傳導(dǎo) (conduction) 、 對(duì)流 (convection) 、 輻射(radiation)。本研究嘗試在這三種形式中找出最適合LED的散熱技術(shù)。

綜合分析以上三種方式，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)最適合LED特點(diǎn)的散熱方式為傳導(dǎo)散熱。有些廠家為應(yīng)對(duì)結(jié)溫，采取加大散熱鰭片表比面積，選用熱阻效應(yīng)小的母材并盡力減少母材壁厚等方式增大熱熔以提高散熱效率，但測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱沉溫度雖有所下降，光衰卻并未因熱沉加大而明顯改善！結(jié)溫需要有導(dǎo)出過(guò)程，即，散熱過(guò)程必須滿(mǎn)足結(jié)溫速率與傳導(dǎo)速率及散發(fā)速率相匹配才會(huì)達(dá)致最好的散熱效果！采用熱管技術(shù)引導(dǎo)散熱后經(jīng)測(cè)試，結(jié)溫平均維持在 75 度左右，接近理想狀態(tài)。本項(xiàng)研究創(chuàng)新采用熱管技術(shù)完美的解決了燈具散熱問(wèn)題！

五、LED路燈較傳統(tǒng)路燈成本優(yōu)勢(shì)分析

LED 是利用半導(dǎo)體P－N結(jié)發(fā)光原理的固體光源。其發(fā)光效率已從 2007 年的量產(chǎn)達(dá)到 60lm/W，發(fā)展到目前的 204lm/W，已經(jīng)超過(guò)傳統(tǒng)高壓鈉燈光源的光效。大功率LED 管芯已有 1～5W／顆的產(chǎn)品。

LED 在匹配的驅(qū)動(dòng)線路下工作壽命遠(yuǎn)長(zhǎng)于傳統(tǒng)光源，且耐震，工作可靠。運(yùn)行和維護(hù)成本低?；厥瘴镂廴旧?。由于其生產(chǎn)成本的不斷降低，目前每盞LED路燈的造價(jià)已經(jīng)接近或低于傳統(tǒng)高壓鈉燈的造價(jià)。

該燈具的維護(hù)成本相比傳統(tǒng)路燈照明也降低了不少。研究的內(nèi)容是：

1、LED 路燈高光效、長(zhǎng)壽命研究：

LED 單個(gè)管芯的出射光通量要滿(mǎn)足等級(jí)道路的亮度需求和標(biāo)準(zhǔn)路燈的配光特性則需要多個(gè) LED 單體的高度集成，并突破因熱阻大而引起的光衰等技術(shù)瓶頸。所以，探索多個(gè) LED 單體集成技術(shù)，滿(mǎn)足單燈高光通點(diǎn)光源的傳統(tǒng)形式，保持高光效長(zhǎng)壽命安全可靠的特點(diǎn)是課題研究的重要內(nèi)容之一。

2、LED 路燈的配光系統(tǒng)研究：

LED 發(fā)光點(diǎn)小，出射光有方向性。非各向同性的多個(gè)發(fā)光點(diǎn)的光源聚合體給傳統(tǒng)的燈具設(shè)計(jì)方式帶來(lái)了挑戰(zhàn)。因此，針對(duì) LED 光源的特點(diǎn)研究新的配光手段是課題研究的內(nèi)容之二。

3、LED 路燈模塊化研究：

為了 LED 燈具的安裝維護(hù)方便，必須研究組件實(shí)現(xiàn)模塊化的 LED 燈具，并探討 LED 路燈燈具結(jié)構(gòu)、安裝、接線、控制等整個(gè) LED 照明系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題，這是課題研究的內(nèi)容之三。

4、LED 路燈的智能控制研究：

隨著 IT 技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn) LED 路燈的單燈監(jiān)視與控制成為現(xiàn)實(shí)。實(shí)施路燈的單燈監(jiān)控不僅能及時(shí)獲得單個(gè)路燈的運(yùn)行狀態(tài)信息，還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)路燈的完好率。另外，鑒于 LED 燈具發(fā)光運(yùn)行的特定原理，可以實(shí)現(xiàn)LED 路燈的平滑調(diào)光，達(dá)到合理節(jié)能的目的。

LED 路燈的自動(dòng)控制和調(diào)光技術(shù)是本課題研究的內(nèi)容之四。

六、研究結(jié)論

本試驗(yàn)方案所得結(jié)論是依據(jù)相對(duì)比較值而不是絕對(duì)值(與原高壓鈉燈的對(duì)比)。

結(jié)論 1：本研究之二次光學(xué)技術(shù)能把光有效的、均勻的、依設(shè)計(jì)所需重新配置。從下列測(cè)試數(shù)據(jù)實(shí)證:

(1)將光有效的集中于機(jī)動(dòng)車(chē)道的同時(shí)降低非機(jī)動(dòng)車(chē)道的平均照度。機(jī)動(dòng)車(chē)道平均照度高出原高壓鈉燈 31.4?；非機(jī)動(dòng)車(chē)道平均照度分別降低了 18?與18.9?。

(2)達(dá)到最佳的路面均勻度要求( Emin/Eav=0.5，次干道 0.35 高于CJJ45- 2015 主干道的要求 0.4)。

結(jié)論 2: 透過(guò)本研究之二次光學(xué)技術(shù)能達(dá)到最佳的節(jié)電率；智能調(diào)光能更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)LED路燈二次節(jié)能。從下列測(cè)試數(shù)據(jù)實(shí)證:

在均勻度達(dá)標(biāo)CJJ45-2006，色溫 2800K 的前提下

（1）節(jié)電率 43.39: 平均照度 38.4Lx (高于原高壓鈉燈平均照度 29.2)。

（2）節(jié)電率 61.7: 平均照度 29.06Lx (原高壓鈉燈平均照度 29.2Lx)。

（3）節(jié)電率 80.9: 平均照度 16Lx(CJJ45-2006 對(duì)次干道要求:10Lx- 15Lx)

七、同類(lèi)技術(shù)比較

（一）LED 路燈具的研究，解決的關(guān)鍵技術(shù)是：

1、采用“熱管”導(dǎo)熱技術(shù)對(duì)LED模塊實(shí)施散熱，瞬間將熱導(dǎo)移至外，LED發(fā)光更有效率，延長(zhǎng)LED使用壽命。

2、采用“光反射”原理，將LED模塊的光能通過(guò)“導(dǎo)光模組”以最大光源光效利用率將光強(qiáng)投射到需求界面。

3、 LED燈具實(shí)現(xiàn)功能模塊組裝。

（二）LED智能電源與控制系統(tǒng)的研究，解決的關(guān)鍵技術(shù)。

1、在受控下能調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)LED模塊的功率輸出；

2、通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的通信模塊能接受路燈控制管理系統(tǒng)的遙控。

（三）標(biāo)準(zhǔn)化研究，解決的關(guān)鍵技術(shù)是：

1、如何實(shí)現(xiàn)LED燈具的模塊化

2、如何實(shí)現(xiàn)LED路燈的智能控制

八、技術(shù)成熟程度

（一）初始階段

2006 年 7 月 17 日，在上海市建委科學(xué)技術(shù)委員會(huì)七樓第四會(huì)議室，在上海市建設(shè)科技推廣中心的組織下，由上海易永光電科技有限公司介紹了LED路燈的 研究思路，看到了LED作為新興光源的發(fā)展?jié)摿?；雖然當(dāng)時(shí)的LED光效才約 40Lm/W。

上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院面臨著 LED 路燈應(yīng)用的形勢(shì)，于 2006 年 11 月8 日聯(lián)合了上海易永光電科技有限公司擬定了「上海世界博覽會(huì) LED 道路照明燈具科研計(jì)劃」，并且于 2007 年 3 月正式作為上海市城建（集團(tuán)）公司的科研項(xiàng)目，開(kāi)始了對(duì) LED 作為道路照明光源的可能性進(jìn)行研究。

2008 年 12 月，在蘇州公司場(chǎng)地上第一次安裝了我們研制的 LED 路燈，并且組織了上海市政工程局科技處、上海市城建（集團(tuán)）公司科技處領(lǐng)導(dǎo)和城建院及易永光電的所有研究人員赴現(xiàn)場(chǎng)觀看 LED 亮燈和實(shí)地測(cè)試。經(jīng)過(guò)常州路燈所科技人員的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)路面亮度、照度及均勻度的測(cè)試 LED 路燈的照明效果完全達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

（二）燈具研制與實(shí)驗(yàn)階段

我們研究的第二代 LED 路燈于 2009 年 8 月 3 日，在北京路燈中心的支持下， 試安裝在作為次干路的三里河?xùn)|路。采用的是 180WLED 燈，取代 400W 高壓鈉燈燈高 12m， 燈間距 42m。照明效果完全達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) CJJ45 的要求。使用 4 年半至今完好，基本沒(méi)有光衰和管芯的損壞。

2010 年初，我們研制的 64WLED 燈具 30 盞，試裝到常州高架道路上，由于基板絕緣膠的質(zhì)量問(wèn)題，燈具損壞不少只好拆下來(lái)成為了研究過(guò)程中的一個(gè)教訓(xùn)。

（三）燈具應(yīng)用的推廣階段

上海易永光電科技有限公司作為設(shè)計(jì)研發(fā)生產(chǎn)加工企業(yè)，我們深刻的認(rèn)識(shí)到LED 路燈的推廣應(yīng)用面臨的問(wèn)題是：LED 路燈產(chǎn)品日新月異，設(shè)計(jì)師不知如何按規(guī)格選擇路燈，市場(chǎng)比較混亂，質(zhì)量良莠不齊，定價(jià)不清，很難做工程預(yù)算，形成按瓦算錢(qián)的悖論。對(duì)于路燈的用戶(hù)來(lái)說(shuō)碰到的問(wèn)題是：接口缺乏標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品無(wú)法互換，維護(hù)工作困難；非模塊化生產(chǎn)的一體化路燈缺乏，維修時(shí)需替換整個(gè)燈具，增加勞動(dòng)力和維護(hù)成本。

為此，我們?cè)谘芯恐腥谌肓恕皹?biāo)準(zhǔn)化”的理念。2012 年 4 月 20 日與上海市建設(shè)與交通委員會(huì)科技委、上海易永光電科技有限公司共同申請(qǐng)「市政道路半導(dǎo)體照明技術(shù)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范」的編制。為此 2013 年，作為參編單位參與了上海市地方規(guī)范《LED 道路照明應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的編制，并且著手研究燈具所包含的各個(gè)器件能夠模塊化后如何方便拆卸，以及這些器件模塊如何實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。還研究了推廣 LED 路燈應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題，諸如燈具安裝接口、燈具驅(qū)動(dòng)電流、電源模塊安裝位置、受控系統(tǒng)的通信標(biāo)準(zhǔn)等，均提出了研究成果。通過(guò)上海市南莊公路，上海迪士尼旅游度假區(qū)等標(biāo)志性案例測(cè)試均達(dá)到了研究預(yù)期！

（四）系統(tǒng)研究階段

隨著 LED 路燈研究與推廣的進(jìn)程，LED 路燈融入城市路燈管系統(tǒng)的需求日益強(qiáng)烈， 也就是說(shuō)要充分發(fā)揮 LED 路燈的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn) LED 路燈實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)光節(jié)能勢(shì)在必行。為此，我們的研究工作又進(jìn)入到“系統(tǒng)研究”的階段，不僅是燈具的光學(xué)研究，還包括了燈具智能電源的研究、燈具受控的接口和通訊規(guī)約的確定等。鑒于道路照明智能化管理的重要性，2014 年 3 月 8 日，城建設(shè)計(jì)研究院與上海易永光電科技、上海路燈管理中心、上海路輝電子科技簽署了合作研究 LED 路燈智能化應(yīng)用的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì) LED 路燈工作狀況的管理與監(jiān)控，并能通過(guò)智慧控制手段實(shí)現(xiàn) LED 路燈的二次節(jié)能。2014 年 12 月 15 日，在路寬 13m 雙機(jī)動(dòng)車(chē)道的次干道--上海高耀路成功安裝了 21 套我們研究的第四代 LED 路燈，以 150W 功率取代 250W 高壓鈉燈的照明。經(jīng)上海市經(jīng)信委下屬的權(quán)威機(jī)構(gòu)“能效中心” 的現(xiàn)場(chǎng)照度測(cè)試表明：課題研究的 150WLED 路燈的照明效果完全可以替代原來(lái)安裝的 400W 高壓鈉燈；節(jié)能效果如下：

1、150W LED 路燈輸出 100?光功率時(shí)，對(duì)路面的照度達(dá)到 38.4Lux，節(jié)電率達(dá)到 43.39?。

2、150W LED 路燈輸出 68?光功率時(shí),對(duì)路面的照度達(dá)到 29.06Lux。節(jié)電率達(dá)到 61.7?。

3、150W LED 路燈輸出 31?光功率時(shí)對(duì)路面的照度達(dá)到 16Lux（是城市次干路照度標(biāo)準(zhǔn)的上限）。節(jié)電率為 80.9?。

至此，我們的研究工作，歷時(shí)八年的努力，最終的成果受到專(zhuān)家一致肯定并通過(guò)評(píng)價(jià)驗(yàn)收。

九、推廣應(yīng)用前景分析

1、“易耀”品牌 LED 高效節(jié)能路燈采用獨(dú)特的“二次配光”自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)同類(lèi)產(chǎn)品同比節(jié)能提升 50?的創(chuàng)新突破！從國(guó)際到國(guó)內(nèi)獲獎(jiǎng)（2017 國(guó)際半導(dǎo)體照明聯(lián)盟授予全球百佳案例、上海市節(jié)能產(chǎn)品獎(jiǎng)、上海市嘉定區(qū)科技進(jìn)步獎(jiǎng)）、從理論到實(shí)踐應(yīng)用（上海市住建委科技處課題評(píng)審、工信部備案科技成果評(píng)價(jià)、奉賢、迪士尼三年以上項(xiàng)目典型案例）從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)到實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)（上海市能效中心權(quán)威實(shí)測(cè)及國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 6000 小時(shí)光衰檢測(cè)）都達(dá)到了行業(yè)的最高應(yīng)用水準(zhǔn)！

2、“易耀”品牌 LED 高效節(jié)能路燈區(qū)別于同類(lèi)產(chǎn)品最大特點(diǎn)：通過(guò)反射式非對(duì)稱(chēng)二次配光設(shè)計(jì)，最大限度強(qiáng)化被照面功能性照明的實(shí)際利用，實(shí)現(xiàn)了單位功率有效光通量最大化！這對(duì)消除城市光污染、減少對(duì)環(huán)境周邊綠化（農(nóng)作物） 生長(zhǎng)節(jié)律的影響，降低城市照明運(yùn)營(yíng)及維護(hù)成本，促進(jìn)城市道路光環(huán)境根本性轉(zhuǎn)變具有積極意義，前景可期！

3、堅(jiān)定不移促進(jìn)及推動(dòng)合同能源管理，讓功能性照明回歸原本功能：精準(zhǔn)照明、應(yīng)照即照、因需照明、趨利避害。

4、“易耀”品牌 LED 高效節(jié)能產(chǎn)品必將引領(lǐng)大功率戶(hù)外照明產(chǎn)業(yè)朝更節(jié)能、更健康、更環(huán)保方向發(fā)展！

十、存在問(wèn)題與后續(xù)努力方向

1、道路照明需多亮

安裝了 LED 路燈后，達(dá)到國(guó)家道路照明標(biāo)準(zhǔn)要求 CJJ45 的標(biāo)準(zhǔn)，還是安裝了 LED 路燈后要達(dá)到現(xiàn)行道路照明亮度(超標(biāo)如何實(shí)行城市監(jiān)控？)

2、道路照明，是照明道路還是兼顧景觀照明?

道路照明是要照亮路面，清楚的反射到駕駛者的眼睛，還是道路照明連周邊景觀都要照亮，讓駕駛者看到更為廣泛的場(chǎng)景?

3、環(huán)境比 SR 該怎么定?

在 CJJ45-2016/2013 規(guī)范了主干道/次干道對(duì) SR 的要求，但支路/小區(qū)道路是沒(méi)要求的。

支路/小區(qū)道路，立燈后面常有行人走動(dòng)，才是真正需要 SR；主干道/次干道立燈處常在隔離島上，是否需要 SR ？

4、顯色系數(shù)該怎么定?

高顯色系數(shù)能提高物體分辨率，道路照明需要多高的顯色系數(shù)?

LED 的顯色系數(shù)與光效成反比，如何在顯色系數(shù)與 LED 光效間達(dá)到最佳平衡點(diǎn)?

5、維護(hù)系數(shù)該怎么定?

維護(hù)系數(shù)校正了光衰與環(huán)境塵埃對(duì)光通量的光損。LED 的光通維持率要求如何反映到維護(hù)系數(shù)的設(shè)定?

6、LED模塊的光通維持率的測(cè)試方法?

LED模塊的光通維持率與其散熱系統(tǒng)有直接關(guān)聯(lián)性。如何定義一個(gè)經(jīng)濟(jì)有效的LED 模塊光通維持率的測(cè)試方法?

課題研究總結(jié)

光源光效的提升并不代表照明效率的提升，光源光效提升雖有效降低了功率密度，但經(jīng)過(guò)透鏡配光并未完全具有屏蔽光污染的能力（就路燈而言，所產(chǎn)生的“上視光及背光”約占燈具光通量的26?），功率密度降低空間有限。

只有通過(guò)精準(zhǔn)配光，將有效光強(qiáng)聚焦在需求界面，減少無(wú)效光，降低結(jié)溫釋放壓力，LED光源特性才會(huì)最大限度的得到發(fā)揮！

在保證需求界面照明強(qiáng)度的同時(shí)，降低產(chǎn)品輸出功率，做到“應(yīng)照即照、因需配光”！這才是未來(lái)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的根本出路。

根據(jù)以上分析可以得出如下結(jié)論：光源光效提升凸顯照明產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，其更大意義在于，在應(yīng)用層面上應(yīng)更好的提升光源光效利用率以促進(jìn)LED照明產(chǎn)品品質(zhì)提升以及滿(mǎn)足更大范圍內(nèi)的應(yīng)用需求！

1、LED路燈品質(zhì)好壞取決于效能對(duì)比，即被照面在滿(mǎn)足功能性照明前提下， 產(chǎn)品消耗功率越小，品質(zhì)越好！

2、光效利用率高低是檢驗(yàn)半導(dǎo)體光源特性發(fā)揮好壞的重要指標(biāo)！光源光效提高固然減少散熱壓力有助于燈具品質(zhì)提升，但照明效率的提升才是LED路燈高品質(zhì)，長(zhǎng)壽命，高效節(jié)能的關(guān)鍵！

3、單位需求界面有效光通量最大化，不僅解決了產(chǎn)品品質(zhì)壽命問(wèn)題，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了同類(lèi)產(chǎn)品同比節(jié)能提高一倍的創(chuàng)新突破，必將引領(lǐng)戶(hù)外功能性照明產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向！