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大功率LED路灯应用技术发展的现状分析

2010-09-27 10:49:25 来源：网络点击：1235

　　LED光源作为一种固体照明光源，以其长寿命（理论平均寿命大于50000小时）、高光效（理论值大于200Lm/w）、多光色及一次配光定向照射功能，可在安全低电压下工作，也可连续开关闪断，能实现0~100%调光功能，输出光无频闪等诸多优点，成为高效、节能的新一代光源的发展趋势。目前，小功率的LED光源已经广泛应用于景观照明中。大功率LED路灯也随着半导体材料应用技术的迅猛发展日趋成熟，产业化应用中，光效达到70--80Lm/w、寿命达到2.5-3万小时，已开始逐步应用到城市道路照明中。

　　企业数量众多但规模过亿的甚少

　　我国LED照明产业相关企业有3000多家，其中应用企业超过2000家，上规模的封装企业约600家，外延及芯片企业有42家。中国LED企业虽然数量众多，但企业规模普遍不大。从2009年的销售情况看，中国LED行业销售额超过10亿元的厂家寥寥无几，年销售额超过5亿元的也只有少数几个，年销售额上亿企业的普遍销售额为1~2亿。

　　目前，LED封装、LED显示屏、LED灯具等产品都维持较好的利润水平。2010年，随着LED照明市场需求量大增，做LED封装、LED显示屏的企业也纷纷进入LED照明领域。目前中国市场上只做LED封装的企业数量已经很少，大部分做封装的企业已经开始研发和生产LED照明产品。LED应用领域的企业界限已越来越模糊，各企业LED产品线越拉越长。但是，我国的外延材料、芯片、封装、整灯开发等各个环节脱节，上、中、下游产业链结合不到位，还不能形成有机的整体，国内企业在芯片开发制程、芯片封装等核心技术方面与国外水平还有一定差距，这也严重制约了我国LED灯具产业的发展。

　　随着近两年国内LED路灯的迅速发展，有不少企业开始从事生产和研发，但LED路灯质量参差不齐。大部分的小企业由于资金和技术水平的限制，其产品未经过严格的光、电、热等方面的专业设计，或对道路照明质量要求和灯具配光都不甚了解，或采用“拿来主义” 抄袭别人的产品，或凭主观想象任意组合、排布……故从测试和实际应用效果来看问题不少。目前，只有少数企业把LED路灯作为自己的经营主业，加强科技投入，形成了自主知识产权，并获得了专利，为LED路灯的发展做出了贡献。

　　此外，国内LED路灯企业主要依靠工程等隐形渠道进行市场开拓，品牌和渠道的显性化将最终成为半导体照明产品大面积普及应用的条件之一，同时品牌和渠道建设也将成为决定企业竞争力发展的关键。

　　配光、散热、光衰解决情况

　　要真正充分发挥半导体光源的长处，LED的二次光学系统设计对LED路灯的配光及光学输出效率至关重要。目前宁波燎原灯具股份有限公司（以下简称“燎原”）LED路灯主要使用两种配光设计方案：一是LED路灯采用轴对称的全反射透镜和反光器，LED透镜模组排列于灯具外壳的不同位置，同时使用全反射透镜，以产生所需要的配光，最大可能地提高光的利用效率，缺点是LED模组的排列使高功率LED的散热设计和机械结构比较麻烦。

第二种方案采取了非对称的自由曲面透镜，配光直接由单个LED光学元件完成。整体灯头只需将LED模组简单的排列在一个平板上即可，这种LED路灯在机械结构、散热及电源控制方面比较简单，不同等级公路和不同灯杆高度的道路照明只需要增加不同数量的LED模组即可。非对称自由曲面二次光学元件的采用可以使LED路灯的配光直接在单个LED模组上实现。

　　LED光源是嵌入照明灯具中使用的，高温度导致芯片本身及封装树脂性能的恶化，从而最终引起发光效率的降低和寿命的缩短，因此“散热”成为大功率LED路灯的重要关键技术。目前LED路灯多采用整体式的、系统性的散热设计理念，应用高性能导热材料，如铝压铸模、铝挤型齿状散热片、整体式齿状散热片、铝挤型材横列齿形散热器、热导管长鳍形、外部齿状结构片、自然对流通体散热等，还有采用超合金导热管（导热速度为纯铜的100倍）与高密度散热铝鳍片结合。将芯片产生的热量迅速的由点源转为线源，使热量均匀分布至散热片。

　　现在LED光源普遍存在光衰问题。某些厂家的LED路灯安装不到一年就出现亮度严重衰减现象。LED灯在工作中将电能转化为光能和热能，元件温度每上升2℃，灯具可靠性就将下降10%，当工作温度由63℃升到74℃时，LED平均寿命将会减少3/4，芯片的封装、灯具散热等因素都可能造成光衰减。基于燎原公司研发的散热专利技术，LED路灯灯具连续点亮3000小时以后，光衰不高于3%.连续点亮35000小时以后，光通量达到初始光通量的70%。

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