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)道路因車流量與車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?/p>
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)以內(nèi)。劣勢(shì)則在于車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，車行方向配光曲線分布很容易設(shè)計(jì)成最佳行車方向，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)，需考慮車行方向與車行垂直方向(含環(huán)境比: 車行道外邊 5m 寬狀區(qū)域內(nèi)的平均水平照度與相鄰的 5m 寬車行道上平均水平照度之比)的需求。
1、車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)車道的同時(shí)降低非機(jī)動(dòng)車道的平均照度。機(jī)動(dòng)車道平均照度高出原高壓鈉燈 31.4?;非機(jī)動(dòng)車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，形成按瓦算錢的悖論。對(duì)于路燈的用戶來(lái)說(shuō)碰到的問題是：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)別于同類產(chǎn)品最大特點(diǎn)：通過(guò)反射式非對(duì)稱二次配光設(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)壽命問題，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了同類產(chǎn)品同比節(jié)能提高一倍的創(chuàng)新突破，必將引領(lǐng)戶外功能性照明產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向!
(來(lái)源：阿拉丁照明網(wǎng))