浅析什么因素阻碍了LED在高速路的应用

阿杰

　　在产业尚未成熟的情况下，多年下来LED照明失败的案例比比皆是。整个LED产业界对照明的实际应用及事业发展，却存在着一种莫名的、不确定性的诡异气氛。在国家节能降耗的政策指导下，LED照明在高速公路的应用进入了新的发展时期。到底LED照明是否适合高速公路的未来发展？
　　走出“绿色照明即LED的怪圈”
　　LED作为新型光源，具有寿命长、发光效率高、功耗低、调光性能好、显色指数高、不怕震动、方向性好、工作电压低、环保、发展潜力大等众多优势，这使LED，尤其是大功率LED照明成为高速公路照明的节能光源优选，陆续在国内多条高速公路安装使用。但是，目前国内照明产业似乎走向了“绿色照明即LED的怪圈”，而忽略了传统照明的优势，
　　在一线路灯应用单位有着深刻体会的江苏省连云港城市照明管理处张涛对记者表示，现在有一种不好的现象，就是一提绿色照明，全是LED。其实，高压钠灯本身也是一种款绿色光源，而且更成熟一点。在他所在的城市，所用的欧司朗和GE的高压钠灯，正常情况下250W的钠灯泡，用五年是绝对没有问题的，而且标准接口也是相同的。作为第四代光源，LED只是其中的一种，无极灯的技术瓶颈如果突破以后，并不比LED差。
　　那么，高速路在照明灯具的应用上，是否也要非LED莫属呢？高压钠灯与LED灯比较，各有何优势？
　　高压钠灯与LED灯属于两种不同光源的灯具，因为其发光原理大径相庭，所产生的照明效果亦完全不同，具体说来，有光通量、光源寿命、显色性、色温、光强、光电效率等重要参数，具体参数对比见表。
　　高压钠灯具有发光效率高、寿命长、穿透性强以及不诱虫等诸多优点。而且，高压钠灯的单灯功率可以做到KW数量级，能满足不同的照度要求，其次，高压钠灯的发展经历了几十年，光源及灯具技术相当成熟，因此，高压钠灯生产成本已经较低，作为隧道照明用的高防护高压钠灯，其单灯零售价格仅几百元。因此，高压钠灯在道路照明、隧道照明等场所得到了广泛的应用。但是，高压钠灯的不足之处在于：①高压钠灯色温较低，发光颜色为金黄色，其显像指数较低。太阳光显像指数为100，而高压钠灯的显像指数仅为20左右，远低于正常自然光的显像指数；②大功率的高压钠灯满足了人们对不同照度的需求，但是却造成了巨大的能源消耗，当采用传统高压钠灯作为隧道照明时，照明系统的运营费用往往让运营商们不堪负重；③高压钠灯的寿命较低，按照高压钠灯的技术发展，目前最好的高压钠灯光源理想寿命为25000h，如果在电压不稳，波动较大的农网地区，光源寿命将会极大缩短。由此造成的灯具折旧费用较高。
　　LED灯作为一种新型的照明用光源，具有如下优点：①光线柔和，显像指数高，色温接近太阳光；②LED灯可以频繁闪亮，不存在启动延时问题；几本不影响光源寿命；③LED光源理论寿命长。但是LED灯目前具有如下不足之处：①LED光源属于半导体器件，本质上属于点光源，理论上LED光源寿命很长，但是光源温度的升高会对LED光源寿命产生很大的影响。如何解决散热问题，进一步提高单灯功率是LED照明推广急需解决的问题；②穿透性较差，当使用环境为高速公路隧道式，我们需要考虑隧道照明的穿透性能，因为良好的照明穿透性能将能在一定的程度上保证行车安全及防灾疏散效率。
　　可以看到，高压钠灯与LED灯各有优势。尽管LED灯具作为新兴光源有着诸多优点，但是与发展相对成熟高压钠灯相比，仍然有待突破和发展，具体应用在高速路照明中，需要对这些问题进行解决。
　　雨雾天气对高速路LED应用的影响
　　高速路的特殊行驶环境和行驶速度等因素，在雨雾天气下对照明有着特殊的要求。众所周知，高压钠灯的黄光穿透性要优于LED灯的白光穿透性。在雾天等环境下，LED灯具是否能够满足高速路需要？
　　在这一点上，上海路灯管理中心主任谢俊彦是高速路LED路灯应用的反对者，在他看来，高速路应用LED灯具还是不合适的。LED的穿透性是有问题的，在有雾的情况下，开着等于没开，照明不起作用，影响安全。
　　深圳灯管管理中心夏军则认为，不要过多的强调在极端天气下的灯光穿透力问题。相对于LED的白光，黄光的穿透力要强一些，但是这种极端的天气还是不要过多的考虑。这种极端天气很少，而且，在极端天气下，钠灯也是不行的。正常的条件下，能够满足需要，那就没有问题。
　　尽管意见不同，但是，目前高速路的LED灯具应用之时，在低碳节能的环境下，安全应用，才是更重要的。对于行车安全的考虑，无论多么严谨都是不为过的。安全技术的保障，当是极端天气下高速路LED灯具应用的重要考量因素。
　　高速路应用LED太超前？
　　目前，我国的高速路绝大多数是不装路灯的。而此时的LED灯具一马当前，大有在方兴未艾的高速路的路灯应用中当家作主的意思。目前业内专家和应用单位基本持有保守或者否定的态度。
　　谢俊彦直接明了的表示“目前高速路应用LED还是太超前了，我曾经和业内专家做过相关问题的探讨，其中提到了很多LED灯具应用于高速公路的优点，但是在我看来，其中的缺点也是显而易见的，也是致命的。在快速干道和城市道路是可以应用LED灯具的，但是如果在高速路上盲目应用，不恰当的话，很可能会给LED灯具抹黑。”
　　北京电光源研究所杨小平强调了LED灯具的质量和可靠性，“如果目前的LED能够完全代替钠灯，那还是没问题的。还是先从小公路，到主干道，然后再到高速路。如果产品的质量和可靠性能够保证，那就没有问题。”
　　中国照明电器协会理事长陈燕生和江苏省连云港城市照明管理处张涛表示，高速路LED路灯可以试点应用，但是目前还不适宜大面积推广。技术、成本都是推广的瓶颈。
　　对于LED路灯目前在高速路的应用范围，张涛表示，高速路应用LED路灯的适宜范围还是在收费站两边各一百米，但是高速路全部都用LED还保留意见。
　　制约高速路LED应用的因素
　　LED虽然有很多优点，但在实际运行中，LED光源的应用在现阶段仍然存在一些制约因素，正是这些原因在一定程度上阻碍了LED在高速公路上的发展。
　　(1)发热问题
　　改善LED的发热问题是攻克大功率照明灯具的关键。LED的工作状态和散热设计不仅直接关系到LED实际发光效率，也关系到实际使用寿命。通常所说的LED芯片光效是指结温在25℃时的芯片光效，由于散热设计和环境温度的影响，在实际使用中，结点温度往往会大大高于25℃，导致光效大幅下降。以结温25℃时100lm/W的芯片为例，实际使用中可能只有60～70lm/W。
　　台湾的一家科技公司发明了回路热管(LHP)冷却技术来替代现时常用的散热片散热技术，已经很好地解决了这个问题，大大提高了LED灯具的使用寿命。经过3年实际测试表明，每天工作12h，其光衰小于3%。预计在工作10年以后，其光衰只有20%。这就基本上解决了寿命的问题。
　　(2)性价比问题
　　由于目前LED芯片的价格仍处于较高水平，LED路灯的价格与传统灯具相比仍较高。
　　目前LED光源的性价比仍处于较低水平。但LED是半导体元件，随着电子科技的飞速发展，技术越来越先进，价格会越来越低廉。作为新兴光源，LED正处于飞速发展的阶段，目前大功率白光LED的光效已达到150lm/W，通过对其发光机理的研究，推算出LED的理论光效可达350lm/W，具有很大的发展空间和潜力。
　　(3)没有统一标准
　　目前还没有统一的LED光源生产国家技术标准，每个厂家按自己的标准生产自己的产品，彼此间很难通用。LED光源灯具的结构设计均为一体化设计，即其相关器件无法现场更换，无论是LED光源损坏或是电源故障，一有问题则必须整灯拆除更换，维护工作成本大大增加。LED产品的升级换代速度很快，接口又没有国标约束，随着芯片的更新，厂家很难保证在若干年后还生产现有的产品。届时产品的备品包括维护就成为运行维护部门棘手的问题，一条路一种路灯的尴尬现象会显现出来。
　　在统一的LED国家标准没有制定出来之前，LED行业鱼龙混杂，大家一拥而上抢占市场，但是由于目前的LED芯片核心技术及货源均在国外，国内在没有完全处理好后工艺封装散热技术和没有对产品进行充分的可靠性试验的情况下，就不负责任的匆忙将产品推向市场，一些高速公路和市政道路就不幸的作了试验的小白鼠。但瑕不掩瑜，由于LED光源的显着优点和白光LED技术的日臻成熟，节能、长寿、光照均匀、灵活方便、绿色环保的半导体光源在高速公路照明系统中的应用，对节省建设资金，缓减用电矛盾，减少建成后的维护保养工作，构建节约型社会具有重大意义。相信LED光源在高速公路上有着广阔的应用前景。
　　不管对于高速路LED灯具应用，特别是LED路灯的应用有何争论，在新的应用领域上，高速路的潜在市场不可回避。我们不能因为种种限制因素而因噎废食，更不能不计安全、技术、成本等因素，大规模密集上马。
　　“目前的LED技术在不断的发展，很多的技术瓶颈在不断的解决，但是在整体的和规范性没有解决之前，可以试点应用，最好别在功能性的照明中大规模应用。”张涛的看法颇能代表目前业内对于高速路LED应用的看法。