面向上海世博園區(qū)道路照明的新型LED道路燈研制VIP

1、面向上海世博園區(qū)道路照明的新型LED道路燈研制一、課題的設(shè)置與意義半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)近十余年獲得了迅猛發(fā)展。在現(xiàn)代社會(huì)環(huán)保理念和綠色照明急迫需求形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生的半導(dǎo)體照明，其低耗能、長壽命、潛在的高光效和棄物污染少的鮮明特點(diǎn)引起了全世界發(fā)達(dá)國家政府和眾多相關(guān)大公司和研究機(jī)構(gòu)的高度重視。紛紛加大研究力量和產(chǎn)業(yè)的投入，扶植LED產(chǎn)業(yè)。我國政府也早在2003年成立了“國家半導(dǎo)體照明工程領(lǐng)導(dǎo)小組”，制訂了“我國固態(tài)照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃”，確定了一批產(chǎn)業(yè)研發(fā)重點(diǎn)基地初步形成了全國性的LED產(chǎn)業(yè)鍵。LED已在微環(huán)境照明，顯示背光源和景觀裝飾照明等特種照明領(lǐng)域形成了巨大和不斷增長的消費(fèi)市場(chǎng)

2、，近年功率型LED關(guān)鍵技術(shù)的突破和快速進(jìn)步，高亮度，超高亮度LED器件問世更是引發(fā)了人們對(duì)LED進(jìn)入室內(nèi)外普通照明領(lǐng)域的巨大興趣。新一代的固態(tài)照明光源已然誕生，一場(chǎng)類似于晶體管替代電子管的“照明革命時(shí)代”已經(jīng)到來。作為革命性的變化，LED光源能進(jìn)入大功率大環(huán)境照明的通用照明領(lǐng)域?yàn)槿鐣?huì)最所期待。突破相關(guān)技術(shù)瓶頸，搶占行業(yè)先機(jī)，攻克LED照明領(lǐng)域制高點(diǎn)，抓住2010年上海世博會(huì)的重大歷史機(jī)遇，重點(diǎn)研發(fā)采用LED光源的道路照明燈具，以真正意義上的高效節(jié)能環(huán)保理念的照明器材服務(wù)于上海世博會(huì)。讓LED照明進(jìn)入耗能巨大的戶外道路照明領(lǐng)域是照明工作者的歷史責(zé)任，也無疑是社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都十分巨大的工作。

3、二、課題任務(wù)和主要技術(shù)內(nèi)容1、LED光源的主要特征LED是利用半導(dǎo)體PN結(jié)發(fā)光原理的固體光源。其光效已從上世紀(jì)70年代的1Lm/W提升到了本世紀(jì)初的單色光的輸出光效的50100Lm/W。目前白光LED的技術(shù)發(fā)展較快，大功率LED已有15W，發(fā)光效率為3040Lm/W的封裝商品，預(yù)測(cè)未來幾年光效可達(dá)100150Lm/W，將超過傳統(tǒng)光源的光效。LED在匹配的驅(qū)動(dòng)線路下工作壽命遠(yuǎn)長於傳統(tǒng)光源，且耐震，工作可靠。運(yùn)行和維護(hù)成本低?；厥瘴镂廴旧佟ED尤其是高功率LED是有經(jīng)濟(jì)效益的光源。未來高功率LED每百萬流明小時(shí)總成本將低于大部分傳統(tǒng)光源。其生產(chǎn)成本以每10年減少10倍的速率下降。然而LED單體出

4、射光通小，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。LED發(fā)光點(diǎn)小，出射光強(qiáng)呈朗伯分布。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)帶來了挑戰(zhàn)。2、課題的技術(shù)內(nèi)容因此，針對(duì)LED光源的特點(diǎn)研究新的配光手段是課題技術(shù)研發(fā)的主要內(nèi)容之一。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)形式而保持高光效長壽命安全可靠的特點(diǎn)是課題研發(fā)的主要內(nèi)容之二。由上兩點(diǎn)，確定一定級(jí)別道路作為LED路燈研發(fā)的切入點(diǎn)就很重要，按我國城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)CJJ45-91設(shè)定的道路等級(jí)（見下表），VI級(jí)道路標(biāo)準(zhǔn)的照明地面亮度分為0.3cd/

5、1.5 cd/,照度值為12Lx至20Lx。由于受到當(dāng)前白光LED發(fā)光效率約為40 cd/，單體LED功率約13W的技術(shù)制約，LED路燈的研制從IV級(jí)道路為目標(biāo)需求作為研制產(chǎn)品切入點(diǎn)，隨著超高功率高光效LED的產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和課題研制深入，LED道路燈的適用范圍將逐步成系列地覆蓋標(biāo)準(zhǔn)中各道路等級(jí)的范圍。道 路 照 明 標(biāo) 準(zhǔn)級(jí)別道路類型亮 度照 度眩光限制誘導(dǎo)性平均亮度Lav（cd/）均勻度Lmin/Lav平均照度Eva（lx）均勻度Emin/EavI快 速 路1.50.4200.4嚴(yán)禁采用非截光型燈具很好II主干路及迎賓路、通向政府機(jī)關(guān)和大型公共建筑的主要道路、市中心或商業(yè)中心的道路、大型交通

6、樞紐等1.00.35150.35嚴(yán)禁采用非截光型燈具很好III次 干 路0.50.3580.35不得采用非截光型燈具好IV支 路0.30.350.3不宜采用非截光型燈具好V主要供行人和非機(jī)動(dòng)車通行的居住區(qū)道路和人行道12采用的燈具不受限制注：表中所列的平均照度僅適用于瀝青路面，若系水泥混凝土路面，其平均照度值可相應(yīng)降低2030。表中各項(xiàng)數(shù)值僅適用于干燥路面。3、課題目標(biāo)以目前白光LED光效30Lm/W的水準(zhǔn)，單體集成路燈光源總光通應(yīng)大于4500Lm，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)路燈配光系統(tǒng)，滿足級(jí)（次干路）道路的照明標(biāo)準(zhǔn)要求作為首期目標(biāo)。燈具各項(xiàng)指標(biāo)符合GB7000.1和GB7000.5的要求。標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)腔防護(hù)等級(jí)

7、IP66。電器絕緣等級(jí)Class1。三、課題內(nèi)容的國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)世界范圍內(nèi)的半導(dǎo)體照明熱持續(xù)上升，LED的基礎(chǔ)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展日新月異。我國LED產(chǎn)業(yè)鏈在外延，芯片，封裝，應(yīng)用等幾個(gè)主要節(jié)點(diǎn)領(lǐng)域已有相當(dāng)規(guī)模。其中下游的LED應(yīng)用市場(chǎng)，已在各信號(hào)指示燈，顯示屏、平板背光源、汽車燈、室內(nèi)外景觀裝飾領(lǐng)域得到廣泛認(rèn)同。但大面積環(huán)境普通照明用的LED燈具尚未有突破性進(jìn)展。室外道路照明中，除燈具光度學(xué)要求不高的庭院燈已有產(chǎn)品外，采用LED光源的標(biāo)準(zhǔn)干道道路燈尚未真正問世，主要是受制於目前白光LED的驅(qū)動(dòng)功率，光效，散熱，封裝老化等技術(shù)難點(diǎn)，LED進(jìn)入道路照明的關(guān)鍵之一是高功率、高光效、低成本的白光LED技術(shù)突破及白光LED的集成，美國Cree公司已開發(fā)出光通1200lm的白光LED集成燈，光效32Lm/W。日本日亞化工展示了光通1000lm，光效33Lm/W的白光LED集成燈， Lumileds照明公司的白光封裝技術(shù)可達(dá)50 L