雖然LED路燈與傳統(tǒng)路燈比較具有一些優(yōu)勢，但由于LED路燈的發(fā)展時間很短，目前仍處于試驗和探索階段，有一些LED路燈在示范應(yīng)用中出現(xiàn)了諸多問題，并沒有達到人們預(yù)期的效果。

 

　　目前LED路燈存在的不同程度的問題表現(xiàn)為：

 

　　(1)實際發(fā)光效率低于高壓鈉燈路燈，在照明效果上路面亮度偏低，均勻性差，“斑馬效應(yīng)”比較明顯，只能滿足照明級別比較低的道路，例如燈桿在8米以下的次干道。

 

　　(2)色溫過高，刺眼，無舒適感

 

　　(3)散熱性能差，溫升過高，致使光衰比較嚴重，可靠性變差。

 

　　(4)驅(qū)動電源性能差，故障層出不窮，從LED路燈早期失效的情況下，有95%以上的故障都是由驅(qū)動電路損壞所致。

 

　　(5)成本太高，一次性投入太大，成為推廣應(yīng)用的一大瓶頸。

 

　　(6)由于尚無統(tǒng)一的LED路燈技術(shù)標準，不同廠家的產(chǎn)品通用性極差，維護十分困難。

 

　　出現(xiàn)上述這些問題的原因很多，既有技術(shù)層面上的因素，也有思維定勢等方面的影響。

 

　　事實上，LED路燈是一個系統(tǒng)工程。由于LED光源與高壓鈉燈本質(zhì)不同，在設(shè)計方法上LED路燈與傳統(tǒng)路燈是截然不同的。設(shè)計人員除了燈具的設(shè)計經(jīng)驗外，還需要對LED的性能有一個全面而深入的了解。有些路燈生產(chǎn)廠家在還不甚了解LED道路照明制作要求和特點的情況下，沿用傳統(tǒng)路燈設(shè)計思路來設(shè)計LED路燈，在造型上仍采用常規(guī)“蛇頭”外形，套用氣體放電燈的概念，認為只要將一定功率的LED排放在燈座中就可以滿足路面照明要求。按照這樣的思路設(shè)計和生產(chǎn)的LED路燈，不可能做到實用化。

 

　　二、LED路燈需要破解的技術(shù)難點

 

　　LED路燈要想大規(guī)模地應(yīng)用，成為道路照明的主流光源，還面臨一些需要解決的難點。歸納起來，主要難點有三個，即光學(xué)設(shè)計、散熱問題及驅(qū)動電源設(shè)計。

 

　　1.光學(xué)設(shè)計

 

　　便于光學(xué)設(shè)計本來是LED路燈的一大優(yōu)勢，但同時又是一大難點。

 

　　從LED路燈配光角度來說，其光輸出特性只有滿足表2所示的CJJ45-2006道路照明標準規(guī)定要求才具有實用價值。

 

　　LED路燈配光包括一次配光(采用封裝透鏡)、二次配光和三次配光。當(dāng)通過二次配光可以滿足路面亮度、照度及其均勻度要求時，則無需再進行三次光學(xué)設(shè)計。要滿足道路照明的要求，LED路燈的配光必須經(jīng)過多次反復(fù)設(shè)計才能實現(xiàn)。

 

　　目前人們研究出很多LED路燈配光方案，例如LED一次配光(即透鏡封裝)加燈具的二次配光、LED的二次配光(利用二次透鏡)加燈具的三次配光及反射器配光等，但是，無論哪一種配光方案，還不能做到科學(xué)合理，不同程度地存在整體光學(xué)效率低、存在較大眩光和路面亮度、照度均勻性差等問題。如何選擇配光方式，如何選擇透鏡，如何改進路燈的結(jié)構(gòu)達到配光和散熱要求，目前都還需要更為成熟的解決方案。

 

　　2.散熱問題

 

　　LED路燈的散熱能力直接影響LED的實際發(fā)光效率及其壽命。

 

　　LED為電致發(fā)光器件，在其工作過程中只有15%~25%的電能轉(zhuǎn)換成光能，其余的電能幾乎都轉(zhuǎn)換成熱能，使LED的溫度升高，導(dǎo)致光效急劇下降。如果LED結(jié)溫超過最高允許溫度(一般為125℃)，LED將會因過熱而損壞。因此在LED燈具設(shè)計中，最重要的一項工作便是散熱設(shè)計。

 

　　LED燈具的散熱系統(tǒng)包括LED模組的散熱和燈具結(jié)構(gòu)(如外殼)上的散熱片散熱，其中后者是目前常見的散熱方式，由于LED路燈的工作環(huán)境比較惡劣，易積聚塵沙和飛蟲，散熱器表面易被腐蝕氧化，這就會影響燈具內(nèi)LED及電器的散熱，導(dǎo)致LED路燈使用壽命的縮短。

 

　　為了解決LED路燈的散熱問題，可以在燈具上配置微型風(fēng)扇進行主動式強制性散熱，但散熱風(fēng)扇在戶外惡劣環(huán)境中的使用壽命難以滿足要求。

 

　　LED路燈的重量主要由散熱裝置的重量所決定。隨著LED路燈功率的增大，散熱器尺寸和重量也需要相應(yīng)增加。欲減輕大功率LED路燈散熱裝置的重量，就需要對散熱方式、散熱結(jié)構(gòu)和材料等多方面進行優(yōu)化設(shè)計。

 

　　LED路燈燈具要求具有良好的防塵防水(IP)防護等級(如IP45及其以上)，但良好的IP防護又往往會妨礙LED的散熱。如何解決這一矛盾是LED路燈設(shè)計時不可忽視的一個重要方向。

 

　　3.驅(qū)動電源設(shè)計

 

　　目前的LED路燈幾乎全部采用工頻市電電源供電。LED路燈驅(qū)動電路拓撲結(jié)構(gòu)一般均為離線式開關(guān)電源(SMPS)。從近幾年LED路燈示范應(yīng)用的情況看，故障幾乎全部集中發(fā)生在驅(qū)動電源上。

 

　　由于LED路燈的工作環(huán)境十分惡劣，因此在驅(qū)動電源設(shè)計上，對電路拓撲結(jié)構(gòu)的選擇、電子元器件的選擇以及電路的保護、散熱與防水性能等各個環(huán)節(jié)，都十分苛求。

 

　　根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)水平，目前常規(guī)離線式開關(guān)電源的平均壽命通常在3萬小時以下，LED驅(qū)動電路的壽命決定LED路燈燈具的壽命。對LED驅(qū)動電源壽命具有決定性影響的是電解電容器，其次才是功率半導(dǎo)體器件。因此，對電解電容的選擇是極為重要的。

 

　　在LED路燈驅(qū)動電源設(shè)計方面，不僅要格外重視其可靠性，同時還必須滿足輸入AC電流諧波含量、線路功率因數(shù)、電磁干擾(EMI)、防雷擊和防水及能效等方面的性能要求與安全要求。探求低成本、高可靠與高性能解決方案，是LED路燈驅(qū)動電源設(shè)計的一個難點。