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1、内容摘要自 1960 年第一个商用二极管诞生以来，LED 技术无论是其显示技术还是其照明技术都得到了巨大的提升。它为今后高效、节能、环保的照明工程带来了希望。在如今复杂的能源局势下，LED 照明技术以其独有的优点必将成为未来道路照明，景观照明的主打。同时，它也将结合风光互补技术和新的道路照明方案为城市、乡镇甚至农村提供更为环保节能的照明。关键词：LED 、风光互补技术 、道路照明 、节能 、成本正文一 、LED 路灯、风光互补技术及道路照明方案结合的技术背景1. LED 灯具技术已趋于成熟经过了将近 50 年左右的发展，LED 灯具在功耗、光效、寿命、环保性、发光强度、色彩、响应速度等反面已经
2、比较成熟，大体能够符合现代人使用需求和审美标准。2. 能源局势迫使风、光新能源的加紧开发利用众所周知，传统不可再生能源（如煤、石油）终究是会枯竭的，电能主要是靠水利发电和火力发电。而新能源如风能、太阳能并未得到普及，城市道路照明和景观照明的用电量非常大，所以迫切需要加快发展 LED 路灯和风光互补技术，并将之与道路照明方案相结合。3. 落实环境保护政策，实现节能减排目标的必要性为应对全球气候变化，我国政府承诺到 2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放要比 2005 年下降 40%-45%，节能提高能效的贡献率要达到 85%以上，这也给节能减排工作带来巨大挑战。为此，2004 年 7 月 3
3、日，科技部、信息产业部等 6 部委和 14 个地方政府共同实施的“国家半导体照明工程”首批 50 个项目正式启动。2012 年中国政府斥资 400 亿元用于 LED 路灯采购，对 LED 路灯使用者提供 30%的财政补贴。截至 2009 年底，我国共有 LED 企业 3000 余家，其中，年产值上亿的有140 家。产业研究所预测，2012 年全球 LED 照明市场可望达到 110 亿美元，比去年增长 26%；2015 年至 192 亿美元，未来四年的年复合成长率近 20%。 二 、LED 路灯、风光互补技术及道路照明方案结合的具体技术分析1. LED 灯具技术分析1) LED 灯具技术原理LE
4、D 是由-族化合物，如 GaAs（砷化镓） 、GaP（磷化镓） 、GaAsP、GaN 等半导体制成的，核心是 PN 结。 其具体发光原理如下图所示：2) LED 路灯的特性和优点大功率 LED 路灯的光源采用低压直流供电、由 GaN 基功率型蓝光 LED 与黄色荧光粉合成的高效白光二极管，具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高等独特优点，可广泛应用于城市道路照明。外罩可用 PC管制作，耐高温达 135 度，耐低温达-45 度。LED 路灯与传统路灯的比较：LED 路灯(SPL-120W)传统路灯（HPS-250W）灯泡功率（W）250 120电源功率（W）80 20实际耗电
5、功率（W）330 140日耗电量（度/日）3.96 1.26年耗电量（度/年）1445.4 459.9电费（元/年） 1329.77 423.11维护（元/年） 200 0灯泡（元/年） 100 0总费用（元/年）1629.77 423.11经济效应项目 数值（120W/盏） 备注环 节省标准煤(kg/年)368.577 0.374kg/度减少 SO2 的排放/年(kg/年)10.841 0.011kg/度境效应 减少 CO2 的排放/年(kg/年)375.476 0.381kg/度社会效应1. 节能减排2. 城市形象：使用科技含量较高节能环保的绿色照明，有助于城市整体形象的提升。3. 照明质
6、量：与传统路灯相比，LED 路灯显色指数高，真实反映路况和环境状况，大大提高道路照明的质量。LED路灯的缺点1.单个 LED 功率低。为了获得大功率，需要多个并联使用。 2.显色指数低。3.光斑。4.LED 照射均匀度问题5.LED 的光衰问题3) LED 路灯市场前景若经过 LED 路灯改造后，每盏灯每年节约电费 1191.36 元。如果整条路路面都采用 LED 路灯那么每年将为国家节省大量的电能，就经济效益而言，节省了大量的金钱。目前，各地政府都在积极推广 LED 路灯示范工程。2008 年 12 月，科技部在北京召开的全国地方科技工作会议上提出在全国开展“十城万盏”LED 照明示范工程，
7、该方案的初步设想是以 LED 在城市照明的应用示范工程为载体，选择 10 个城市，在每个城市推广 LED 功能照明灯 1 万盏以上。而对于采用 LED 路灯会增加成本的问题，科技部计划采取按 LED 照明与传统照明相比投资量的30%50%进行后补贴。同时各地方政府也积极采取措施推广 LED 照明应用，以广东省为例，广东省提出了“千里万盏”计划，从今年开始将在广州、东莞、佛山、中山、肇庆、汕头等市建设规模约 10 万盏的 LED 路灯。2. 风光互补 LED 路灯技术分析1） 技术原理风光互补 LED 路灯是一种将风机，太阳能电池板与 LED 路灯相结合的新型道路照明灯具，具有相当高的技术性。如
8、右图所示为风光互补 LED 路灯图例。下图为技术简图此种路灯包含了风力发电装置，太阳能电池板和LED 照明灯头，同时还要接入与传统电路，以防备风能和太阳能都不足的情况2）大规模使用风光互补 LED 路灯可行性分析目前，欧美日等发达国家以开始逐渐加大风光互补 LED 路灯的使用而我国目前还正处于起步阶段，形式依然非常严峻。使用风光互补 LED 路灯需要面对几大难题：a) 环境难题：此类灯具必须建立在风力强且持续太阳充足，日照时间长，自然灾害少的地方。如我国华北，东南沿海，新疆，西藏地区都非常适合b) 质量难题：风光互补 LED 路灯是将风风机，太阳能电池板与 LED 路灯相结合的新型道路照明灯具
9、，技术综合性太强，更容易发生故障c) 成本问题：风光互补 LED 路灯必然是高成本的，从短期来看必然难以盈利，但若能长期使用，则可反亏为盈，这就必须提高产品质量，耐久度，降低返修率。三、新型道路照明方案与风光互补 LED 路灯结合的设计猜想要想实现风光互补技术与 LED 路灯结合大范围使用，就要设计新的道路照明方案，使三者结合达到最佳效果化。尽管 LED 路灯的发展速度迅猛，但led 路灯的标准却相对滞后。在全球范围内，LED 的路灯标准也不是都没有，像LED 路灯的欧洲标准现在就有。事实上，各地区对 LED 路灯的标准，在指标上不尽相同，LED 路灯要在标准上符合销售区的要求，因此投标 LE
10、D 路灯工程要深入研究当地的 LED 路灯标准，只有这样才会在激裂的市场竞争中占有一席之地。LED 路灯市场发展趋势良好，未来几年大范围普及的可能性还是很大的。除了技术因素外，贺在华也表示，国内市场对 LED 的需求、LED 散热及使用寿命、后续市场准入等因素仍会阻碍 LED 路灯的普及。四、综述LED 路灯、风光互补技术及道路照明方案的优化结和相比于传统方案具有极大的优越性。其一，LED 是一种半导体二极管，它的寿命非常长。当光通量衰减到 80%时，其寿命达到了 25000 小时。而金属卤化物灯的寿命在 600012000 小时，高压钠灯的寿命是 12000 小时。其二，LED 的基本结构是
11、一块电致发光的半导体材料，放置在一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以 LED 的抗震性能好。其三、白光 LED 的光色比高压钠灯好。在中间视觉水平下，人眼在高色温环境里比低色温环境更容易辨别事物。白光 LED 的显色性也比高压钠灯好很多，高压钠灯的显色指数只有 20 右左，而白光 LED 可以达到 6580。其四、LED 能实现较完美的调光功能。由于 LED 的工作范围较大，其光输出和工作电流成正比，因此可以减小电流的方法来调光。目前，LED 路灯刚刚起步，需要不断地完善，无论是路灯的光学结构设计，还是散热技术，都还在不断改进中。结 课 论 文LED 路灯、风光互补技术及道路照明方案的优化结合学 生 姓 名学 号系 及 专 业控 制 与 机 械 工 程 学 院电 气 工 程 及 其 自 动 化联 系 电 话 成 绩
