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如今，地球資源日趨緊缺，社會發展過程中，節能減排成為一種必然趨勢。對于照明領域而言，led節能燈以其綠色和節能環保等顯著優勢逐漸成為取代傳統光源第一途徑，雖然其在我國市場得到普及還需要一段時間，但其市場潛力和發展前景都不容忽視。伴隨該行業的日漸成熟，困擾LED節能燈應用和發展的關鍵問題將逐一得到解決，進而在不久的將來，使LED節能燈得到大范圍廣泛應用。
1LED節能燈優勢
對于室內照明，目前，常用傳統光源有以下幾種：白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈和金鹵燈，此類傳統光源不僅耗電量很大，而且光源還有很大的熱輻射，無論是顏色還是控制方式都比較單一，在一些較為特殊的場所根本無法應用；而對LED光源而言，不僅具有節能環保的特點，而且在功能性照明領域，存在很多優勢，比如，支持低壓供電和恒流驅動，有很高的可靠性；燈具結構牢固，抗沖擊性能良好；具有良好的可控性，能快速響應，基本沒有頻閃，顏色也比較豐富；有多種不同的封裝形式，可以適應復雜照明要求，包括點式、線式、面式和球式，甚至特殊造型燈具，也能滿足要求。由此可見，相較于傳統照明燈具，LED燈具有著無法媲美的優勢，傳統燈具和LED燈具在功率方面的對比如表1所示，在成本方面的對比如表2所示。從表1、2的數據可以看出，當使用條件與照明效果完全相同時，若采用LED節能燈，則耗電量與采用傳統燈具相比可節省約2/3，而且由于LED燈的使用壽命極長，經過漫長的服役，前期增加投入的費用很快就會因為節能而彌補，之后將節省大量的成本，表現出良好應用和發展前景。
2LED節能燈應用要求
（1）LED節能燈最主要的特點在于可實現定向發射光，由于功率型的LED基本都加裝反射器，同時，其效率比其他燈具反射器要高很多。除此之外，對LED進行光效檢測的過程中已包含了反射器運行效率。當采用LED時，應最大限度利用其發射光特點，確保燈具中所有LED直接將光線射至需要照明的區域，然后，借助反射器進行輔助配光，以此達到預期綜合配光目標。要想使道路燈具達到預期要求，其燈具必須具備三次配光基本功能。自帶反射器而且光束輸出角度科學的LED就可以實現預期的配光目標。從燈具自身角度講，可將燈具的高度和路面寬度作為依據對各LED具體安裝部位及反射光方向進行設計，以此達到二次配光目的。而對于燈具反射器而言，僅作為一種輔助手段實現三次配光，使道路照度有良好均勻程度。在實際的應用設計過程中，確定投射方向以后，借助球形萬向節將LED固定于燈具上，如果燈具高度與照射的寬度有所不同，則可通過對萬向節的適當調整來確保所有LED實際照射方向達到要求。在確定LED實際功率及光束輸出角度的過程中，由于光強與照度距離的二次方為反比關系，所以，可通過計算確定不同光束輸出角度對應的功率，同時，能通過對LED實際功率大小的調整確保LED光輸出滿足要求。上述調整手段均為LED燈具特有，通過對這些特點的充分利用能在保證照度及其均勻性的基礎上減小功率密度，從而實現節能的目標。（2）采用LED燈具的電源也和傳統光源完全不同，采用恒流驅動電源對保證系統正常穩定運行而言至關重要，如果開關電源方案過于簡單，則可能會使LED器件受到一定程度的損傷。怎樣保證LED的安全性，是對其進行考察的重要指標之一。對于驅動電路，應做到恒流輸出，由于LED在正向工作過程中結電壓沒有太大的變化，所以如果驅動電流保持恒定，則可以使輸出功率也達到恒定?？紤]到當前電源電壓供應并不是很穩定，所以驅動電路必須具備恒流輸出的特點，用于確保光輸出保持恒定，避免LED處在超功率運行狀態。為了使驅動電流保持恒流特性，從輸出端開始不斷向內看，輸出內阻抗必定較高。在工作過程中，負載電流亦通過此輸出內阻抗，若驅動電路是由降壓、整流濾波后加直流恒流源電路或通用的開關電源加電阻電路構成，則必然會消耗一定有功功率，因此，這兩種電路在使輸出保持恒流的基礎上，效率不會太高?？蓞⒖嫉脑O計方法為按照有源電子開關電路進行設計，或直接采用頻率較高的電流對LED進行驅動，通過對以上兩個方法的應用能使電路在始終保持恒流輸出的基礎上，表現出理想的轉換效率。道路燈具大多是在HID光源基礎上采用觸發器與電感鎮流器，該模式能效相對較低，且存在頻閃等問題，但對LED燈具而言，由于配備的是電子驅動電路，所以當在野外使用時，可能會受到雷電感應的影響。閃點發射屬于無線電波，道路燈具的供電線路一般為架空線路，可接受無線。如果兩根電源線同時接收到相同閃電所發出的電波，則從驅動電路角度講會產生共模干擾，其對地可以達到上百伏，甚至上千伏，會使電路中電容被擊穿，或電氣間隙變小，導致驅動電路被破壞。此外，供電線路大多屬于極性電源，在這種情況下，當感應到閃點后，因兩根供電線對地的瞬時阻抗存在差別，所以會使線路之間產生一定干擾電壓，導致整流二極管被直接擊穿，造成電路損壞，影響燈具的正常使用。為了解決以上問題，需在輸入端并接一個壓敏電阻，起到泄放干擾電壓的作用?？紤]到閃點造成的干擾往往是重復多次的，所以如果干擾電壓相對較高，則壓敏電阻在泄放時可能會有很大的電流，因此，對壓敏電阻而言，除了要有良好響應能力，而且還要防止由于泄放而被損壞。在使用壓敏電阻的基礎上，輸入端還要與EMI防護相結合，設計出一個復合式LC網絡，確保網絡可以阻礙泄露，并對閃電干擾信號予以有效抑制。
3LED節能燈應用案例
在應用了LED節能燈以后，帶來了以下幾個方面的變化。（1）功率的變化。①投光燈：（常規橋吊一臺機約40～50個）原橋吊安裝的投光燈多為1000W，其燈具體積較大，整體重量比較大，其燈管與燈具分開安裝，安裝及維修比較困難，橋吊作業振動易造成燈具故障?，F采用LED節能投光燈，功率約在350～475W，不同的橋吊使用的燈具功率略有不同。其特點體積小，亮度高，輕便易安裝，重點節能效果好，故障率較低。②步道燈：（常規橋吊一臺機約120～140個）原橋吊安裝的步道燈多為36W，其燈具體積較大，整體重量比較大，燈管和燈具需要分開安裝，橋吊作業振動容易造成燈管松動而報故障?，F采用LED節能步道燈，功率約在15～25W，其特點體積小，亮度高，安裝輕便，岸橋運行過程中故障率低。（2）安裝方式的變化。之前的投光燈需要制作較大的支架來支撐安裝，使用的材料比較多，比較笨重，轉運焊接比較困難。安裝投光燈支架需要耗費的人工比較大?，F在采用LED小功率投光燈，安裝支架采用小型材拼裝，安裝較為方便。（3）故障及維修的變化。①原來的投光燈和步道燈多數采購進口件（燈具的價格很高），燈具出現故障情況時，維修比較困難。返廠維修的周期比較長，原投光燈燈管與燈具分開安裝的設計，由于機械運行振動造成的故障率較高，維修成本也比較大。②現在采用的LED投光燈和步道燈大多采用國產燈具（燈具便宜），燈具與發光管集成一體，發光二極管都是焊接在主板之上，機械運行振動故障率低，燈具抗振動性比較好。
4結語
綜上所述，LED節能燈是當前各個領域照明的主流發展趨勢，它的應用能在保證照度等基本要求的前提下，節約能源，降低成本，適應國家節能減排的要求。但為了使LED燈的應用達到預期效果，在實際的設計與應用過程中，需要對一些方面引起足夠的重視，尤其是道路照明方面。總的來說，LED燈的應用帶來的變化是巨大的，包括功率、安裝方式與故障及維修等各個方面。
作者:顧民華 單位:上海振華重工（集團）股份有限公司長興分公司
