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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(zhǎng)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(guó)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(guó)政府也 早在2003年成立了“國(guó)家半導(dǎo)體照明工程領(lǐng)導(dǎo)小組”，制訂了“我國(guó)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(guó)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

2、形成了巨大和不斷增長(zhǎng)的消費(fèi)市場(chǎng)，近年功率型 LE誄鍵技術(shù)的突破和快速進(jìn)步，高亮度，超高亮度LED器件問(wèn)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(lái)。 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)

3、任，也無(wú)疑是社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都十分巨大的工作。 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P-N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50? 100Lm/W目前白光LED的技術(shù)發(fā)展較快，大功率LED已有1?5W發(fā)光效率為30?40Lm/W的封裝商品，預(yù)測(cè)未來(lái)幾年光效可達(dá)100? 150Lm/W將超過(guò)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(zhǎng)於傳統(tǒng)光源，且耐震，工 作可靠。運(yùn)行和維護(hù)成本低。回收物污染少。 LED尤其是高功率LE渥有經(jīng)濟(jì)效益的光源。未來(lái)高功率LED每 百萬(wàn)流明小時(shí)

4、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(lái)了挑戰(zhàn)。 2、課題的技術(shù)內(nèi)容 因此，針又tLED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(zhǎng)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L(zhǎng)ED路燈研發(fā)的切入

5、點(diǎn)就很重 要，按我國(guó)《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(jiàn) 下表），V~I級(jí)道路標(biāo)準(zhǔn)的照明地面亮度分為0.3cd/m2-1.5cd/m2,照度值為1?2Lx至20Lx。由于受到當(dāng)前白光LED發(fā)光效率約為40cd/單體LED功率約1?3W勺技術(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 昭 八、、 度 眩光限制 誘導(dǎo)性 平均亮度 Lav(cd/m2) 均勻度 Lmi

6、n/Lav 平均照度 Evallx) 均勻度 Emin/Eav I 快速路 1.5 0.4 20 0.4 嚴(yán)禁米用非截光型燈具 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、大型交通樞紐等 1.0 0.35 15 0.35 嚴(yán)禁米用非截光型燈具 很好 III 次干路 0.5 0.35 8 0.35 不得采用非截光型燈具 好 IV 支路 0.3 0.3 5 0.3 不宜米用非截光型燈具 好 V 主要供行人和非機(jī)動(dòng)車(chē)通行的居住區(qū)道路和人行道 一 一 1?2 一 采用的燈

7、具不受限制 一 注：①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20?30%。 ②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勺水準(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)，滿足田級(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)IP66。 電器絕緣等級(jí)Class1。 三、課題內(nèi)容的國(guó)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(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展日新月異。我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)鏈在外延，芯

8、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(chē)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(wèn)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(guó)Cree公司已開(kāi)發(fā)出光通12001m的白光LED集成燈，光效32Lm/W日本日亞化工展示了光通10001m,光效33Lm/W的白光LE魄成燈，Lumileds照明公司的白光封裝技術(shù)可達(dá)50Lm/Vy開(kāi)發(fā)出最大功率5W120Lm的白光LER可以預(yù)測(cè)2010年前光效超過(guò)100Lm/W的白光LED器件可望問(wèn)世，一旦突破高亮度白光LED集 成技術(shù)和相適應(yīng)的燈具二次配光設(shè)計(jì)技術(shù)關(guān)鍵位，固態(tài)照明光源的道路燈即可進(jìn)入實(shí)用階段。 4