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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、課題的設置與意義 半導體發(fā)光二極管（LED技術和相關產(chǎn)業(yè)近十余年獲得了迅猛 發(fā)展。在現(xiàn)代社會環(huán)保理念和綠色照明急迫需求形勢下應運而生的半 導體照明，其低耗能、長壽命、潛在的高光效和棄物污染少的鮮明特 點引起了全世界發(fā)達國家政府和眾多相關大公司和研究機構的高度 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“國家半導體照明工程領導小組”，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域

2、形成了巨大和不斷增長的消費市場，近年功率型 LE誄鍵技術的突破和快速進步，高亮度，超高亮度LED器件問世更 是引發(fā)了人們對LED進入室內(nèi)外普通照明領域的巨大興趣。新一代的 固態(tài)照明光源已然誕生，一場類似于晶體管替代電子管的“照明革命時代”已經(jīng)到來。 作為革命性的變化，LED光源能進入大功率大環(huán)境照明的通用照明領域為全社會最所期待。突破相關技術瓶頸，搶占行業(yè)先機，攻克 LED照明領域制高點，抓住2010年上海世博會的重大歷史機遇，重點研發(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于上海世博會。讓LED照明進入耗能巨大的戶外道路照明領域是照明工作者的歷史責

3、任，也無疑是社會效益和經(jīng)濟效益都十分巨大的工作。 二、課題任務和主要技術內(nèi)容 1、LED光源的主要特征 LED是利用半導體P-N結發(fā)光原理的固體光源。其光效已從上世紀70年代的1Lm/W提升到了本世紀初的單色光的輸出光效的50? 100Lm/W目前白光LED的技術發(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，預測未來幾年光效可達100? 150Lm/W將超過傳統(tǒng)光源的光效。 LED在匹配的驅動線路下工作壽命遠長於傳統(tǒng)光源，且耐震，工 作可靠。運行和維護成本低?；厥瘴镂廴旧?。 LED尤其是高功率LE渥有經(jīng)濟效益的光源。未來高功率LED每 百萬流明小時

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，要滿足等級道路的亮度需求和標準路燈的配光特性則需要多個LED單體的高度集成，并突破因熱阻大而引起的光衰等技術瓶頸。 LED發(fā)光點小，出射光強呈朗伯分布。非各向同性的多個發(fā)光點 的光源聚合體給傳統(tǒng)的燈具設計帶來了挑戰(zhàn)。 2、課題的技術內(nèi)容 因此，針又tLED光源的特點研究新的配光手段是課題技術研發(fā)的主要內(nèi)容之一。 探索多個LED單體集成技術滿足單燈高光通點光源的傳統(tǒng)形式 而保持高光效長壽命安全可靠的特點是課題研發(fā)的主要內(nèi)容之二。 由上兩點，確定一定級別道路作為LED路燈研發(fā)的切入

5、點就很重 要，按我國《城市道路照明設計標準》CJJ45-91設定的道路等級（見 下表），V~I級道路標準的照明地面亮度分為0.3cd/m2-1.5cd/m2,照度值為1?2Lx至20Lx。由于受到當前白光LED發(fā)光效率約為40cd/單體LED功率約1?3W勺技術制約，LED路燈的研制從IV級道路為目標需求作為研制產(chǎn)品切入點，隨著超高功率高光效LED的產(chǎn)業(yè)技術進步和課題研制深入，LED道路燈的適用范圍將逐步成系列地覆蓋標準中各道路等級的范圍。 道路照明標準 級 別 道路類型 亮 度 昭 八、、 度 眩光限制 誘導性 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 嚴禁米用非截光型燈具 很好 II 主干路及迎賓路、通向政府機關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 主要供行人和非機動車通行的居住區(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 降低20?30%。 ②表中各項數(shù)值僅適用于干燥路面。 3、課題目標 以目前白光LED光效30Lm/W勺水準，單體集成路燈光源總光通應大于4500Lm設計標準路燈配光系統(tǒng)，滿足田級（次干路）道路的照明標準要求作為首期目標。 燈具各項指標符合GB7000.1和GB7000.5的要求。 標準光學腔防護等級IP66。 電器絕緣等級Class1。 三、課題內(nèi)容的國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 世界范圍內(nèi)的半導體照明熱持續(xù)上升，LED的基礎開發(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

8、片，封裝，應用等幾個主要節(jié)點領域已有相當規(guī)模。其中下游的LED應用市場，已在各信號指示燈，顯示屏、平板背光源、汽車燈、室內(nèi)外景觀裝飾領域得到廣 泛認同。但大面積環(huán)境普通照明用的LED燈具尚未有突破性進展。室外道路照明中，除燈具光度學要求不高的庭院燈已有產(chǎn)品外，采用 LED光源的標準干道道路燈尚未真正問世，主要是受制於目前白光 LED的驅動功率，光效，散熱，封裝老化等技術難點，LED進入道路 照明的關鍵之一是高功率、高光效、低成本的白光LED技術突破及白光LED的集成，美國Cree公司已開發(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可達50Lm/Vy開發(fā)出最大功率5W120Lm的白光LER可以預測2010年前光效超過100Lm/W的白光LED器件可望問世，一旦突破高亮度白光LED集 成技術和相適應的燈具二次配光設計技術關鍵位，固態(tài)照明光源的道路燈即可進入實用階段。 4