LED在城市发展中推广应用分析
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【摘要】以世博会的节能环保理念为前提，以广州LED率先推广利用为导向，在全球气候变暖的背景下，节能减排已成为全球的热点和重点，低能耗、无污染特点的LED照明在城市建设中迎来战略性的发展机遇。本文论述了LED照明的优点和应用推广领域，以及提出和太阳能相结合的技术理论。
【关键词】LED照明；节能；环保；推广；利用
1 LED在城市中推广的优点分析
1.1 节能安全
(现代新能源将取代的元件)LED使用低压电源，一般LED的工作电压是2-3.6V，工作电流是0.02-0.03A，电的耗电量不超过0.1W。是一种比使用高压电源用电更安全的电器。目前已开始使用在各种公共场所的指示电器上。
1.2 高亮度、低热量
量度可达传统灯泡亮度，并且更可调、可控的光源应用。耗电量是普通灯泡的30%左右，甚至比HID或白炽灯更少的热辐射。安全性能增加200%倍。
1.3 适用性强、体积小
LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻，适用于各种环境，它也可以应用在现代的军事以及科技产品上。
1.4 使用寿命长、性能稳定
在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万小时。能正常工作8-10万小时。普通灯的响应时间为毫秒，而LED灯的响应时间为纳米级。
1.5 环保
LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染不含汞等有害物质，热量辐射很少，同时LED也可以回收再利用。
1.6 坚固耐用，抗震性好
比传统灯具有更强的抗震性能，更能适应和满足各种场合的安装需求。LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，这些特点使得LED可以说是不易损坏的新元件产品。
1.7 可控性强
光束集中发热量很小，可以实现各种颜色的变化。是各种产品的现代元件，应用于声控、光控、时控的新元件代替的新产品。
2 LED照明在城市的推广领域
LED的应用领域非常广泛，包括消费性电子设备、通信设备交通及各种信号灯、汽车灯光、通用照明等，大体可分为电子设备指示灯、交通信号及汽车灯光、通信及电子产品背光灯、数字显示媒介、通用照明和城市照明等几个领域。
2.1 电子设备指示灯
LED最早就是作为各种电子设备指示灯，发展至今仍然是此类光源的最佳选择。其具有功耗低、寿命长、可塑性强、技术成熟稳定等特点，目前几乎所有的电子设备都在使用LED作为指示灯。
2.2 交通信号及汽车灯光
交通标志和信号灯在全世界乃至我国都得到了非常广泛的应用，全世界大约有2000万座交通信号灯，数量非常之大，在这个领域LED优势明显。在与交通密不可分的汽车灯光领域，LED也已经得到了大范围的应用，包括仪表盘、音箱、中控台等电子设备的指示灯以及汽车外部的照明灯具、刹车灯、转向灯等。目前不但欧美日知名品牌奥迪、宝马、福特、丰田等采用高亮度LED，许多国产品牌也开始陆续采用LED作为照明光源和信号灯。
2.3 通信及电子产品背光灯
这部分应用主要是手机背光灯和新诞生的电子产品背光灯，是SMD型LED应用最多的市场。近年来手机的增长速度已经趋于缓和，但是数量仍然是非常大的，保守估计全年仍有4亿支左右的增速。以1支手机要LDX背光源2颗、按键6颗SMDLED计算，一年4亿支手机仍需要约32亿颗LED。同样，新兴的PDA和MP4等电子产品也是LED的需求大户。
2.4 数字显示媒介
数字LED显示屏作为一种新兴的大型显示媒介，随着现代计算机技术的飞速发展取得了长足的进步。它与传统的显示媒体（像素显像管电视墙、四色磁翻板、多彩霓虹灯等）相比较，具有显示面积大、亮度高、故障低、能耗小、寿命长等优点，同时在动态影像显示、显示内容、显示方式等方面也具有非常大的优势，因而其已经成为户外大型显示媒介的佼佼者。
2.5 通用照明和城市照明
LED通用照明经过不断的发展已经初步商品化，各种工厂家庭用的日常照明LED电器已经在市场流通，只是价格的壁垒仍然阻碍着其快速的发展。随着技术的进步和价格的下降，将使得LED的应用范围更加宽广。其中能取代白炽钨丝灯泡及日光灯的白光LED产品仍是未来最被看好的。同样在城市照明领域，用于城市装饰照明的LED产品已经得到了非常广泛的应用，用于道路照明的路灯也已经出现，但是技术上的瓶颈还有待突破。
3 LED现阶段在城市照明领域的应用
3.1 LED制造业对路灯照明设计要求
2005年Philips宣称于荷兰Dutchtowno fEde安装全球首批LED路灯，这些路灯每个光学模组包含18个白光和黄光LED，因此将使路灯能根据季节和夜晚时间的不同发出柔软或明亮光线。此外，Philips的LED路灯在包含2个光学模组下，光照范围为4m，且在离地8m的情况下，到地面亮度为101x。
3.2 英国林肯城市LED交通信号的节能体现
英国林肯城市由于使用LED交通信号之后，每年节省了3万美元，若使用LED路灯，势必将节省更多的费用。因此于2006年，英国林肯（lincoln）拨款74.5万美元，交由LincolnElectricSystem（LES）做LED路灯试验，期望在使用LED路灯后可以节省20%的电费支出。
3.3 LED在加拿大多伦多LED路灯的应用
LED路灯使得加拿大多伦多（Toronto）更明亮、更环保。此示范计划主要目的为节省电费支出以及减少温室气体的散发。多伦多有16万盏路灯，若将其全部改为LED路灯，则预计每年将节省6亿美元的电费支出以及减少1.8t温室气体散发，等同于约3600辆汽车从街上消失。
3.4 LED在美国北卡州应用
美国北卡州的Raleigh和Cree携手，从公有停车场着手，打造第一座LEDCity。市民对于LED所呈现的照明品质看法更趋正面，认同度约提升了3倍，宣示成为美国第一个LED城市的愿望下，Raleigh和Cree将持续携手合作，在未来的18个月，在路灯、人行道照明、建筑照明和其他各种LED可应用的范围内，打造名副其实的LEDCity，将行之有效的节能和环保成果树立为典范，带动其他城市的跟进。
3.5 我国LED装饰性照明应用
在我国，LED装饰性照明灯具也已经被广泛的使用，并且已经成为原有装饰照明光源的替代产品，而且在许多大中型城市也已经安装和使用了LED路灯，收到比较显著的效果。但是从技术层面上看，确实还存在着射程短、显示指数低、散热困难、造价较高、不利于推广普及等缺陷。
4 太阳能、LED路灯的应用
路灯系统由以下几个部分组成：太阳能电池板、升压电路模块、控制器模块、Zigbee 通讯组件、蓄电池组、LED 光源。系统的基本工作原理：在太阳能控制器的控制下，白天太阳能电池板经过两路升压电路（12V 到42V）向蓄电池组充电， 晚上蓄电池组提供电力给LED 灯负载。在控制模块中，实现了对升压电路、蓄电池电压、温度、LED 灯组温度、电池板电压的实时控制，并通过模拟开关采集数据反馈到PIC实现对路灯系统的智能化控制。而Zigbee 模块为路灯系统的组网提供了可靠的技术保障。
太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分，也是太阳能灯中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能转换为电能，或送至蓄电池中存储起来。在众多太阳光电池中较普遍且较实用的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池及非晶硅太阳能电池等3种。
在太阳光充足日照好的地区，采用多晶硅太阳能电池为好，因为多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单，价格比单晶硅太阳能电池低。在阴雨天较多、阳光相对不是很充足的地区，采用单晶硅太阳能电池为好，因为单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定。非晶硅太阳能电池在室外阳光不足的情况下比较好，因为非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低。另外第2 代太阳电池的研制，即将取得突破性进展，其核心部件是一种可粘接的薄膜，即薄膜太阳能电池材料。
LED光源在灯具内，每10颗1W的LED 光源为1组，3组并联，系统控制模块中会预设闲时、忙时，即行人及车流量较多的时间段。闲时，只有其中两组组LED等点亮。忙时3 组都点亮。这种LED灯亮灭的控制方式有效的节约了能源，有效的提高了太阳能的利用率。
5 LED在未来城市照明领域的发展和期望
在现代都市中，大功率气体放电灯、泛光照明、霓虹灯、灯箱广告等光源所产生的光污染已经对人类、自然环境以及天文观察造成严重危害。21世纪，解决光污染是照明技术亟待突破的课题。LED应运而生，前途无量。无论是技术的创新还是外在创新，都会为LED路灯的普及提供内驱动。从一般意义来讲，路灯属于公共工程，政府为主要购买者。目前以政府驱动为照明应用之切入点，短期内考虑产品品质及稳定性，初期LED路灯将以城市次干道、支路及公园巷道为主要应用市场，因为低照度的LED路灯用在公路上，由于射程短，虽然近距离看的时候觉得很亮，但是安装高度有较大的局限性。公路两边的高杆灯一般都有8m～12m高，LED照在路面上，其光照度值已经很低了；如果用在公园和小路等亮度要求不高的地方，装不是很高的路灯还可以解决照明问题。这种场所最好是可以应用太阳能LED路灯，不仅没电的时候都可以照常亮灯，并且节省电费支出。还可以采用传统光源和LED结合的方法，上半夜用传统光源照明，下半夜人少的时候用LED光源照明，达到亮度与节能的平衡。相信在不久的将来，绿色环保的LED路灯替代传统气体放电灯指日可待，LED将在城市绿色照明领域大放异彩。
参考文献：
[1]伊世明，徐贵生，高瑞林.一种智能型太阳能路灯的设计，太阳能，2009（2）
[2]郭俊钊.太阳能LED 路灯充放电控制器的设计，应用技术与研究，2009（8）
[3]薛勇，马双宝.太阳能光伏照明系统中功率LED，驱动电路的研究.武汉科技学院学报，2009（10）
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