智慧智能照明系统浅谈LED路灯发展现状及未来前景预测分析!

随着技术的不断成熟，LED路灯的节能效果日益凸显，尤其是LED的智能控制特性不仅强化了LED路灯产品的优势，更大大提升了道路照明系统节能的空间。因此，在当前节能减排的大背景下，各地政府广泛推广LED路灯产品。

          受益于政府重点工程采购、LED路灯建设继续大规模推广等利好因素，LED路灯照明系列指数近期整体呈现持续上扬态势，大大地刺激了LED路灯照明市场。由“十城万盏”、“千里十万”到“隐形冠军”，LED路灯照明的魅力何在？今天我们就从多方面探一探LED路灯照明的发展现状及未来市场发展预测分析。

 　　LED路灯发展现状 

　　长久以来，传统光源高压钠灯及部分金属卤化物灯OFweek半导体照明网一直在道路照明中起着主导作用。智慧智能照明系统近年来，LED在其他照明领域取得了一定的成功，LED路灯的开发研制，又开辟了更广阔的天地。与传统光源相比，LED在显色性、节能环保、寿命以及数字化可控程度上都有着突出的优势。随着国内LED照明应用发展迅速，LED路灯的价格将会逐渐降低，LED路灯作为节能产品将越来越多的应用于道路照明中。

 　　国家政策或将会推动LED路灯发展

　　LED路灯具节能特性，各国政府正视到这点，"装上去电费就省"，政策上自然开始加重LED路灯安装，很多企业已在国内市场先行练兵，后续将耕耘全球市场。 　　在大陆的LED路灯标准的制定与相关政策的支持下，2013年，大陆LED路灯市场预计将突破百万，达到132万盏，占全球的比重将会达到32%。如若不区分技术类别方面，大陆路灯占全球的比重只有15%。但随着政府的政策支持，LED路灯发展将会很快普及。今年LED产业大好，很多LED企业业绩都大幅增长，未来，将会有更多LED企业投身于LED路灯的开发中。

 　　目前国内外已有数百家企业投入到LED路灯的开发研制中，其中部分产品已经投入批量生产。最近中国科技部组织实施了"十城万盏"计划，得到了全国各地的积极响应，创造出庞大的LED路灯市场，国内外一些应用试点示范也在如火如荼的展开。

 　　市场调查 

         中国人口众多，城镇化发展快，道路建设也相当快，对LED路灯以及LED景观照明灯等户外照明有很大需求。据权威机构调查显示，中国户外照明产业每年均以超过40%的速度增长，2014年产值有望突破35亿美元，2015年有望达到47亿美元。巨大的市场份额让许多企业趋之若鹜，同时也加剧了企业的竞争。

 　　在加尔各答、伦敦、悉尼和多伦多的调查表明市民们更喜欢LED照明。有68%到90%的受访者支持该技术全市范围的推广。LED照明所带来的安全感和可视性的提升最受关注。

 　　实验测试 

　　LED路灯生命周期在5万至10万小时不等，显示出LED路灯投资是一项高回报投资。LED路灯技术耐用，维修量小。超过6000小时使用时间LED产品的故障率次品率为1%。而同等时间内传统照明产品故障率约有10%。

 　　照明节能试验表明LED科技现已成熟，可以大规模应用于户外照明，为大众带来经济效益和社会效益。

　　LED路灯在应用中的问题

　　在全球能源危机与环保压力日益凸显的形势下，LED光源在道路照明中的应用已成为近年来半导体照明行业的热点。LED器件产品应用到路灯上，对技术有什么特殊要求，LED路灯与目前高压钠传统路灯相比有哪些优势，还存在哪些不足，如何解决等一系列问题，都值得我们认真研究。

 　　产品的标准化和通用性是大规模使用的基础 

　　目前推出的LED路灯，产品外观、LED的发光颗粒的排布方式与数量、整流电路的外型尺寸和内部设计多种多样。如：单管功率数量各异，1~5瓦不等；光分布情况各异，有蝠形、矩形、蝶翼型等；光学处理方式有自带透镜免二次光学处理和进行二次光学处理的；驱动器情况有专OFweek半导体照明网用驱动芯片IC和无电解电容；封装情况有多芯片封装和单科芯片封装；技术线路情况有模、组式大功率、芯片集成式大功率、点阵式大功率等。电源装配也有自带一体化和外接电源两种，散热技术也各有千秋，这都给普及使用后的运行及维护工作带来极大不便，也不符合市政公用设施标准化，通用化的设计原则。 　　我们认为，在今后的发展过程中，生产厂家应严格按照国家统一标准进行，确保产品在设备安全性和电气性能方面安全可靠。同时，在城市照明领域得到应用的LED产品，必须对产品标准型、统一性提供以下保证。

 　　如：对于同一个企业不同发展阶段的产品之间，要保证主要电气元件的标准性，统一性，避免因产品更新换代造成备品备件断代；对于不同企业的产品之间，灯具主体，发光颗粒板、整流电路等主要电气元件要依据国家标准，实现必要的标准性、统一性。

 　　相应的国家标准是LED路灯市场健康发展的保障 

　　LED的光电及热学特性与传统光源差异甚大，使现有LED的测量无法完全套用传统照明光源的测量方法。智慧智能照明系统目前LED无论在产品规格或测量上均缺乏适当的标准，使产品种类繁多，测量无标准，市场不规范，而产品的多样性也导致企业不可能集中大规模生产。制定相关的LED标准已成为产业的迫切需求。而目前由全国照明电器标准化技术委员会"提出的普通照明用LED国家标准及行业标准"等在送审阶段，预计将会陆续颁布实施。相关企业应进行新的市场定位和产品规划，抓住新机遇，投入必要的质量保障手段。

 　　光学设计、散热是LED路灯面临的主要技术问题 

　　虽然大功率LED路灯研制发展的速度很快，但在应用中还不同程度的存在着瓦流明低、二次光效处理水平较低、系统光效较低、光衰快、寿命短、色温偏差、光色不一、驱动器多故障等一系列问题。其中二次光学设计、散热设计和电源稳压器系统设计等主要技术问题，是提高发光效率和延长寿命的关键。

 　　要真正充分发挥半导体光源的长处，LED的二次光学系统设计对LED路灯的配光及光学输出效率至关重要。良好的道路照明要求LED路灯的配光为长方形的光型，路灯发出的所有光刚刚可以覆盖住马路，而马路之外的光污染几乎为零。香港理工大学的蒋金波博士介绍过两种LED路灯的配光设计：第一种LED路灯采用轴对称的全反射透镜或反光杯，LED透镜模组排列于一个弧面上以产生长方形的配光。全反射透镜的引入可以极大地提高光的利用效率，但是弧形的LED模组的排列使高功率LED的散热设计和机械结构比较麻烦。第二种LED路灯则采取非对称的自由曲面透镜，可以将长方形的配光直接由单个LED光学元件完成。整体灯头只需将具有长方形配光的LED模组简单的排列在一个平板上即可，这种LED路灯在机械结构、散热及电源控制方面比较简单，不同等级公路和不同灯杆高度的道路照明只需要增加不同数量的LED模组即可。非对称自由曲面二次光学元件的采用可以使LED路灯的长方形配光直接在单个LED模组上实现。整体路灯只需要将这些LED模组阵列按照相同方向排列即可，从而可以简化路灯机构、散热及控制电源的设计。

　　应开发出适合封装方式光源的配光器，更加合理、充分的利用光源发出的光线，使得灯具的整灯出光效率提升。目前LED的辐射形式有朗伯型、侧射型、蝙蝠翼型、矩形、蝶翼和聚光型几种。通过二次光学设计，使得LED的光照范围、光度曲线符合道路照明的需求。

 　　LED是嵌入照明器具中使用的，由于LED芯片的发热量大，在做成大功率灯具时的重要关键技术就是"散热"。虽说发光效率越来越高，但LED芯片的发热量仍然很大。PN结结温每升高10度，半导体器件的寿命就减少1倍。LED芯片的高温度导致芯片本身及封装树脂性能的恶化，从而最终引起发光效率的降低和寿命的缩短。 

　　目前各生产单位都采取了不同的散热措施，智慧智能照明系统多为采用整体式的、系统性的散热设计理念，应用高性能导热材料。如铝压铸模、铝挤型齿状散热片、整体式齿状散热片、铝挤型材横列齿形散热器、热导管长鳍形、外部齿状结构片、自然对流通体散热等。还有采用超合金导热管(导热速度为纯铜的100倍)与高密度散热铝鳍片结合。将芯片产生的热量迅速的由点源转为线源，使热量均匀分布至散热片。散热片向下，避免灰尘鸟粪堆积。芯片的封装、灯具散热等因素都可能造成光衰减。

 　　价格仍然是LED路灯大规模应用的最大障碍

 　　目前LED路灯的成本还远于高压钠灯，一款LED路灯价格在4000元--8000元，甚至更高，而一套进口品牌的高压钠灯(含灯具、成套电器光源)价格不超过1500元。就现状而言，LED路灯明显太贵，价高达3-5倍之多。因此即使LED路灯的耗电量仅是高压钠灯的三分之一，但由于价格比高压钠灯高许多，用LED路灯代替高压钠灯成本回收周期仍然会很长。

 　　所以，LED路灯要在道路照明市场正式推广，价格及成本仍然是最大障碍。要使LED路灯下滑到与现有灯具的竞争价格，需要各厂商的成本下降。而近期只能是在LED技术不断成熟，发光效率不断提高的前提下，通过LED的寿命优势、节能优势来弥补灯具价格上的劣势。

　　LED路灯节能改造工程很“吃香” 

　　近几年，LED路灯的普及化已经成为一种趋势，LED光效、安全性不断提升，散热、成本等问题明显改善，并且一些智能化产品的出现，使LED路灯越来越受工程业主和使用方的欢迎。 　　东莞全市LED路灯改造完成96.8% 　

    　笔者从市科技局获悉：在2012-2013年间全省展开的公共领域LED照明推广工作中，东莞截至2013年12月，已经完成LED路灯改造180114盏，完成计划的96.8%；完成LED室内灯改造213475只，占计划完成总数的83.5%。市推进LED产业发展及应用示范工作领导小组表示，今年将重点督促个别没有完成公共照明改造的单位完成。同时OFweek半导体照明网，大力推进非公共领域的LED照明改造，充分发挥省市补贴政策的作用，力争完成42万盏室内照明灯具改造目标。 

　　据市LED领导小组统计，全市39个镇街计划推广LED路灯185948盏，截至2013年12月底，已累计完成LED路灯改造180114盏，完成计划96.8%，完成数量和完成率均居全省前列；32个镇街已完成辖区内的路灯改造年度任务，其余镇街(单位)正处于施工、验收阶段。目前已安装的LED路灯全部采用省LED标杆产品，质量稳定，完全达到国家道路照明要求，而且节电效果明显、显色性好。

 　　在LED路灯推广模式方面，我市采用EMC模式完成LED路灯改造的数量占路灯改造总数的71.28%，采用财政直接采购模式的占19.11%，采用BT模式的占1.33%。

 　　LED路灯点亮广深高速 年省电费400多万

 　　笔者从广东省交通集团获悉，广深高速公路在去年通过实行路灯LED节能改造后，每月节约用电近40万度，预计每年可节省电费400多万。

 　　广深高速公路全长122.8公里，横跨广州、东莞、深圳三地，安装了6280盏路灯，实行全线路灯照明，是国内第一条最长的LED改造高速公路，同时也是第一条使用10年能源管理模式的道路改造项目和第一条全程使用LED智能控制的高速公路。

 　　该高速改造前全部使用250W的传统电感镇流器型高压钠灯，平均每天照明时间在11个小时左右，全年用电量约800万度。在节能减排的时代背景中，路灯照明带来的巨大电力消耗问题日益突出。

 　　广深高速机电部门负责人表示，该高速路灯已全部更换为100W的LED节能路灯，同时采用远程智能监控系统。相对于改造前的钠灯照明系统，改造后的LED路灯照明系统的路面平均照度整整提高了1倍多，而节电率又超过60%。

 　　清远LED路灯改造完工 年节约电费超2000万元 

　　7月30日，清远市区LED路灯节能改造项目顺利通过验收。根据第三方检测结果，项目改造后在路面照度、照度均匀度等方面都有较大程度的提升，各项指标均满足国家标准及项目要求。 　　该项目于2013年3月开工，历经一年时间完成项目改造。共安装223条道路的LED路灯4.7万盏，项目节电率超过50%，每年节约电量2000多万千瓦时，相当于5万户家庭一年的照明用电量，年节约电费超过2000万元。项目采用合同能源管理模式，由南网能源公司负责资金投入、建设、管理和服务，节能效益分享期8年，节省的电费按照双方约定的比例进行分配。

 　　据了解，该项目是迄今为止全省单个规模最大的LED路灯节能改造项目，也是广东省印发《推广使用LED照明产品实施方案》以来，第一个公开挂网招标的城市路灯LED改造项目。

 　　江门市LED路灯节能改造 年节省电费超600万 

　　近日，笔者从江门市城管局获悉，江门市市区主次干道的LED路灯改造已完成。江门市市区LED路灯节能改造合同能源管理服务项目已于5月6日通过验收工作，改造后将实现年节省电费666.48万元，年节电率将达72.28%

。 　　据市城管局工作人员介绍，该项目以合同能源管理的模式(政府不用投入，由投资人投入改造并通过节约电费返还收益)，将江门市区原有11711盏高压钠灯改造为LED路灯11197盏，以达到节能的目标。

 　　据悉，改造前原有路灯平均年耗电量为1009.05万千瓦时，改造后平均年耗电量为279.7万千瓦时，实现年节电量为729.35万千瓦时，减少CO2年排放量约为6727t，折算为标准煤约为240.7t，年节电率72.28%则远高于项目原定节电率50%的要求，节能效益优于预期。

　　LED路灯发展前景预测 

　　全球LED路灯安装数量未来5年将增加4倍 

　　LED照明今年起飞，其中一大动能就是路灯汰换。以去年拿下台湾地区10万盏路灯的亿光而言，营收就挹注8亿元新台币；据估计，全球路灯安装数量未来5年将增加4倍，包括欧、美、中等都在以政策鼓励LED路灯安装，不过最具潜力的仍属东南亚、西亚等新兴市场。

　以美国为例，透过"复苏及投资法案(ARRA)"项下，既补助LED道路照明工程、也鼓励采用美国本地制造产品。根据LEDinside数据，截至2OFweek半导体照明网013年底，美国已有600个城市准备或已经安装LED路灯，其中纽约市宣布2017年之前将汰换25万盏LED路灯，每年可省电费及维修费1400万美元，预计6年回本。

 　　欧洲则有20/20/20的减碳节能目标，由各国各自执行；例如英国伦敦市政府近期宣布，2016年前汰换3.5万盏LED路灯，届时渗透率将逼近7成。

 　　中国早在2009年就提出"十城万盏"计划，却因没有国家标准配合，品质良莠不齐、路灯故障频传，进度落后欧美；目前在富裕大城的安装进度较快，例如广东省珠三角六大城市去年LED路灯就装了30万盏。台湾LED路灯的上市公司包括亿光、台达电，未上市则有贺喜、光林等专业厂商。台湾地区去年在5都11县安装了25万盏路灯，接下来还有80万盏路灯有待汰换，以每盏8000元单价计算，商机也有64亿元新台币。 

　　不过，最大的市场还是在新兴地区如东南亚、中东、南美等地，目前这些国家LED路灯尚无国家标准，台厂有了在台湾5都标案的经验值，可以整套输出当地。 　　LED业者表示，台湾的5都路灯标案虽能挹注营收，但获利并不好，主要是拿来做为开拓国外市场的示范实绩。去年原本谈好每盏费用是灯头8000元新台币加维修费5000元新台币，后来各县市政府把维修费5000元新台币拿掉。最近又传出未来的路灯标案，因政府财政不足，可能由厂商先负担建置费用，再以逐年省下的电费来摊还。

 　　工研院绿能所副所长胡耀祖指出，新的路灯标案还在讨论中，尚未定案。他表示，台湾有完整的LED供应链，为协助厂商抢攻全球市场，工研院在2008年提出全球第1份LED路灯标准，并向波兰、泰国、菲律宾等国推广，2012年又统一LED路灯电源供应器规格，让台湾路灯有标准的心脏，厂商更能降低成本。

 　　2020年市场占有率增长60% 

　　LED市场正处于一个临界点，同时户外照明用白光LED正处于工艺曲线的早期阶段。市场占有率正在快速增加，预计2020年市场占有率增长60%。近日国际劳工组织（ILO）的一项报告总结道：绿色经济可以创造约600万个工作岗位。智慧智能照明系统气候组织、飞利浦及其合作伙伴呼吁政府加速城市LED的大规模使用，立刻着手投资以实现资本化，以便实现在世界各地大量创建高价值工作岗位。

 　　LED路灯迎来换装潮 10年后更换率超过9成

 　　根据Navigant公司一份对智能路灯的研究报告，预测到2023年全球路灯约93.8%为LED，如今，这一数据刚刚超过53%。而2014～2017年全球LED户外照明将迎来替换潮。 　　LED路灯的全球普及是得益于全球对节能的推动、价格下跌及LED路灯的技术升级。然而，由于LED的价格继续侵蚀，以及LED产品替代更迭率下降，一段时间以后将导致路灯照明整体收入开始下降。Navigant的预测，全球路灯收入2023年将由2014年的25亿美元降到23亿美元。2014～2017年将是全球LED户外照明替换潮时期。

 　　进入2014年以来，全球LED户外照明换装潮加速。美国共有超过600个城市正在计划LED路灯换装计划，其中纽约将在2017年更换全市25万盏路灯，之后还会将城市商业区的装饰照明灯具更换为LED灯具，这将是北美规模最大的LED路灯换装计划。加上欧洲、中国大陆、日本都有程度不一的换装动作，预计2014～2017年LED户外照明年复合成长率超过20%。

 　　其他新兴市场国家，例如泰国、俄罗斯、拉美和非洲地区也会在2014年迎来大规模的路灯换装潮。直到2015年，LED路灯渗透率逐渐平缓，增长率开始下降，全球每年LED路灯换装和新增LED路灯的规模会维持在1000万盏/年左右。