LED道路应用国内市场综述

第一节 LED道路应用市场现状 分析 及预测

LED(发光二极光)的应用可以说无处不在。作为一种半导体发光材料，与其他发光材料相比较，LED以其绿色、高效、可靠、耐用的优势，使得其他发光材料黯然失色。随着大功率LED成本的不断降低，逐步替代传统灯具成为可能。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。

2007年我国LED应用产品产值已超过300亿元，已成为LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明等应用产品世界最大的生产和出口国，新兴的半导体照明产业正在形成。国内在照明领域已经形成一定特色，其中户外照明发展最快，已有上百家LED路灯企业并建设了几十条示范道路。

1、LED显示在交通领域前景广阔

随着材料技术的不断提升，拓宽了LED的应用范围。展望交通领域LED显示的应用，有以下几个方面值得关注：

1）交通信号灯市场需求旺盛

超高亮、大功率的LED器件在城市交通信号灯中已得到广泛应用。济南、青岛采用LED交通信号灯的比例已达90％左右，北京达80％，上海、沈阳达70％，其它如长春、哈尔滨、洛阳、宁波、西安等城市也发展较快。LED信号灯以其高亮度、高可靠性、低使用成本、长寿命等特点，得到城市交通管理部门的青睐。从全国范围内看，城市化进程和道路市政建设的发展，新建交通路口数量不断增加，目前使用的传统交通信号灯也在被LED信号灯替换。预测国内道路LED交通信号灯市场容量应该在50亿元。另外，公路车道指示灯、机场、铁路、航运等领域的信号、标识类用灯，也存在着很大的市场潜力。

2）公路LED可变情报板等已成规范和标准化产品

公路LED可变情报板、可变限速标志等产品已发展成为公路建设中的规范化和标准化产品，现有的道路需要补充完善，新建道路有标准规范配套设施的要求，相关产品的 行业 标准也已正式发布实施。预计每年公路可变情报板、可变限速标志等显示类产品的市场容量在3亿元到5亿元左右。

2、2010年LED路灯大规模应用市场将启动

目前路灯应用市场已经启动，原因有五，第一，在中间视觉条件下，目前路灯大量采用的钠灯，效率比明视觉条件测量效率要低30%，而LED由于是全光谱效率会提高40%，目前取代钠灯已能节电30%-40%，符合节电、减排国家政策。第二，考虑到寿命较长，可免维护费用。由于驱动电流小、电缆、变压器和工程费用也在减少。第三，白光下视感和分辨能力都有提高。第四，由于耗电少和驱动电压低，可与光伏电池组成太阳能路灯。第五，路灯均为政府部门建设和管理，较易推广。

目前许多城市乃至小镇，都有路灯示范工程，少则几十盏，多则成千上万盏，国内已有多张2万盏路灯的订单，可以说这是通用照明中冒出的一匹黑马。随着效率的进一步提高和技术的日趋完善，将有很快的发展。考虑到我国约有2亿盏路灯这一广阔市场，按照每年替换100万盏，那么一年市场容量是36亿左右。理应特别重视，加上已有部分企业产品出口，市场前景更为看好，2010年大规模应用市场将启动。

目前产品属初始阶段，良莠不齐，主要问题是散热问题解决不好，不仅发光效率下降，而且光衰问题较严重，甚至失效。有关部门要抓紧标准制定，出厂前要进行光衰试验，减小灯具热阻，充分散热，真正做到高效、长寿命，以利市场的培育和健康发展。

第二节 LED道路应用状况 分析

一、LED在道路照明应用

1、LED在道路照明应用优势

随着大功率LED普遍在灯光装饰和照明中的普遍使用，功率型LED驱动显得越来越重要。道路照明灯使用大功率LED照明将成为可能性。道路照明灯是使用时间最长而且耗电最大的灯，路灯采用LED灯将大大减轻了城市的电力能源紧缺，节约了国家能源。

由于路灯都是横插式的，使用LED制造只能制成单面发光，但只需在安灯泡时调正位置，不影响光照效果。路灯的功率分20W、30W，40W，50W用大功率LED制造，使用寿命长、免维护。由于LED耗电省、电压低、电流小，安装电缆的截面相应减小，节约了安装成本。

一个完善的道路照明系统由灯源，电缆线，以及供电系统来组成。

1）LED路灯与传统路灯的比较

假设某城市有三段道路长度分别为3公里、5公里、10公里，铺设路灯以每隔30米一盏，每边一盏计算，这三段路所需的路灯总数分别为202盏、333盏、666盏、传统路灯以功率为250W的高压钠灯为准，LED路灯以功率为50W为准进行对比！

传统路灯单价为1000元/盏，LED路灯单价为3000/盏，那铺设传统路灯三种长度的道路所需光源成本分别为：202*1000=202000元，333*1000=333000元，666*1000=666000元，铺设LED路灯三种长度的道路所需的光源成本分别为：202*3000=606000，333*3000=999000，666*2000=1998000。

2）电缆线成本的比较

我们来 分析 三段长度的道路两种光源铺设电缆的成本，3公里道路传统路灯主干线电缆负载流量I=P/U=202*250/220=230A，它需横截面积为60mm2的铜芯电缆，其单价为120元/米，则其电缆成本为120*3000=36万元，LED路灯干线电缆负载流量1=P/U=202*50/220=44A，它需横截面积为10mm2的铜芯电缆，它需横截面为12mm2的铜芯电缆，单价为12元/米，电缆成本为12*3000=3.6万元，5公里道路传统路灯主干线电缆负载流量I=P/U=333*250/220=377A，它需横截面为90mm2的铜芯电缆，单价为180元/米，电缆成本为980*5000=90万元，LED路灯主干线电缆负载流量I=P/U=333*50/220=73A，它需横截面为20mm2的铜芯电缆，单价为25元/条，电缆成本为25*5000=12.5万元，10公里道路传统路灯主干线电缆流量I=P/U=666*250/220=680A，它需横截面为400mm2的铜芯电缆，单价为360元/米，电缆成本为360*10000=360万元，LED路灯主干线电缆负载流量I=P/U=666*50/220=146A，它需横截面为42mm2铜芯电缆，单价为60元/米，成本为60万元，对比情况。

3）供电系统

传统的路灯需要一个大型的供电系统。功率型的大型变压器是非常贵的。而且传统的灯电压不能太大的波动，否则，会严重影响灯的寿命。而LED路灯用上天下明科技的驱动模块，不需要大型的变压器。电压有波动时，LED路灯的亮度不变。T220C350W12S12能驱动12W的LED工作，在电压从180V到260V变化时，整个驱动器能实现恒流驱动。保证了大功率LED路灯亮度。另外，驱动器有许多保护功能，在异常情况下，整个电网的可靠性。

4）节能比较

我们来计算三段长度的道路两种光源的情况下一年的耗电成本。计算方法以每天亮灯10小时，每度电以1元人民币计算。3公里道路传统路灯一年耗电量为202（盏）*10（小时）*365（天）*250W=184325000w，即184325度电，合人民币184325元，LED路灯一年总耗电量为202*50*10*365=36865000W，即36865度电，人民币36865元，5公里传统路灯一年总耗电量为333*250*10*365=303862500W，即303863度电，人民币303863元，LED路灯一年总耗电量为333*50*10*365=60772500W，即60773度电，10公里道路传统路灯一年总耗电量为：666*250*365*10=607725000W，即607725度电，人民币607725元，LED路灯一年总耗电量为：666*50*365*10=121545000W，即121545度电，人民币121545元。

现今市场流通的路灯光源:高压钠灯，国产的因质量和技术问题寿命较短，一般都小于3000小时，进口的以Philips最好，达到3000-4000小时，单体LED的寿命在8万小时以上，集群变成一个特大功率的LED后，它的寿命在6万小时以上，等于是现今流通最好的高压钠灯15倍以上的寿命，亦即是话，高压钠灯更换15次以上，LED路灯才更换一次，更换光源成本不在活下，维护费用与及因此而造成的诸多不便已是最明显的对比，（因路灯用途特殊，更换困难，要花费一定的人力.机器资源才能完成操作）

LED路灯替代传统路灯在光源成本不占优势，但在铺设费用中，LED路灯已可以将光源成本节省，使用后节省的电费就是收益，还有各自的寿命带来的好处与及坏处，安装的道路越长节省的费用越大，（以上不包含电杆、安装、维护等费用，实际上安装LED路灯所需的费用也远低于安装传统路灯的费用）。

2、LED路灯大规模应用还存在以下几个问题：

面临的主要技术问题为：输出功率及光通量、二次光学设计、散热设计和电源系统设计。输出功率及光通量的提高还需要从大功率白光LED的外延技术、芯片工艺等基础层次进一步提升。

在二次光学设计方面，LED的辐射形式有朗伯型、侧射型、蝙蝠翼型和聚光型几种。在道路照明领域，根据设计经验朗伯型和蝙蝠翼型比较适用，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。散热是LED路灯需要重点解决的问题之一，由于LED路灯亮度要求高、发热量大，并且户外这种使用环境比较苛刻，如果散热不好会直接导致LED快速老化，稳定性降低，除了需要功率型LED本身的散热好外，由于路灯具有户外夜间使用的特点，散热面位于侧上面有利于空气自然对流散热。

LED路灯的电源系统也与传统光源不同，LED的低能耗、低工作电压和太阳能电池组件的低输出功率、低输出电压之间的配合非常合适，如何使紧密压缩在一起的一组LED安全、可靠地工作也是考察LED路灯的一个指标。

3、综合以上对LED路灯在市场前景及技术问题方面的 分析 可以看出，影响其消费的因素为：

1）LED路灯造价较高，不利于推广普及。虽然目前初步解决了LED路灯的散热问题，但是过高的价格和过重的灯头仍然会阻碍LED路灯的普及。

2）LED路灯模块化的可靠性仍需加强，由于驱动电路等原因也会造成LED路灯的失效。

3）无论是单点还是多点光源的LED路灯都存在着散热难的问题。一盏采用250W高压钠灯的路灯，由于技术较成熟，散热控制得很好，即使工作5000小时，光衰仍然较小，发光效率还可以达到70%以上。以目前的技术，相同条件下大功率LED路灯，由于散热问题不易解决，光衰较大，发光效率会下降到30%。如果想用加大电压电流的方法提高光效，很容易造成LED芯片损毁的现象。

4）LED路灯射程短，因此LED路灯还需要进一步加强如何在较高高度下工作的 研究 。此外，制定国家LED道路照明标准也是普及推广LED路灯非常有力的手段。

二、LED显示在高速公路上的应用

1、可变情报板及可变限速标志

可变情报板及可变限速标志作为智能交通系统的重要信息发布，由监控中心计算机通过通讯网络实行远程控制，传送并显示各种图文信息。向司机及时发布不同路段的不同路面情况及各类交通信息，并进行交通法规，交通知识的宣传，达到减少高速公路重现性阻塞，减少高速公路非重现性事故的影响，提高行车安全;从而有效疏导交通，提高高速公路的使用效率。可用在高速公路和一般道路上，尤其是高速公路出入口控制的公路。

系统的组成:可变情报板及可变限速标志系统是由主监控计算机，通讯网络转换器，显示屏、显示器件，控制卡及内置控制系统，机箱，框架，电器保护和防雷装置，电缆安全连接件，成对调制解调器，安装所需的电力及信号工程等。

2、车载屏(移动式交通信息屏)

道路施工与维修所造成车道封闭或缩减，对公路主管部门，施工人员而言是早已经预定好的工作，但对于大多数道路使用者仍是不可预知的事件，因此通过交通诱导屏告知驾驶人员或路人非常重要。固定式的可变情板报受限于道路施工地点非固定的特性而不易发挥功效，而车载屏(移动式交通信息屏)是可变情板报的一种，它具有小巧灵活轻盈，适直安装在拖挂式载动车上，可随时随地放置在目标现场直接显示，弥补了固定式可变情报板的不足。

系统的组成:车载屏系统是由控制计算机，控制盒，显示屏，内置控制系统，机箱，框架，运载车，太阳能电池，蓄电池，电缆安全连接件等。操作时可由计算机将诱导信息下载给显示屏，也可以将常用的诱导信息下载给控制盒，再由控制盒传输数据给显示屏，一般应用时使用后者易于携带，且控制盒也可编辑文字信息下载给显示屏。

3、导向牌

为了保证高速公路上施工作业人员和车辆的安全，同时也是为了保护使用高速公路的人员和车辆的安全，交通安全管理部门要求，高速公路作业车辆必须安装醒目的标志，用以警示和引导后续其它车辆，避免意外事故的发生。而导向警示牌正是高速公路上的施工作业的车辆必备装备。只有充分考虑到上述各点设计，制造出来的警示标志，才称得上是符合时代要求的警示标志。

三、LED道路交通信号灯的应用

道路交通信号灯（以下简称信号灯）的光源几经变迁，从最初易发生爆炸的煤气灯发展到稳定、安全的白炽灯、卤钨灯，再到如今发光二极管（LED）得到了广泛应用。白炽灯和卤钨灯光源信号灯的特点是发光稳定、均匀，但是存在能耗高、寿命低、易产生幻像信号显示、色片易褪色等缺陷。而高亮度、低能耗LED在信号灯上的应用，给信号灯产品带来革命性的变化。

LED之所以能够在信号灯中得到广泛应用，是因为LED具有如下优点：

1、单色光，具有发散角

LED发出的光是单色光，因而不需要用色片来产生红、黄、绿的信号颜色；LED发出的光具有方向性，并有一定的发散角，由此可以摒弃传统信号灯中使用的非球面反光镜。LED的这个特点解决了传统信号灯存在的幻像（俗称假显示）和色片褪色问题，提高了光效。

2、冷光源，能耗低

LED是一种冷光源，其显著的特点之一就是能耗低，这对灯具的应用而言是很有意义的。LED光源的信号灯单个发光单元的视在功率一般在12VA~25VA之间，白炽灯泡光源的信号灯单个发光单元的功率一般在80W~100W之间，低压卤钨灯泡光源的信号灯单个发光单元的视在功率一般在40VA~60VA之间。由此可见LED光源在节能方面的优势是非常明显的。

3、可靠性好，寿命长

信号灯的工作环境相对比较恶劣，严寒酷暑、日晒雨淋，因而对灯具的可靠性要求较高。一般信号灯用白炽灯泡的平均寿命是1000h，低压卤钨灯泡的平均寿命是2000h，由此而产生的维护费用很高。目前，我国LED信号灯使用时间最长的已超过5年，LED未有损坏。单管LED的理论寿命为100000h，由此推断LED信号灯的实际使用寿命大于50000h。

4、LED显示是道路交通诱导系统主要发布载体

道路交通诱导系统是现代城市智能化交通管理系统中重要的交通信息服务系统，系统实时处理和 分析 交通动态状况，由控制中心的指挥决策者通过人工或自动的方式，对外发布和显示交通信息、道路状况等，减少堵塞程度，提高道路通行能力。

实践中，面向公众的交通诱导信息一般是在室外环境下发布，由于LED显示的高亮度特点，各种形式的LED显示成为交通诱导信息主要的发布载体。常见的交通诱导LED显示方式有交通诱导LED显示屏(可变情报板)、交通诱导路径显示牌、停车指示牌、可变标识标志等。

交通诱导信息室外LED显示，根据道路交通管理的要求和交通诱导信息发布显示的实际情况，在具体的使用功能上具有以下特点：高亮度，视角合理；显示颜色以红、绿、黄为主；显示亮度自动可调；全天候工作，环境条件复杂；远程控制，智能检测；安全性、实时性、准确性、可靠性要求高。

第三节 LED道路应用价格趋势 分析

1、LED路灯

LED路灯价格在未来一两年内价格不会出现太大变化，以稳定为主。

2、LED高速公路显示屏

预测在未来5年时间内，采用基于LED技术的显示屏，其光源单体成本将可能从现在的10～20美元降低到只有2美元产品，预计售价将会降低高达80%，并且该类产品目前已经获得来自美国安全光照设备标准的认可。

3、LED交通信号灯

LED交通信号灯价格可能出现降低的趋势，传统的LED道路交通信号灯因LED数量太多,造成失效机率增大,虽比钨丝灯泡型道路交通信号灯有了较大的改进,但造价高、维修不便、始终困扰着各大城市的市政交通技改工程，现在这一状况已经得到改进，未来随着技术方面的不断进步，LED数量减少，则交通信号灯整体价格将呈下降的趋势。

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