LED應用城市景觀(guān)照明優(yōu)點(diǎn)及應用分析

LED(Light Emitting Diode)又稱(chēng)發(fā)光二極管，它是利用固體半導體芯片作為發(fā)光材料，當兩端加上正向電壓，半導體中載流子發(fā)生復合，放出過(guò)剩能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見(jiàn)光。LED固態(tài)照明帶來(lái)的第三次照明領(lǐng)域的革命，將成為最有效的節能和環(huán)保手段，將通過(guò)改善人類(lèi)生存環(huán)境、發(fā)展照明的新概念和新模式來(lái)改善和提高人類(lèi)的生活質(zhì)量。

2003年6月，我國由科技部在“863”計劃的支持下，在照明領(lǐng)域及時(shí)啟動(dòng)了“國家半導體照明工程”。2004年4月，科技部確定工作重點(diǎn)——發(fā)展新型照明行業(yè)，并確定福建廈門(mén)、上海、大連和江西南昌為首批四個(gè)國家半導體照明產(chǎn)業(yè)基地。通過(guò)“863”計劃等科技計劃的支持，我國已經(jīng)初步形成從外延片生產(chǎn)、芯片制備、器件封裝集成應用的比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈。中國科學(xué)院院士鄭有最近在中國(南昌)半導體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上指出，作為新型照明技術(shù)，LED以其應用靈活、綠色環(huán)保、調節方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，將引發(fā)一次照明領(lǐng)域的革命。

一、LED應用城市景觀(guān)照明的優(yōu)點(diǎn)：

1、效率高：LED發(fā)光效率并不高，但LED的光譜幾乎全部集中于可見(jiàn)光頻段，光效率在65%左右，而且單色性好，無(wú)需過(guò)濾可直接發(fā)出有色可見(jiàn)光，光線(xiàn)很純。而白熾燈可見(jiàn)光效率僅為10～20%;

2、能耗少：LED功率一般在0.03～1w，通過(guò)集群方式可以滿(mǎn)足各種造型的需要，由于其光譜中無(wú)紫外線(xiàn)，故無(wú)熱量，無(wú)輻射損失。需要彩色光時(shí)，其固有的色彩又避免了白光經(jīng)過(guò)濾色的費時(shí)費力和耗能。不會(huì )形成光污染，是真正的綠色光源;

3、安全可靠：LED單體工作電壓1.5～5V之間，工作電流20～70mA之間，人體接觸無(wú)危險。燈體環(huán)氧樹(shù)脂封裝，抗機械沖擊、震動(dòng)能力較強且無(wú)汞、鈉等有害物質(zhì)，可回收;

4、方便管理：LED光源由于有上述特點(diǎn)，可以集中控制和分散控制或對點(diǎn)進(jìn)行可調節性控制等多種方式。通過(guò)控制電流調光，不同光色組合以調色，加上控制電路以達到多種動(dòng)態(tài)變化效果。其長(cháng)達10萬(wàn)小時(shí)以上的壽命更是減少了城市景觀(guān)亮化的維護工作量;

5、社會(huì )經(jīng)濟效益：與傳統的照明工具相比，LED照明產(chǎn)品，尤其是氮化鎵基白光LED照明光源，體積小、重量輕、方向性好并可耐各種惡劣條件，在功耗、壽命以及環(huán)保等方面均有不可比擬的優(yōu)越性，足以對傳統光源市場(chǎng)造成巨大沖擊。隨著(zhù)第三代半導體材料氮化鎵的突破和藍、綠、白光LED的問(wèn)世，LED照明產(chǎn)業(yè)難度和風(fēng)險都大大低于微電子產(chǎn)業(yè)，能夠發(fā)揮我國的比較優(yōu)勢。特別是位于產(chǎn)業(yè)鏈下游的芯片封裝和照明系統產(chǎn)業(yè)，既是一個(gè)技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，又是一個(gè)勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，能夠充分發(fā)揮我國人力資源帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)。我國目前每年用于照明的電力接近2500億度，其中若能有1/3采用半導體照明，每年就可節電800億度左右，基本上相當于三峽電站的年發(fā)電量。

二、LED光源在南昌市景觀(guān)照明中的應用

科技部有關(guān)領(lǐng)導提出，要以2008年北京奧運年和2010年上海世博會(huì )為契機，推動(dòng)半導體在城市景觀(guān)照明的應用。半導體照明產(chǎn)業(yè)化具有重大的社會(huì )效益，同時(shí)具有刻不容緩的緊迫感和必要性。南昌市近年來(lái)快速在中部?jì)汝懗鞘兄嗅绕?。作為照明管理部門(mén)，我們在配合改造城市、美化亮化的同時(shí)，配合國家半導體產(chǎn)業(yè)基地的建設，較早地發(fā)展和推廣了半導體產(chǎn)品在城市景觀(guān)照明中的應用。

2001年我們首次會(huì )同大連科技發(fā)展有限公司把燈光與具有文化內涵、地域特色的雕塑有機結合起來(lái)，采用有機半透板、透體玻璃鋼等作框架，集群LED燈做主光源，利用微電腦控制等技術(shù)研發(fā)制作了“青山湖明珠”、“巨型溫度計”。2002～2004年陸續在南昌體育公園、象湖、青山湖、滕王閣等地制作安裝了“展翅高飛”、“珍珠燈”、“一網(wǎng)情深”、“蒼穹”、“天外來(lái)客”、“二龍戲珠”等等燈光雕塑，其主光源基本采用半導體。絢爛的色彩，變幻的燈光讓南昌城的夜景更加迷人，也使南昌成為全國城市亮化中獨具特色的“燈雕之城”，讓原來(lái)枯燥的亮化成為“白天是雕塑，是景點(diǎn);晚上是燈飾，是亮點(diǎn)”。“燈光雕塑”憑借半導體照明的獨特優(yōu)勢，成為城市夜景照明的點(diǎn)睛之作。

經(jīng)過(guò)20多年的努力，南昌在半導體發(fā)光材料與器件科研和產(chǎn)業(yè)化取得了長(cháng)足進(jìn)步，在產(chǎn)業(yè)、研發(fā)和人才方面具備一定優(yōu)勢，在國內占有重要地位。其上游外延材料、中游芯片制造、下游器件封裝及應用產(chǎn)品等均實(shí)現了規?；a(chǎn)，品種涵蓋了紅外、紅光、橙光、黃光、綠光、藍光、白光LED等產(chǎn)品，具備了進(jìn)一步大規模生產(chǎn)和向高檔產(chǎn)品發(fā)展的基礎。其中聯(lián)創(chuàng )公司的上游和中游產(chǎn)品規模為中國大陸最大企業(yè)，南昌大學(xué)在半導體發(fā)光材料科研方面亦處于國內領(lǐng)先地位。近期，科技部在全國范圍內進(jìn)行了調研論證，江西位列全國四個(gè)半導體發(fā)光材料與器件產(chǎn)業(yè)鏈相對完整的產(chǎn)業(yè)區域之一。

2004年底我們和聯(lián)創(chuàng )公司合作，高起點(diǎn)、前瞻性的在南昌玉帶河的景觀(guān)照明中大面積推廣采用了LED照明。

南昌玉帶河原名城南排漬道，是五十年代人工開(kāi)挖而成的，全長(cháng)12.2公里，為樹(shù)狀明渠，共分干渠、西支、東支和中支。近年來(lái)由于河道堵塞、排水不暢，成為城區的“龍須溝”。2000年開(kāi)始南昌市政府斥巨資進(jìn)行綜合改造，玉帶河除了排水功能外還具備了景觀(guān)功能，其間中國園林藝術(shù)與西方園林造景相互融合，濱水步道、親水平臺、休閑綠地、景觀(guān)林木，水景交織成為人們觀(guān)光休憩的又一場(chǎng)所。而且玉帶河如穿城項鏈把南昌城內的青山湖、象湖、東湖、西湖、撫河等湖水貫通激活。2004年玉帶河全面實(shí)行亮化，讓夜晚的玉帶河如銀河落波，重塑了城市的水景環(huán)境。我們對玉帶河亮化設計注重傳統與現代相結合，選用“綠色照明”方式，以白色為主基調，兩岸交叉五層次布燈。在燈光的引導下讓游人有移步易景的感覺(jué)。LED燈主要應用于沿河輪廓、14座橋梁亮化、兩隧道裝點(diǎn)，采用“一段一光色，一橋一景觀(guān)、一隧道一特色”的方式布局。在以白色為主光色的基調下，通過(guò)LED燈的串燈、線(xiàn)燈、組群等方式，利用半導體光源本身具有的配光特性變幻出“漢瓦流光”、“夢(mèng)入江南”、“斜陽(yáng)煙明”、“玉帶映象”等燈光主題，形成“共享性，開(kāi)放性，人文性，藝術(shù)性”的沿河空間，激活了景觀(guān)資源，提升了水岸區域價(jià)值。

三、結論

我們看到目前LED的價(jià)格普遍高于普通白熾燈和熒光燈，而且大功率型LED器件獲得高通量最大障礙依舊是芯片的取光方式和高出光效率封裝結構的設計。這些都尚需要研究單位和生產(chǎn)廠(chǎng)家靠規模生產(chǎn)來(lái)降低成本和技術(shù)創(chuàng )新來(lái)解決。目前半導體發(fā)光技術(shù)的瓶頸似乎都集中在芯片制造和器件封裝上。但從長(cháng)遠來(lái)看，新材料的開(kāi)發(fā)是重中之重。半導體照明走向普及雖然不是件遙遠的事情，樂(lè )觀(guān)者認為是5年，不樂(lè )觀(guān)者認為是15年。但我們近期的發(fā)展目標應該是特種照明，如景觀(guān)照明、裝飾燈等領(lǐng)域。作為城市照明設計和管理部門(mén)，我們愿半導體(LED)能早日成為我們城市景觀(guān)照明的主流產(chǎn)品，并早日取代路燈建設和維護中大功率的高壓鈉燈、高壓汞燈、金鹵燈等光源，為城市的夜晚添光增輝。