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高油價、高電價時代，如何有效提高照明設備的效率已成為節(jié)能、減碳的重要工作。隨著LED的發(fā)光效率與壽命提升，讓原本只能做指示或輔助用途的LED燈逐漸拓展到一般照明，可達成提供夜間交通安全照明與維持夜間治安的路燈設施，提升整體市容，達到省電、節(jié)能以及環(huán)保的多功能性。
LED路燈質(zhì)量參差不齊
LED路燈必須受到高、低氣溫差異以及日曬雨淋的天氣考驗，有些產(chǎn)品安裝不到半年就故障。LED路燈良莠不齊，造成使用者信心不足，市場需求自然疲弱。有些專家認為，目前LED的發(fā)光效率與高壓鈉燈相較尚有差距，作為裝飾照明和部分環(huán)境照明用無虞;但若作為道路照明用，目前只適合院(園)區(qū)通道或次干道;同時作為功能性為主的道路照明(主干道)，尚有諸多技術(shù)問題有待克服，如散熱、二次光分布、均勻度等，因此目前尚不宜做主干道照明。
光/機/電/熱四大技術(shù)瓶頸待解
LED因為發(fā)光特性，輸入電能約有80%以上轉(zhuǎn)換成熱能必須排出，且LED晶粒屬半導體材料，因此不耐高溫，且發(fā)光效率會隨芯片溫度上升而降低，散熱變成LED路燈的首要考慮。其次，路燈應用須符合道路照明規(guī)范，依照區(qū)域與道路狀況的不同，分別會根據(jù)照度、照度均勻度等有不同的規(guī)定，因此光學的設計成為LED路燈第二大挑戰(zhàn)。其他如LED需要直流驅(qū)動，因此排列方式與電源供應器的選用都是技術(shù)重點，還有耐風壓、耐雷擊、耐震動等安全性考慮，都增加LED路燈設計困難性。
簡單來說，LED燈具就是要考慮熱、光、電、機四大部分。現(xiàn)行市場上技術(shù)瓶頸最高的便是熱與光，以下將就此兩大技術(shù)部分進行討論。
借散熱機構(gòu)/被動散熱/組件解決散熱問題
LED芯片可承受的最高溫約為125～150℃。在LED路燈應用上，環(huán)境溫度可達35℃以上，甚至高溫區(qū)域40℃以上，若不能有效散熱(控制結(jié)點溫度)，LED的壽命將快速遞減。根據(jù)Cree的數(shù)據(jù)顯示(圖1)，若可將發(fā)光芯片結(jié)點溫度控制于65℃，LED的整體壽命將可達10萬小時(以光衰30%計算)。
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LED燈從芯片開始發(fā)熱，至散熱裝置把熱散掉，整個熱傳示意圖如圖2。前段從LED芯片到LED底座與LED封裝設計有關(guān)，所以選擇耐溫的芯片、熒光粉、封裝材質(zhì)以及熱阻低的封裝設計便是首要要件，目前熱阻一般均可達10K/W以下，較好的技術(shù)已經(jīng)有達到5K/W的水平。而后段LED底座到空氣端則與散熱機構(gòu)有關(guān)。
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大功率LED的散熱機構(gòu)一般有幾種形式：
? 主動散熱
加裝風扇強制散熱、水冷散熱技術(shù)、半導體制冷芯片。
? 被動散熱
自然散熱、熱管加鰭片、均溫板加鰭片、回路熱管技術(shù)等。
以路燈應用來說，戶外安裝風扇穩(wěn)定性會有問題，水冷式散熱與半導體制冷芯片則因為須要額外付出更多電力散熱，且散熱端亦須要另外結(jié)構(gòu)散熱，在LED路燈應用上，嚴苛的戶外環(huán)境應避免這樣的設計。以下將分析被動散熱形式的原理和相關(guān)比較。
? 自然散熱
自然散熱利用熱傳導、熱對流以及熱輻射作為基本的散熱原理。主要系利用熱傳導將熱導到燈具外壁面，再藉由燈具表面積或鰭片與周圍空氣的對流散熱和對周圍物體的輻射散熱(圖2)。
? 熱管加鰭片
熱管的傳熱現(xiàn)象，利用物質(zhì)相變化時，可吸收或散發(fā)高熱能的現(xiàn)象，因此使得熱管為具備極高的熱傳效率之設備。一般熱管仍須在冷凝端加鰭片散熱，已經(jīng)是很成熟的技術(shù)，多應用于計算機類設備中。
? 均溫板加鰭片
均溫板與熱管的原理與理論架構(gòu)相同，只有熱傳導的方向不相同，熱管的熱傳導方式是一維的，是線的熱傳導方式，而均溫板的熱傳導方式是二維的，是面的熱傳導方式。