過(guò)10年左右的快速發(fā)展，LED照明已經(jīng)進(jìn)入快速推廣階段，市場(chǎng)應(yīng)用從最初的南方地區(qū)逐步向中西部滲透擴(kuò)展。但在實(shí)際應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)，在南方用的很好的戶外照明產(chǎn)品，到了北方地區(qū)，尤其是東北、新疆等地區(qū)，產(chǎn)品的應(yīng)用受到新的考驗(yàn)。本文通過(guò)分析寒地環(huán)境下影響LED照明的一些關(guān)鍵因素，找出對(duì)應(yīng)的解決策略，最終發(fā)揮出LED光源的應(yīng)有優(yōu)勢(shì)。

一、寒地環(huán)境下LED照明的優(yōu)勢(shì)

相對(duì)原有的白熾燈、熒光燈和高強(qiáng)度氣體放電燈而言，LED器件在低溫下的工作性能要好的多，甚至可以說(shuō)，光學(xué)性能比常溫下更加卓越。這是和LED器件的溫度特性密切相關(guān)的，隨著結(jié)溫的降低，燈具的光通量會(huì)相對(duì)增大。根據(jù)燈具的散熱規(guī)律，結(jié)溫和環(huán)境溫度密切相關(guān)，環(huán)境溫度越低，結(jié)溫必然越低。另外，結(jié)溫的降低，還可以降低LED光源的光衰過(guò)程，延遲燈具的使用壽命，這也是大部分電子元器件的特性。

二、寒地環(huán)境下LED照明面臨的困難和對(duì)策

雖然LED本身在寒地條件下有更多的優(yōu)勢(shì)，但不可忽略的是，LED燈具除了光源，息息相關(guān)的還有驅(qū)動(dòng)電源、燈體材料以及在寒地環(huán)境下的霧天、強(qiáng)紫外等綜合天氣因素，都給這種新型光源應(yīng)用帶來(lái)新的挑戰(zhàn)和麻煩。只有弄清這些制約因素，找到對(duì)應(yīng)的解決方案，就能充分發(fā)揮LED光源的優(yōu)勢(shì)，在寒地環(huán)境中大放異彩。

1.驅(qū)動(dòng)電源的低溫啟動(dòng)問(wèn)題

做電源開(kāi)發(fā)的人都知道，電源的低溫啟動(dòng)是個(gè)難題。主要的原因是現(xiàn)有的大部分成熟電源方案，都離不開(kāi)電解電容的廣泛應(yīng)用。但是在-25℃以下低溫環(huán)境中，電解電容的電解質(zhì)活性明顯下降，電容容量衰減很大，導(dǎo)致電路不能正常工作。要解決這個(gè)問(wèn)題，目前有兩種方案：一是采用工作溫度范圍更寬的優(yōu)質(zhì)電容，當(dāng)然這會(huì)帶來(lái)成本的增加。二是采用無(wú)電解電容的電路設(shè)計(jì)，包括采用陶瓷疊層電容，甚至采用線性驅(qū)動(dòng)等其他驅(qū)動(dòng)方案。

此外，在低溫環(huán)境下，像MOS管等普通電子器件的耐壓性能也會(huì)降低，給電路的整體可靠性造成不利影響，需要特別注意。

2.塑膠材料在高低溫沖擊下的可靠性問(wèn)題

根據(jù)國(guó)內(nèi)外一些研究機(jī)構(gòu)的研究人員實(shí)驗(yàn)證實(shí)：很多普通塑料和橡膠材料在-15℃以下的低溫下韌性變差，脆性增大。對(duì)LED戶外產(chǎn)品而言，透光罩、光學(xué)透鏡、密封件以及部分結(jié)構(gòu)件都有可能采用塑膠材料，那么就需要對(duì)這些材料的低溫機(jī)械性能進(jìn)行仔細(xì)考慮，尤其是承力部件，避免燈具在低溫環(huán)境下受到大風(fēng)、意外碰撞后破裂而導(dǎo)致意外事故的發(fā)生。

另外，LED燈具常采用塑膠件和金屬的配合結(jié)構(gòu)。由于塑料材質(zhì)和金屬材料在大溫差環(huán)境下的膨脹系數(shù)差異較大，例如燈具常用的金屬鋁和常用塑料材料的膨脹系數(shù)大概相差5倍以上，這可能會(huì)導(dǎo)致塑料材料破裂，或者兩者的間隙增大，最終致使防水密封結(jié)構(gòu)失效，進(jìn)而產(chǎn)品出現(xiàn)問(wèn)題。

在諸如東北這些高寒地區(qū)，從每年的10月份到次年的4月份，都可能處于冰雪季節(jié)。LED燈具在下午臨近傍晚開(kāi)燈前，溫度可能低于-20℃以下，然后晚上通電工作后，由于燈具發(fā)熱，又可能使得燈體溫度上升到30℃～40℃以上，基本上每天燈具都要經(jīng)歷一次高低溫的循環(huán)沖擊。在這種環(huán)境下，如果處理不好燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及不同材料的匹配問(wèn)題，很容易導(dǎo)致我們上述所說(shuō)的材料開(kāi)裂和防水失效問(wèn)題。

針對(duì)這種情況，國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟從2010年開(kāi)始，連續(xù)推出兩版的《寒地LED道路照明產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范》LB/T005，其中的關(guān)于高低溫沖擊的實(shí)驗(yàn)方法，考慮了這種特殊環(huán)境下的工作方式，非常值得借鑒和采納。

3.LED的光色問(wèn)題

進(jìn)入秋冬季節(jié)后，北方的大霧天氣也會(huì)逐步多起來(lái)。當(dāng)然，大霧不是高寒地區(qū)的特產(chǎn)，全世界到處都有，但是在這些高寒地區(qū)，光的顏色除了會(huì)涉及霧的穿透問(wèn)題之外，還有感覺(jué)舒適性和環(huán)境和諧的問(wèn)題。

關(guān)于LED燈的霧穿透力的問(wèn)題，業(yè)界一直討論比較多，那么不同波長(zhǎng)的光對(duì)霧的穿透力是否有差異，鈉燈的黃光和LED的白光對(duì)霧的穿透性究竟有多少不同呢?

觀點(diǎn)一：在一定霧濃度下，不同波長(zhǎng)的光，由于衍射能力不同，具有不同的霧穿透能力。這個(gè)觀點(diǎn)也被國(guó)內(nèi)外一些研究結(jié)構(gòu)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)證實(shí)：?jiǎn)紊�光中，黃光的霧穿透能力最強(qiáng)，其次是紅光、綠光和藍(lán)光。

同時(shí)，還有一種觀點(diǎn)認(rèn)為：不同可見(jiàn)光透霧能力是差不多的，理由是：不同光子的尺寸大小相比而言是綠豆和黃豆的關(guān)系，而相比霧粒子的尺寸，則相當(dāng)于是個(gè)足球。當(dāng)霧的濃度很大的時(shí)候，任何的光都很難穿過(guò)去。這個(gè)時(shí)候表現(xiàn)出來(lái)鈉燈的黃光比LED的白光霧穿透能力更強(qiáng)，其主要原因是在LED白光照射下，霧呈現(xiàn)白茫茫一片，而黃光則表現(xiàn)出很好的誘導(dǎo)性。

高色溫LED的藍(lán)色成分比例較大，黃光和紅光的比例比例相對(duì)較少。高壓鈉燈和2700K的低色溫的LED中，藍(lán)光成分相對(duì)較少，黃光和紅光的成分則相對(duì)較大。而且鈉燈和2700K的LED相比，并沒(méi)有多少優(yōu)勢(shì)，如果考慮到LED顯色指數(shù)的影響，則低色溫的LED有更多的優(yōu)勢(shì)。因此，寒地照明中，應(yīng)該更多的考慮采用3000K以下的低色溫LED，具有更好的透霧能力和誘導(dǎo)性。

當(dāng)然，在北方，除了霧的原因之外，大多季節(jié)的晚上都比較冷。冷白色得光更加會(huì)讓城市顯得冷清和凄涼，而暖色光會(huì)給人一種溫暖、愉悅的感受，從這個(gè)角度，也應(yīng)該采用更加暖色調(diào)的燈光，讓城市夜色顯得更加的和諧美麗。

三、結(jié)語(yǔ)

我們通過(guò)對(duì)寒地環(huán)境下多個(gè)因素的分析可以看出，LED作為一種半導(dǎo)體照明器件，有它自身的很多優(yōu)勢(shì)，但也存在有別于傳統(tǒng)照明光源的一些問(wèn)題，只有仔細(xì)的研究這些差異性，逐個(gè)認(rèn)真分析解決，才能真正發(fā)揮出LED照明在寒地條件下的優(yōu)勢(shì)。

(關(guān)鍵字：LED)