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，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，圖1是某品牌大功率LED器件溫度和相對(duì)光輸出曲線圖?？梢钥闯?，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，根據(jù)圖2我們可以看出，結(jié)溫的降低，還可以降低LED光源的光衰過程，延遲燈具的使用壽命，這也是大部分電子元器件的特性。

圖1 LED的結(jié)溫-相對(duì)光輸出曲線

　圖2 LED的結(jié)溫-壽命曲線

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)問題

　　做電源開發(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)帶來成本的增加。二是采用無電解電容的電路設(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)問題。

3.LED的光色問題

　　進(jìn)入秋冬季節(jié)后，北方的大霧天氣也會(huì)逐步多起來。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)涉及霧的穿透問題之外，還有感覺舒適性和環(huán)境和諧的問題。

　　關(guān)于LED燈的霧穿透力的問題，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庵?，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去。這個(gè)時(shí)候表現(xiàn)出來鈉燈的黃光比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 。

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。

4.紫外老化問題

　　記得在前兩年上海的一次行業(yè)論壇上，有業(yè)內(nèi)專家提到了一個(gè)現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)他們開展了一次批量的戶外LED燈具實(shí)地性能測(cè)試，半年后在評(píng)估光衰指標(biāo)時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：在同時(shí)段戶外老化實(shí)驗(yàn)的LED燈具，光源電源的配置也是差不多的，但是24小時(shí)工作的LED隧道燈的光衰卻比10個(gè)多小時(shí)工作的路燈還要小的多，他們覺得非常奇怪，經(jīng)過多次分析研究，最后認(rèn)為主要還是白天的紫外線對(duì)燈具相關(guān)部件的老化造成的。這個(gè)結(jié)論當(dāng)時(shí)也得到了臺(tái)灣一個(gè)專家的現(xiàn)場(chǎng)支持，他說他們也研究過，白天戶外的紫外線對(duì)熒光粉、透鏡等部件的加速老化是不可小視的。需要在透鏡、燈罩等部分做抗紫外線的處理，比如鍍抗紫外膜，或者在這些部件成型時(shí)加入抗紫外的組分。

三、結(jié)語(yǔ)

　　我們通過對(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)。