一、寒地環(huán)境下LED照明的優(yōu)勢

　　相對原有的白熾燈、熒光燈和高強度氣體放電燈而言，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器件溫度和相對光輸出曲線圖。可以看出，隨著結(jié)溫的降低，燈具的光通量會相對增大。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策

　　雖然LED本身在寒地條件下有更多的優(yōu)勢，但不可忽略的是，LED燈具除了光源，息息相關(guān)的還有驅(qū)動電源、燈體材料以及在寒地環(huán)境下的霧天、強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，找到對應(yīng)的解決方案，就能充分發(fā)揮LED光源的優(yōu)勢，在寒地環(huán)境中大放異彩。

1.驅(qū)動電源的低溫啟動問題

　　做電源開發(fā)的人都知道，電源的低溫啟動是個難題。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)然這會帶來成本的增加。二是采用無電解電容的電路設(shè)計，包括采用陶瓷疊層電容，甚至采用線性驅(qū)動等其他驅(qū)動方案。

       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)國內(nèi)外一些研究機構(gòu)的研究人員實驗證實：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，那么就需要對這些材料的低溫機械性能進行仔細考慮，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，進而產(chǎn)品出現(xiàn)問題。

3.LED的光色問題

　　進入秋冬季節(jié)后，北方的大霧天氣也會逐步多起來。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，那么不同波長的光對霧的穿透力是否有差異，鈉燈的黃光和LED的白光對霧的穿透性究竟有多少不同呢?

　　觀點一：在一定霧濃度下，不同波長的光，由于衍射能力不同，具有不同的霧穿透能力。這個觀點也被國內(nèi)外一些研究結(jié)構(gòu)的相關(guān)實驗證實：單色光中，黃光的霧穿透能力最強，其次是紅光、綠光和藍光。

　    同時，還有一種觀點認(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)于是個足球。當(dāng)霧的濃度很大的時候，任何的光都很難穿過去。這個時候表現(xiàn)出來鈉燈的黃光比LED的白光霧穿透能力更強，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。冷白色得光更加會讓城市顯得冷清和凄涼，而暖色光會給人一種溫暖、愉悅的感受，從這個角度，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)專家提到了一個現(xiàn)象。當(dāng)時他們開展了一次批量的戶外LED燈具實地性能測試，半年后在評估光衰指標(biāo)時發(fā)現(xiàn)一個奇怪的現(xiàn)象：在同時段戶外老化實驗的LED燈具，光源電源的配置也是差不多的，但是24小時工作的LED隧道燈的光衰卻比10個多小時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燈具相關(guān)部件的老化造成的。這個結(jié)論當(dāng)時也得到了臺灣一個專家的現(xiàn)場支持，他說他們也研究過，白天戶外的紫外線對熒光粉、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加入抗紫外的組分。

三、結(jié)語

　　我們通過對寒地環(huán)境下多個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，但也存在有別于傳統(tǒng)照明光源的一些問題，只有仔細的研究這些差異性，逐個認(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。