中国LED隧道灯发展报告Word文件下载.docx
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1、LED价格下调7
2、生产成本降低8
二、市场信息8
三、推广模式现状8
1、直接采购模式8
2、合同能源管理模式9
四、问题与建议9
第四章总结10
第一章引言
LED隧道灯具在隧道照明工程中的应用已经取得突破性进展，但是仍然存在问题。
各厂家产品性能参差不齐，另一方面，国内LED隧道灯检测标准不健全，整个市场竞争激烈且秩序混乱。
此报告从LED隧道灯的应用历程、技术现状、市场推广现状以及以后的发展走向作一些描述，希望对LED隧道灯的良性发展起点引导作用。
第二章技术应用篇
一、应用历程
LED发展历史已经几十年，但在照明领域的应用还是新技术。
首先我们先了解白光LED的发展历程。
从1998年，世界首次成功开发白光LED，到现在只有短短十几年。
白光LED在1998年时光效只有5lm/W，到了1999年已达到10lm/W，这一指标与一般家用白炽灯相近，而在2000年时，白光LED的光效已达15lm/W，这一指标与卤钨灯相近。
2005年，LED的光效可达40lm/W，2008年白光LED光效已达100lm/W，这一指标已超过荧光灯，接近HID灯。
据预测，到2015年时，LED的光效可望达到150～200lm/W。
LED隧道灯应用历程主要经过以下四个阶段：
1、萌芽阶段（2004年-2005年）
2004年，LED光效为20lm/W，国内开始有企业展开了LED照明技术研究。
2005年，LED的光效达40lm/W，首款LED隧道灯研制成功。
同年12月，全球首例全部使用LED照明的隧道照明实体工程——贵州省贵黄高速公路东苗冲隧道顺利实施。
同时，贵州省高速公路总公司申报了“大功率LED隧道照明灯具及驱动技术应用研究”课题的研发，并成功通过了贵州省经贸委重点技术创新项目科技结题。
2、成长阶段（2006年-2007年）
此后两年，LED隧道灯陆续在实体隧道中应用，主要涌现以下工程：
贵州蔡家关隧道、广州林和中路隧道、广州东二环龙头山隧道、贵州镇胜高速乌龙山隧道、陕西前义坪隧道、安徽黄榜岭隧道、陕西柞小高速渡船口隧道。
各灯具厂家在实践中积累了大量的经验，通过不断的持续改进和技术创新解决了许多模拟环境难以发现的技术难点，LED隧道灯可靠性得到了极大的提高。
此时的隧道灯照明效果好，节能效果一般（节能30%左右），产品技术进入稳步成长阶段。
3、快速发展阶段（2008年-2009年）
随着2008年白光LED光效已达100lm/W，这一指标已超过荧光灯，接近HID灯，照明节能成效更加高，为专业照明行业的发展提供了良好的环境。
此时，节能减排、建设两型社会、绿色照明工程等都为行业发展提供了强劲拉力。
LED隧道照明行业进入快速发展阶段。
主要典型工程有：
福建泉三高速曹源隧道、广州珠江新城临江大道新中轴隧道、上海人民路越江隧道、甘肃平定高速太平隧道、湖北沪蓉西高速谭家坝隧道、贵州镇胜高速黄果树隧道、安徽六潜高速狮子尖隧道、江西景鹰高速黄竹山隧道、重庆绕城高速张家山隧道、云南富广砚高速董来隧道。
同时出现了单个合同超千万的特大工程：
上海长江隧道、广西广贺高速公路隧道群。
此时的隧道灯可靠性高，照明效果非常好，节能效果明显（节能40%～50%左右）。
照明调光控制和巡检系统也在部分隧道得到初步应用，进一步将LED节能指标在原有基础上进一步提升了30%-50%。
4、市场纵深化发展和整合阶段（2010年以后）
未来10年内，LED隧道照明市场进入纵深化发展阶段，并在纵深化发展过程中不断实现行业整合，市场集中度将会进一步提高。
一些已有相当规模、竞争力强的企业扩大生产规模，整合行业资源，率先成为标杆企业，树立企业品牌，带领行业健康、快速发展。
未来3年内，在注重品质提升的前提下，价格战为主要手段的营销竞争，仍然是主要的竞争手段。
从长远来看，未来一段时期的竞争将会由营销竞争转向以产品差异化、需求个性化和营销服务个性化为特点的竞争。
照明调光控制系统朝无线传输、智能化集成等方向发展。
二、技术现状
现阶段，LED隧道灯具一般由光源、配光系统、驱动电源、灯具散热外壳以及控制系统等组成。
根据交通行业标准《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1—1999）的要求，二级以上公路隧道长度超过100米时，都必须设置照明灯具。
目前，LED隧道灯具无论是安装规模、照明质量，还是新技术、新工艺的应用都比以前有了明显的提高，其发展势头日趋强劲。
主要体现以下五方面：
1、光源技术日趋成熟
主要体现在LED光效的提高以及封装技术的日趋成熟。
2009年，成功应用于国内各个照明工程的LED光源，光效由80lm/W提升到100lm/W，提升幅度达25%。
主流LED的显色指数（CRI）提高到80以上，部分产品显色指数达到90以上。
另外，还有其他一些封装技术，如LED一次光学设计、芯片结构优化、发光面积改善、荧光粉材料等方面都得到了积极的研究和发展，LED的实际照明效果显著改善，对比传统照明优势进一步扩大。
2、配光系统多元化发展
①按原理分，主要有两大类：
折射式光学设计、反射式光学设计。
折射式光学设计相对LED发光面的包络角最大，对光线的控制能力最强，理论上可以实现任意配光形状。
但是，由于两次经过不同介质面均有一部分光被反射或被介质吸收，因此效率相对较低。
反射式光学设计对光线的控制能力较低，但是，在这种结构中，约50%的光线是直接向路面发射，该部分光线可全部得到利用；
其余光线经过反射面反射的光线也能通过膜层反射率的控制减小吸收损失，因此反射式器件能实现很高的灯具效率。
据统计，市场上主流的LED照明灯采用反射式二次配光的灯具约占55%，采用折射式二次配光的约占45%，其中采用反射式二次配光的比例略有提高。
但是，不管采用何种方式，其设计均进行了较大的优化，如反射式二次光学利用率由90%提升到95%，而折射式二次光学利用率由不足80%，提升到80%以上。
②按LED排列分，主要有两大类：
单颗大功率集成式、多颗大功率平面阵列式。
单颗大功率集成式LED隧道灯设计原理：
将数十颗甚至上百颗LED芯片集成在很小的空间内。
此类灯具体积小，组装工艺简单，但热量密度过大，散热问题难以解决，光衰比较严重。
集成后的光源相对较大，不利于做配光，无法做到精确的二次配光，只能利用反射器和简单的凸透镜，难以达到隧道照明理想的光分布。
另外，照射到路面的光能利用效率低，光损失大，照度均匀度差。
本身LED的单位发光面积就很小，再进行高密度集成后，其眩光非常强，容易引起视觉疲劳和视线干扰从而引发交通事故。
多颗大功率平面阵列式，这是较成功的LED隧道灯，一般采用数十颗甚至上百颗1W或3WLED通过阵列排布。
由于其单颗功率小而且是均匀分布在灯具发光平面上，热量密度较小，LED温度低而且均衡，寿命能得到保证。
另外，单颗LED光源点小，近似于点光源，为二次配光设计提供了有利条件，可以做到非常理想的矩形光斑。
光能利用率可以做到最佳，而且均匀度可以做到很高，配光设计合理，灯具效率也可以发挥到极致。
再有，由于每颗LED的光分布完全相同，可以根据实际路面的照度要求，简单的改变LED的数量，而不用改动光学系统，应用非常灵活。
在相同的地面照度情况下，某一角度的光来自于所有的LED，此方向的光强分散到整个灯具的发光面上，灯具表面亮度低，眩光很微弱，不会有明显的刺眼感觉。
还有即使其中一部分LED坏掉，那么也只是路面整体照度降低，不会出现某个区域大幅降低，不影响照度均匀度，对实际照明基本不造成影响。
3、驱动电源性能大幅提高
LED电源一直以来是LED照明行业的短板，其性能指标在过去的几年中得到了大幅提升。
如电源效率由80%提升至85%以上（PF＞0.9）、电源设计寿命由20000小时提升到30000小时、优质电源平均故障率由5%降低至1%，降幅十分明显。
4、外壳设计形式多样
①散热设计日趋成熟
LED隧道灯外壳的主要功能是散热。
LED是温度敏感器件，灯具结构及散热设计决定了LED的实际光效与寿命。
当灯具散热不良导致LED结温较高时，LED光效急剧下降，寿命也大幅缩减。
在过去的几年中，各灯具厂商在总结以往经验的基础上，通过调整材料、优化散热鰭片设计及采用非均匀散热设计等方式改善系统热量管理，使关键指标LED结温温升由40度降低到35度（室温25度、灯具热平衡条件下）。
②加工组装工艺明显改善
LED灯具加工组装工艺明显改善，灯具防护等级普遍达到IP65以上，灯具机械部件、线缆连接、表面处理、组装工艺等方面均得到极大的改良。
部分量产灯具外壳，采用压铸件结构，整体性能特别是防水防尘性能明显提升。
而加工组装工艺却简单化，进一步提高了生产效率。
5、照明调光控制成功应用
新型LED照明调光控制技术得到初步应用，2009年，LED照明多级（无级）调光技术和巡检功能在国内特大型项目中得到成功应用，例如上海长江隧道工程。
照明调光控制系统的应用，将LED节能指标在原有基础上进一步提升了30%-50%，对比传统照明优势更加明显。
三、替换光源对比
以前，适用公路隧道的照明光源一般有三种：
高压钠灯、金卤灯、荧光灯。
下面分析各类光源的特点，并与LED光源进行对比。
1、各类光源特点
①高压钠灯
工作原理：
当灯泡启动后，电弧管两端电极之间产生电弧，由于电弧的高温作用使管内的钠汞齐受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气，阴极发射的电在向阳极运动过程中，撞击放电物质有原子，使其获得能量产生电离激发，然后由激发态回复到稳定态；
或由电离态变为激发态，再回到基戊无限循环，多余的能量以光辐射的形式释放，便产生了光。
高压钠灯优点：
高压钠灯使用时发出金白色光，它具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不诱虫等优点。
高压钠灯缺点：
耗能大；
色温低，光线偏暗，长时间在这种环境下工作，容易产生疲劳；
显色性差；
启动时间长；
功率因数低。
②金卤灯
主要由金属混合蒸气（如汞）和各种卤素化合物（如铊、铟、钠的卤化物）受激发而产生辐射的光源。
金属卤化物灯主要依靠金属卤化物作为发光材料，金属卤化物以固体形态存在灯内。
因此，灯内必须充有少量的引燃气体氢或氙，以便点燃灯泡。
灯点燃后，首先工作在低气压弧光放电状态，此时灯两极电压很低，约18～20V，光输出也很少，这时主要产生热能，使整个灯体加热，引入灯中的金属卤化物随温度升高不断蒸发，成为金属卤化物蒸气，在热对流的作用下，不断向电弧中心流动，一部分金属卤化物被电弧5500～6000K高温分解，成为金属原子和卤素原子，在电场的作用下，金属原子被激发发光；
另一部分金属卤化物不被电弧高温所分解，在高温和电场双重作用下，直接激发形成分子发光。
金卤灯优点：
能效高；
色温宽；
显色性好。
金卤灯缺点：
功率因数低；
寿命较短，高维护费用。
③荧光灯
主要是由放电产生的紫外辐射激发荧光粉层而发光的放电灯。
荧光灯两端各有一灯丝，灯管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸气。
荧光灯优点：
显色性好；
采用带状布置，有明显的交通诱导作用；
视觉舒适感较好。
荧光灯缺点：
光效较低；
寿命短。
④LED
LED是电致发光的固体半导体光源。
其基本结构是一个半导体的基础单元P-N结。
在P-N结加上正向偏压，当电子和空穴克服P-N结壁垒的时候，会分别迁入P层和N层，他们之间的能量就会以光子的形式释放，从而发出可见光。
LED优点：
耗电量低、寿命长、利于亮度的动态控制、显色性高、属环保光源。
LED缺点：
价格偏贵。
2、光源性能指标对比表
光源种类
光效（lm/W）
显色指数（Ra）
色温（K）
平均寿命（h）
高压钠灯
100～120
23/60/85
1950/2200/2500
24000
金卤灯
75～95
65～92
3000/4500/5600
6000～20000
荧光灯
70
全系列
10000
LED
100～110
70～85
2500K～7000K
50000
四、未来发展走向
LED的技术特点决定了LED隧道灯的未来发展走向。
与传统的照明技术相比，LED最根本的特点在于其高可靠性和可智能化控制。
高可靠性和智能化集成是未来LED隧道灯的两大主线。
1、高可靠性
由于技术上的不成熟，前几年一些LED隧道灯在实际应用中出现了很多可靠性方面的问题，如寿命短、光衰严重、工作不稳定等，这在一定程度上影响了LED隧道灯的整体声誉。
高可靠性不仅仅是指寿命达到一定标准，还包括产品的一致性和稳定性。
不管是在对可靠性有明确要求的特种照明领域，还是在普通照明领域，LED芯片具有的高可靠性、高稳定性的优点在封装或组装环节都被大打折扣，这里，解决热管理问题是一个基本而重要的课题。
2、智能化集成
LED技术的最大优势其实在于它能实现智能控制。
作为半导体器件，LED能智能调节光强、改变光谱、甚至还能改变发光模式。
这些优点是传统照明无法实现的。
LED的可智能控制使得LED很容易与其它技术相集成而形成新的创意产品。
比如，将LED隧道灯与太阳能、红外感应、微波测量装置等分别组装在一起就可以实现一连串意想不到的独特应用。
对于未来工业照明市场来说，基于智能化控制的LED创意产品是竞争致胜的法宝。
我们不能将LED隧道灯只看成是传统节能灯的替代品。
LED带来的其实是新一轮的照明革命，一种全新的光文化。
我们提供的不只是一盏LED替代灯具，而是为其设计一个智能的照明方案，可以让用户体验一种前所未有的多情景多功能的照明环境，这样做不仅更容易获得客户的认可，还可以提高产品附加值。
所以，智能化集成都是极为重要的理念。
这也是LED隧道灯在市场中进行差异化竞争的关键技术要素。
第三章市场应用篇
一、应用成本
在国家大力推行“节能减排”政策的背景下，2009年，国家有关部门进一步加大了对LED照明产业的扶持力度。
国家发改委等6部门联合公布了《半导体照明节能产业发展意见》，为LED产业发展提出了具体目标并指明了发展方向。
而科技部高新司在推动“十城万盏”计划的基础上，进一步加大了“十城万盏”试点示范的工作力度和试点范围，为包括LED隧道灯在内的LED照明产业的发展提供了重要的政策支持和广阔的市场空间。
市场的扩大，进一步加剧应用成本的降低，主要体现以下两方面：
1、LED价格下调
2009年，LED单价在技术进步、工艺成熟、产量剧增等因素的影响下，进口LED光源单价均价由1.5美元下调至1美元，降幅高达50%。
2、生产成本降低
LED灯具生产成本降低的主要原因是：
电源价格下降、灯具配件成本降低、模具投入减少以及生产规模扩大等，综合生产成本下降幅度约为20%。
总体来说，目前LED隧道灯应用成本低至单颗（1.15瓦）30元。
相比2009年的单颗（1.15瓦）35元的单价，降幅达15%。
二、市场信息
去年，全国LED隧道灯销售额及销售量剧增，市场规模为1.6亿元，相比2008年的4千万元，增幅为300%。
中国大陆LED隧道灯销售量约为8万套，合同总值约为1.6亿元，相比2008年，销售量增幅为433%，市场规模增幅为300%，单价则同比下降20%。
2009年LED隧道灯市场分布区域进一步扩大，十多个省、市自治区已经开始应用或推广LED隧道灯。
2009年的LED隧道灯销售主要由7家企业完成，其中产品打入7个以上省（市）市场的企业2家，产品打入6个以上省（市）市场的企业1家。
7家企业占据了60%左右的市场份额。
而LED隧道照明项目规模明显增大，出现了单个合同额超1800万的特大型LED隧道照明项目。
2009年LED隧道灯的市场规模得到了有序的提升。
从2010年来看，由于在隧道基本照明灯具方面，LED隧道灯和传统的高压钠灯以及荧光灯的价格已经非常接近，甚至于在某些地区已经低于传统的灯具，因此我们相信2010年的隧道灯市场规模将进一步扩大，预计将增长1倍。
从今后的发展趋势来看，LED对比其他传统光源在隧道照明中的优缺点已经基本在行业内形成共识。
即：
隧道的基本照明LED光源优势明显，而分段照明中优势不明显。
所以未来LED光源将大规模的应用于隧道的基本照明，而分段照明在近两年内还是传统光源更有优势。
三、推广模式现状
目前，LED隧道灯的推广模式主要有两种：
直接采购模式和合同能源管理模式（简称EMC模式）。
1、直接采购模式
由照明产品生产企业直接与用户签订供销合同。
生产企业向用户提供隧道节能项目设计、产品供应、施工监测、售后等服务。
用户先支付部分工程款，生产企业收到款后提供服务，全部工程完成并通过验收后交用户运行管理，用户支付剩余款项。
用户享受项目实施后节约的综合使用费用来赢利。
此模式对生产企业承担的风险小。
2、合同能源管理模式
是一种节能服务产业的新模式。
即照明产品生产企业接受用户委托，通过与用户签订能源服务合同，自带资金实施节能项目，为用户提供节能改善必需的设备、技术、资金等一条龙服务完成合同，并通过为用户节约下来的能源成本获得收益。
此模式不但对设备、技术、资金要求严格，更是拉长了项目收益的回收周期，使生产企业承担更多风险。
但对项目的推广具有积极的作用。
从目前所应用的项目来看，大部分LED隧道灯生产企业不愿采用EMC模式，EMC模式使厂家利润微薄，不仅占用大量资金，而且回收成本速度缓慢，后期还需要一系列的运行维护、监测等复杂的服务环节，比直接采购模式麻烦太多。
只有极少小项目采用EMC模式，处于试点期。
四、问题与建议
从目前市场反馈的情况来看，基本上全国各省市自治区都已经开始使用LED隧道灯，而且已经从谨慎的一两个隧道使用到全方位使用变化。
目前存在的问题主要是由于过去几年LED隧道灯具整体技术还不成熟，不成功的案例比较多，加上当时的灯具价格也偏高，因此给部分业主造成了不良的影响，产生了对LED隧道灯具的偏见，如何打消这部分业主的偏见，是LED隧道灯企业还需要努力的方向。
中国发展LED产业链，最需要做的是，认清自己在产业链里的优势所在，并大力发展优势之处，把最优势的阵地建好，建扎实。
很多人认为下游的应用产品开发技术含量低，但事实是，如果连大家认为技术含量低的东西都没有做好，又如何去做好技术含量高的东西？
客观的说，在上游和中游，其他地区已经拥有了非常丰富的经验和多年的研发积累，我们需要做，而且必须要做，是在应用产品开发层面。
与国外相比，大陆在相关配套产业方面具有天然的优势，现在全球所用的LED灯具，大部分产自中国大陆，只有真正在应用产品的阵地站稳之后，才能真正把握整个LED产业链的命脉，因为整个产业链的价值都是通过最下游的应用产品来实现的。
第四章总结
目前，LED以其巨大的节能潜力以及良好的照明性能为我们打开了一个全新的技术领域，而全球特别是我国对照明节能的重视更为LED照明事业发展又提供了前所未有的机遇。
半导体照明产业不仅解决了人类照明需要和能源供给之间的矛盾，同时半导体照明由于没有污染，还解决了照明的环境污染问题。
作为一个新兴的绿色产业，LED隧道照明的大规模产业化还需要一个长期的过程，目前国内外需求正持续快速增长。
政府应抓住机遇，在政策上、资金上加大对LED的技术研发部门及企业的扶持和投入，为产业培养技术人才，把技术成果及时授权转让给企业。
政府应鼓励银行等金融机构根据节能服务公司的融资需求特点，创新信贷产品，拓宽担保品范围，简化申请和审批手续，为节能服务公司提供项目融资、保理等金融服务，利于合同能源管理模式的推广。
同时政府应适时扶持一些已有相当规模、竞争力强的企业扩大生产规模，整合行业资源，率先成为标杆企业，带领行业健康、快速发展。
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