過10年左右的快速發展，LED照明已經進入快速推廣階段，市場應用從最初的南方地區逐步向中西部滲透擴展。但在實際應用中我們發現，在南方用的很好的戶外照明產品，到了北方地區，尤其是東北、新疆等地區，產品的應用受到新的考驗。本文通過分析寒地環境下影響LED照明的一些關鍵因素，找出對應的解決策略，最終發揮出LED光源的應有優勢。

一、寒地環境下LED照明的優勢

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的，隨著結溫的降低，燈具的光通量會相對增大。根據燈具的散熱規律，結溫和環境溫度密切相關，環境溫度越低，結溫必然越低。另外，結溫的降低，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。

二、寒地環境下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勢，但不可忽略的是，LED燈具除了光源，息息相關的還有驅動電源、燈體材料以及在寒地環境下的霧天、強紫外等綜合天氣因素，都給這種新型光源應用帶來新的挑戰和麻煩。只有弄清這些制約因素，找到對應的解決方案，就能充分發揮LED光源的優勢，在寒地環境中大放異彩。

1.驅動電源的低溫啟動問題

做電源開發的人都知道，電源的低溫啟動是個難題。主要的原因是現有的大部分成熟電源方案，都離不開電解電容的廣泛應用。但是在-25℃以下低溫環境中，電解電容的電解質活性明顯下降，電容容量衰減很大，導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質電容，當然這會帶來成本的增加。二是采用無電解電容的電路設計，包括采用陶瓷疊層電容，甚至采用線性驅動等其他驅動方案。

此外，在低溫環境下，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

根據國內外一些研究機構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戶外產品而言，透光罩、光學透鏡、密封件以及部分結構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，避免燈具在低溫環境下受到大風、意外碰撞后破裂而導致意外事故的發生。

另外，LED燈具常采用塑膠件和金屬的配合結構。由于塑料材質和金屬材料在大溫差環境下的膨脹系數差異較大，例如燈具常用的金屬鋁和常用塑料材料的膨脹系數大概相差5倍以上，這可能會導致塑料材料破裂，或者兩者的間隙增大，最終致使防水密封結構失效，進而產品出現問題。

在諸如東北這些高寒地區，從每年的10月份到次年的4月份，都可能處于冰雪季節。LED燈具在下午臨近傍晚開燈前，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歷一次高低溫的循環沖擊。在這種環境下，如果處理不好燈具的結構設計以及不同材料的匹配問題，很容易導致我們上述所說的材料開裂和防水失效問題。

針對這種情況，國家半導體照明工程研發及產業聯盟從2010年開始，連續推出兩版的《寒地LED道路照明產品技術規范》LB/T005，其中的關于高低溫沖擊的實驗方法，考慮了這種特殊環境下的工作方式，非常值得借鑒和采納。

3.LED的光色問題

進入秋冬季節后，北方的大霧天氣也會逐步多起來。當然，大霧不是高寒地區的特產，全世界到處都有，但是在這些高寒地區，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境和諧的問題。

關于LED燈的霧穿透力的問題，業界一直討論比較多，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。這個觀點也被國內外一些研究結構的相關實驗證實：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系，而相比霧粒子的尺寸，則相當于是個足球。當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，霧呈現白茫茫一片，而黃光則表現出很好的誘導性。

高色溫LED的藍色成分比例較大，黃光和紅光的比例比例相對較少。高壓鈉燈和2700K的低色溫的LED中，藍光成分相對較少，黃光和紅光的成分則相對較大。而且鈉燈和2700K的LED相比，并沒有多少優勢，如果考慮到LED顯色指數的影響，則低色溫的LED有更多的優勢。因此，寒地照明中，應該更多的考慮采用3000K以下的低色溫LED，具有更好的透霧能力和誘導性。

當然，在北方，除了霧的原因之外，大多季節的晚上都比較冷。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，也應該采用更加暖色調的燈光，讓城市夜色顯得更加的和諧美麗。

三、結語

我們通過對寒地環境下多個因素的分析可以看出，LED作為一種半導體照明器件，有它自身的很多優勢，但也存在有別于傳統照明光源的一些問題，只有仔細的研究這些差異性，逐個認真分析解決，才能真正發揮出LED照明在寒地條件下的優勢。

(關鍵字：LED)