十城萬盞”是我國高科技產業以應用促發展的示范工程，其目的旨在通過選擇一批基礎良好的城市，采取國家、地方、企業共同投入的模式，率先開展LED市政照明的應用試點，為我國全面推廣半導體照明摸索經驗，并通過應用提升產業的自主創新水平，增強國際競爭力，促進中國半導體照明產業做大做強。
本文選擇了示范項目較多的路燈、隧道燈以及對產品影響較大的驅動電源3個方面分析其技術進展，為“十城萬盞”的順利實施提供參考。
目前，用于道路照明的傳統光源主要是高壓鈉燈， LED路燈主要在一些支干道上進行了試點應用，但兩者已表現出明顯的優劣差異。在光效方面，高壓鈉燈最高可達140 lm/W，比目前商用大功率LED的光效100 lm/W高，但LED的顯色指數（約80）要遠遠超過高壓鈉燈（約25），且在相同照度下，白光LED更有助于司機或行人識別目標，其道路照明效果和舒適度要遠高于高壓鈉燈。在燈具效率方面，高壓鈉燈采用球面發光設計，綜合考慮反射器效率，高壓鈉燈的燈具效率一般僅有70%。但LED是定向出光，如采用恰當的配光設計，大部分光線會直接投射到路面，燈具效率能達85%以上。
所以，僅從光效和燈具效率來看，就可見LED路燈取代傳統路燈光源的巨大潛力。為此，本文將從中山大學半導體照明系統研究中心在LED照明應用的研發過程中對配光、電源和散熱等三個關鍵技術所取得的研究成果來重點闡述“十城萬盞”示范應用工程關系密切的“LED路燈”的技術路線和技術支撐。
配光
通過光學設計獲得蝙蝠翼型光強分布
目前市場上的LED路燈，其光源部分主要分兩種方式：單顆1 W大功率白光LED陣列和大功率集成封裝光源模組。盡管LED路燈的國家標準還沒有出臺，但LED路燈的配光在參考傳統光源道路照明標準要求時要實現以下目標：合適的平均路面亮度；高的總照度均勻度和縱向照度均勻度；合適的環境比；眩光控制等。
從配光曲線上看，要實現以上目標主要是通過合適的光學設計以獲得蝙蝠翼型光強分布，從而在路面上獲得矩形的光斑分布。但是普通大功率白光LED的封裝透鏡（即一次光學透鏡）不適合直接應用于LED路燈上，所以在每一個大功率白光LED的一次光學透鏡上還要添加二次光學透鏡，目前“花生米”型的二次光學透鏡能達到較好的效果。
中山大學半導體照明系統研究中心開發的設計思路是不采用單獨的二次光學透鏡，而是在一次封裝的LED的發光光源外直接設計波浪形光學透鏡面罩，利用透鏡面罩來達到整個LED路燈發光光源的二次光學透鏡的功能。
隨著封裝產業向下游應用產業的需求靠攏，中山大學半導體照明系統研究中心還開發設計特殊形狀的一次光學透鏡，在LED芯片封裝時直接安裝，具有體積小、成本低的特點，完全符合LED路燈和道路照明要求。
隨著封裝技術的進步，白光LED的封裝方式由單顆1W大功率LED器件逐漸轉向大功率集成封裝光源模組。目前的大功率集成封裝光源模組的功率最高可達 100W以上，但這類光源由于發光面積較大，為光學配光設計帶來困難。
中山大學半導體照明系統研究中心開發的紅光增強的大功率白光LED智能控制系統技術，可以獲得顯色指數90以上，相關色溫2500~8000K可調的光源模組。該技術利用在封裝基板上集成光電轉換芯片，實時監控光源模組的白光色度學參數，光電轉換芯片將探測到的白光色度學參數的變化反饋給智能控制系統，系統通過計算后保證燈具能輸出最優色度學性能的白光，可以保證光源模組輸出保持設定的相關色溫范圍和顯色指數；封裝基板上還集成了溫度傳感芯片來實時探測封裝基板的溫度，實現對大功率LED芯片結溫的間接監控，當結溫超過系統預設的溫度時，系統可以自動調節散熱系統的散熱途徑或降低LED的功率。該光源模組可以由單顆1 W大功率白光LED陣列的方式或大功率集成封裝光源模組的方式組成，已經運用在LED路燈上。
電源
加強驅動電源可靠性設計 匹配LED壽命
目前主流的LED路燈采用交流電供電，交流電LED路燈存在一個共性問題，就是難以保證驅動電源壽命與LED的壽命相匹配。因為交流電必須經過開關電源的整流濾波才能變成直流電，而開關電源中必須采用電解電容來濾波。一般的電解電容壽命只有8000小時，遠遠小于LED的理論壽命50000小時。而且環境溫度每升高10℃，電解電容的壽命就降低一半，使得整個LED路燈系統的壽命必然會受到電解電容的拖累。因此，制約LED路燈壽命的一個重要因素就是驅動電源的可靠性設計。LED路燈在室外環境下保證電源的可靠工作，一般需要從高效率、高功率 、長壽命、過壓過流、隔離、浪涌、過溫、防護方面、符合安規和電磁兼容的要求等幾方面進行考慮。
對于大功率LED路燈，無論其光源部分采用單顆1 W大功率白光LED陣列方式或大功率集成封裝光源模組方式，其主流的電源驅動方式是采取恒流驅動。一般通行的電路結構又由一個恒壓源提供若干個恒流源，每個恒流源單獨驅動一路串聯的LED和市電直接轉為恒流，LED以串并聯組合的方式運行兩種。
對于采用單顆1 W大功率白光LED陣列的這種方式，恒壓源為傳統的開關電源架構相對成熟；而相配的恒流源部分為直流降壓型，效率能達到95%以上，另外所占的電路空間較小，既可以與恒壓源部分組合在一塊，也可以與LED集成在一起，具有較大的靈活性，每一路LED電流可獨立控制，保證燈具整體發光一致，但是成本會稍高一點。
對于大功率集成封裝光源模組方式，又分為隔離型和非隔離型兩類，前者成本以及效率方面有優勢，但由于是非隔離的，供電不穩，尤其是晚上電壓較高或雷雨時產生的浪涌，容易造成LED光源連同電源一起損壞。而后者雖然效率較低，電路復雜度較高，但可靠性得到保證。無論是隔離型還是非隔離型的交流-直流恒流源，由于路燈上的LED數目由幾十到上百個，所以后端LED要考慮串聯和并聯相結合，于是不可避免地使得并聯各路電流不一致。目前，這兩種方式的電源并存。多路恒流輸出的方式，在性能以及可靠性方面較好，將會是以后LED路燈電源驅動主流發展方向。