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(gè)共性問題，就是難以保證驅(qū)動(dòng)電源壽命與LED的壽命相匹配。因?yàn)榻涣麟姳仨毥?jīng)過開關(guān)電源的整流濾波才能變成直流電，而開關(guān)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(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于LED的理論壽命50000小時(shí)。而且環(huán)境溫度每升高10℃，電解電容的壽命就降低一半，使得整個(gè)LED路燈系統(tǒng)的壽命必然會(huì)受到電解電容的拖累。因此，制約LED路燈壽命的一個(gè)重要因素就是驅(qū)動(dòng)電源的可靠性設(shè)計(jì)。LED路燈在室外環(huán)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(hù)方面、符合安規(guī)和電磁兼容的要求等幾方面進(jìn)行考慮。

　　對(duì)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(qū)動(dòng)方式是采取恒流驅(qū)動(dòng)。一般通行的電路結(jié)構(gòu)又由一個(gè)恒壓源提供若干個(gè)恒流源，每個(gè)恒流源單獨(dú)驅(qū)動(dòng)一路串聯(lián)的LED和市電直接轉(zhuǎn)為恒流，LED以串并聯(lián)組合的方式運(yùn)行兩種。

　　對(duì)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(tǒng)的開關(guān)電源架構(gòu)相對(duì)成熟；而相配的恒流源部分為直流降壓型，效率能達(dá)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(dú)立控制，保證燈具整體發(fā)光一致，但是成本會(huì)稍高一點(diǎn)。

　　對(duì)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(yōu)勢(shì)，但由于是非隔離的，供電不穩(wěn)，尤其是晚上電壓較高或雷雨時(shí)產(chǎn)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(fù)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(shù)目由幾十到上百個(gè)，所以后端LED要考慮串聯(lián)和并聯(lián)相結(jié)合，于是不可避免地使得并聯(lián)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(huì)是以后LED路燈電源驅(qū)動(dòng)主流發(fā)展方向。

　　挖掘電池潛力 延長太陽能路燈壽命

　　隨著太陽能這一新能源的發(fā)展，各地的太陽能LED路燈也逐漸興起，太陽能電池的低壓直流、長壽命的特點(diǎn)正好與LED相匹配。但是太陽能LED路燈系統(tǒng)中依然存在壽命瓶頸，就是鉛酸蓄電池。一般的鉛酸蓄電池的壽命為500個(gè)充電循環(huán)，大概在2年左右，約5000小時(shí)。中山大學(xué)半導(dǎo)體照明系統(tǒng)研究中心開發(fā)的智能充放電智能控制器，可以使得鉛酸蓄電池的壽命達(dá)到1500次循環(huán)。

　　傳統(tǒng)的太陽能路燈充電系統(tǒng)中，通常經(jīng)過防電流倒灌二極管將太陽能板與蓄電池直接相連，將導(dǎo)致太陽能板的工作點(diǎn)偏移最大功率點(diǎn)(Maxim Power Point，簡(jiǎn)稱MPP)而未有效利用太陽能板的可輸出功率，同時(shí)容易使蓄電池因供能不足而長期處于欠充滿狀態(tài)，造成壽命縮減。中山大學(xué)半導(dǎo)體照明系統(tǒng)研究中心開發(fā)的太陽能LED路燈系統(tǒng)利用太陽追蹤(Sun Tracking)和最大功率追蹤(MPP Tracking，即MPPT)技術(shù)，可使太陽電池的輸出穩(wěn)定在MPP附近，從而有效利用了太陽能板可輸出的最大功率。

　　智能調(diào)光系統(tǒng)靈活調(diào)整光輸出　降低能耗

　　傳統(tǒng)高壓鈉路燈，只能實(shí)現(xiàn)小范圍的調(diào)光控制，比如關(guān)閉一側(cè)或間隔關(guān)閉路燈，不可避免地帶來照明形態(tài)的改變，容易造成安全隱患。LED路燈則可實(shí)現(xiàn)0-100%連續(xù)調(diào)光，可根據(jù)環(huán)境光照及交通狀況靈活調(diào)整光輸出，在保證照明質(zhì)量的同時(shí)降低不必要的功耗。中山大學(xué)半導(dǎo)體照明系統(tǒng)研究中心開發(fā)的LED路燈的智能調(diào)光系統(tǒng)能方便地控制LED的工作狀態(tài)，并通過改變驅(qū)動(dòng)電流來控制其亮度。比如在進(jìn)入下半夜后，通過降低整燈電流或關(guān)閉燈具內(nèi)部分LED發(fā)光組件來達(dá)到低功率運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能的效果。

　　中山大學(xué)半導(dǎo)體照明系統(tǒng)研究中心還把Zigbee無線通訊控制技術(shù)應(yīng)用在LED路燈系統(tǒng)上。Zigbee無線控制系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)是希望能發(fā)展一種容易布建的低成本無線網(wǎng)絡(luò)，具有協(xié)議棧簡(jiǎn)單緊湊、省電、可靠、時(shí)延短、網(wǎng)絡(luò)容量大等特點(diǎn)（圖3）。Zigbee收發(fā)模塊集成在每一個(gè)LED路燈上，并通過接力的方式，把所有的信息匯集在終端上，從而實(shí)現(xiàn)在終端對(duì)每個(gè)LED路燈的運(yùn)行情況進(jìn)行有效的監(jiān)控，發(fā)揮系統(tǒng)控制、故障排除和防盜的功能。

　　散熱

　　優(yōu)化散熱和熱管理控制系統(tǒng)

　　LED在正向電壓下，電子在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下克服p-n結(jié)的電場(chǎng)，由n區(qū)躍遷到p區(qū)并與p區(qū)的空穴發(fā)生復(fù)合。由于躍遷到p區(qū)的自由電子具有高于p區(qū)價(jià)電子的能量，復(fù)合時(shí)電子回到低能量態(tài)，多余的能量以光子的形式釋放，輻射出來的光還需經(jīng)過芯片本身的半導(dǎo)體介質(zhì)和封裝介質(zhì)才能抵達(dá)外界。

　　綜合考慮電流注入效率、輻射發(fā)光量子效率、芯片外部光萃取效率等因素，對(duì)于100 lm/W的LED只有約30％的電能轉(zhuǎn)化為光能，其余的能量則轉(zhuǎn)化為熱能，使LED芯片溫度升高。對(duì)于LED芯片，如果熱量不能有效散出，會(huì)導(dǎo)致芯片的溫度升高，引起熱應(yīng)力的非均勻分布、芯片發(fā)光效率和熒光粉效率下降。

　　隨著p-n結(jié)的溫升，LED芯片的發(fā)射波長將發(fā)生紅移，導(dǎo)致YAG熒光粉激發(fā)效率下降，總的發(fā)光強(qiáng)度降低，白光色度漂移。當(dāng)溫度超過一定值時(shí)，器件的失效率將呈指數(shù)規(guī)律攀升。器件溫度每上升2℃，可靠性將下降10％。為了保證器件的壽命，一般要求p-n結(jié)的結(jié)溫在90 ℃以下。當(dāng)多個(gè)LED密集陣列或集成封裝時(shí)，系統(tǒng)散熱問題更嚴(yán)重。因此解決散熱問題已成為LED路燈的先決條件。