LED路燈替代傳統(tǒng)燈具方案

1、LED路燈節(jié)能改造方案介紹二O一二年五月-1-一、背景隨著世界能源危機的加劇，各國都在尋求解決能源危機的辦法。一條道路是尋求新能源和可再生能源的利用；另一條是尋求新的節(jié)能技術(shù)，降低能源的消耗，提高能源的利用效率。在過去的一百多年中，照明光源經(jīng)歷了三個重要的階段：白熾燈、熒光燈、高強度氣體放電燈（HID），如今在照明界具有廣闊發(fā)展前景的LED光源被稱為第四代光源。LED作為新興的一種光源，具有壽命長、發(fā)光效率高、功耗低、啟動時間短、顯色指數(shù)高、工作溫度低、結(jié)構(gòu)牢固、不怕震動、方向性好、工作電壓低、無紫外輻射、重量輕等顯著特點，是世界上最有發(fā)展?jié)摿Φ男乱淮庠础６襆ED光源可實現(xiàn)無汞化生產(chǎn),對環(huán)

2、境保護同樣具有重要意義。用半導(dǎo)體LED作為光源的固態(tài)照明燈，將會逐漸取代傳統(tǒng)的照明燈而進入各種應(yīng)用領(lǐng)域。目前，照明消耗約占整個電力消耗的20%，大大降低照明用電是節(jié)省能源的重要途徑。LED正以其固用的優(yōu)越性吸引著世界的目光。美國，日本等國家及臺灣地區(qū)對LED照明效益進行了預(yù)測，美國55%的白熾燈、日光燈被LED取代，每年可節(jié)省350億美元電費，每年可減少7.55億噸二氧化碳排放量。日本100%的白熾燈換成LED，可減少1-2座核電站發(fā)電量，每年可節(jié)省10億公升以上原油消耗。臺灣地區(qū)25%的白熾燈及100%日光燈被LED取代，每年可節(jié)省110億度電。LED照明燈還將會形成500億美元的巨大產(chǎn)業(yè)市

3、場。近年來國際上著名的照明公司如飛利浦、歐司朗、GE等都相繼推出LED半導(dǎo)體照明計劃，設(shè)立國家級重點實驗室，投入巨資開發(fā)研究。爭先占領(lǐng)LED照明領(lǐng)域的最前沿。我國有資料顯示，每年用于照明的電力接近2500億度，其中若能有三分之一采用LED照明，每年就可以節(jié)約800億度電，基本上相當(dāng)于一個三峽電站的年發(fā)電量，對緩解我國日益嚴峻的能源危機，電力緊缺將起到巨大的積極作用。為此，我國專項成立了“國家半導(dǎo)體照明委員會”，出臺了國家半導(dǎo)體照明工程計劃,建立LED產(chǎn)業(yè)化基地，推動我國LED產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。二、道路照明設(shè)計一般要求按照城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求，機動車交通道路照明應(yīng)以路面平均亮度（或路面平均照

4、度）、路面亮度均勻度和縱向均勻度（或路面照度均勻度）、眩光限制、環(huán)境比和誘導(dǎo)性為評價指標(biāo)。人行道路及小區(qū)照明應(yīng)以路面平均照度、路面最小照度和垂直照度為評價指-2-標(biāo)。下表為幾種常規(guī)路燈布置方式的相關(guān)指標(biāo)布置方式燈具仰角道路寬度雙向2車道單側(cè)布置10-15雙向4車道雙向4車道雙側(cè)交錯布置10-15雙向6車道雙向8車道雙向4車道雙側(cè)對稱布置10-15雙向6車道雙向8車道安裝高度H(m)6128101081010間距S(m)16-1833-3620-2525-3025-3020-2525-3025-30地面照度8/1010/1510/1520/3020/3010/1520/3020/30照度均勻度0

5、.40.40.40.40.40.40.40.4常規(guī)照明的五種基本布置方式如下圖所示：三、LED路燈在道路照明方面的優(yōu)勢用大功率LED燈用作道路照明，與傳統(tǒng)高壓鈉燈相比有著無可比擬的優(yōu)點：1.發(fā)光機制不同，由于LED是一種半導(dǎo)體器件，其有效壽命可達50000小時（即經(jīng)過50000小時后，光衰小于30），遠遠高于鈉燈以及金鹵燈（它們的壽命大概在12000-15000小時）。2.由于LED是半導(dǎo)體材料，無燈絲及其它附加材料，因此它的抗震性好。3.LED光源照明燈的顯色指數(shù)可達到80以上，比較接近于自然光，人眼在此情-3-況下更易辨別事物，有利于的行車安全；而高壓鈉燈的顯色指數(shù)只有20-30。4.傳統(tǒng)

6、的氣體放電燈如高壓鈉燈在啟動時有一個預(yù)熱過程，既浪費能源又不利于智能化控制；LED路燈由于在光源方面有本質(zhì)上的區(qū)別，不存在“啟動時間”的問題，加電可立即正常工作，能夠非常方便的實現(xiàn)智能化節(jié)能控制。5.由于傳統(tǒng)的路燈光源都是采用汞蒸汽的機制來發(fā)光，因此，廢舊光源的處理也是目前全世界亟待解決的問題，同時，傳統(tǒng)光源的發(fā)光機制決定了它會發(fā)出對人體有害的紫外線。LED光源是固態(tài)照明，沒有有害物質(zhì)如汞等元素，也不會發(fā)出紫外線，因此，是環(huán)保的光源。6在光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)，傳統(tǒng)的路燈光源是全向發(fā)光，有一半的光線是需通過反射器反射出來的，而反射器是要吸收部分光線的，因此光線損失比較大。由于LED是單向發(fā)光，光線的利用率

7、比傳統(tǒng)的路燈高。7.傳統(tǒng)路燈的配光曲線是由反射器決定的，因此具有一定的局限性，而LED光源是一種分布式光源，可以通過各個電光源的設(shè)計，使燈具光源呈理想的蝙蝠翼形，通過合理控制光的分布，使路面光斑呈矩形，在有效的照射范圍內(nèi)，獲得較高的照度均勻度。8.更完善的自動控制（選配）:可根據(jù)不同時間段的需要設(shè)定不同的亮度，更加提高節(jié)能的效果。如晚上7時亮?xí)r是200W，到了半夜12點人少時，亮度自動調(diào)節(jié)為100W,其中還可以省電60W?，F(xiàn)在的道明照明設(shè)計中，燈距一般是燈高的3倍，而燈高一般等同于道路的路寬，根據(jù)幾何三角關(guān)系可以計算出照明燈具的配光角度應(yīng)當(dāng)為C0/180方向約140度，C90/270方向約80

8、度。示意圖-4-依照現(xiàn)在的交通照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，道路方向路燈間距一般是3倍于燈高，由于常規(guī)光源的配光曲線的關(guān)系造成有些光源無法照明的黑暗地帶。這不僅造成能源的浪費，也給夜間行駛帶來很大的不便，產(chǎn)生安全隱患。常規(guī)路燈容易形成部分黑暗地帶、陰影。通過特殊光形設(shè)計的LED應(yīng)用在路燈燈具上，可以使燈具的發(fā)光角度發(fā)生偏移，提升了路邊的照明利用率;根據(jù)矩形的長寬比可以產(chǎn)生長寬比為2:1的光斑，這樣相鄰的光斑之間則不會出現(xiàn)陰影，可以在路面上形成一條明亮的照度均勻的光帶，因而更符合現(xiàn)在的交通道路的照明設(shè)計，不需要提高燈桿高度即可滿足足夠?qū)挼恼丈浞秶疫€提高了燈具的照明效率，降低了道路的照明功率密度，從而真正達到

9、節(jié)能及綠色環(huán)保。采用特殊光學(xué)設(shè)計的LED路燈形成的照明光帶，照度均勻，無陰影-5-四、采用LED路燈的實際測試指標(biāo)1、以我公司的系列LED路燈為例，在不同布燈方式下，實測數(shù)據(jù)如下表：安裝高度H(m)雙側(cè)布燈雙向8車道12間距燈具型號200WS(m)30地面平均照度24布置方式道路寬度照度均勻度0.7從實測數(shù)據(jù)可知，用LED路燈代替高壓鈉燈，照明效果完全可以達到城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求。同時，由于LED路燈的配光曲線是理想的蝙蝠翼形，使得道路路面照度均勻度大于普通的高壓鈉燈，起到了很好的誘導(dǎo)作用。2、采用200wLED路燈的模擬1.單向2車道單側(cè)布置帶人行道：渲染效果圖-6-7-2.標(biāo)準(zhǔn)雙向4

10、車道雙側(cè)對稱布置：渲染效果圖-8-五、LED路燈與傳統(tǒng)路燈產(chǎn)品性能對比分析六、采用LED路燈的節(jié)能減排社會效益在滿足道路照明較高標(biāo)準(zhǔn)情況下路燈節(jié)能減排對比表傳統(tǒng)路燈1、單個光源理想光效2、每瓦直接到達路面的光通量110lm/W40%直接到達路面，44lmLED路燈100lm/W80%直接到達路面，80lm-9-3、經(jīng)反射到達路面的光通量60%經(jīng)反射后再到達路面，反射器反射效率40%，110×0.6×0.426.4Lm44+26.4=70.4Lm70.4LmP=5000/70.471W0%20%經(jīng)反射后再到達路面，反射器反射效率40%，100×0.2×0.

11、48Lm80+8=88Lm88×2.5220LmP=5000/22022.7W節(jié)能68%4、實際到達路面的光通量5、按中間視覺的效果，LED應(yīng)乘2.5系數(shù)，折算有效視覺光通量6、按產(chǎn)生5000Lm照明效果，所需消耗電功率7、節(jié)能效果，按百分比計算8、次干道照明布置，常規(guī)路燈品種9、每天點燈10小時，計算年用電量（KWh）10、每盞10年節(jié)電（KWh）/節(jié)費（元）11、每盞燈10年折合節(jié)煤/減排：耗煤：0.396Kg/KWh排放：CO20.175Kg/KWh標(biāo)稱250W，實際消標(biāo)稱120W，實際消耗功耗功率280W率135W1022KWh00492.75KWh5292.5KWh/529

12、2.5元節(jié)煤2095.83Kg減排CO2926.2Kg七、節(jié)能效益分析（1）雙向6車道照明推薦方案雙側(cè)對稱布燈，以17長道路，燈桿間距30米，燈桿高度12米，雙向共布198盞路燈，采用200WLED路燈（實際消耗功率227w）代替原有的400W高壓鈉燈（實際消耗445w），每天按10小時點亮計算：方案項目年用電量（萬度）年用電費用（萬元）年燈管維護費用（萬元）年使用費用合計（萬元）5年各種費用合計（萬元）400w高壓鈉燈180.3180.311.1191.4957200wLED路燈91.891.8091.8459使用5年，總共可以節(jié)省約498萬元LED路燈在使用階段每一年可以節(jié)省約99.6萬元備注-10-由于在滿足路燈地面照度的要求下，LED路燈比傳統(tǒng)路燈節(jié)電60以上，因此對路燈電纜以及路燈變壓器的負荷要求也相應(yīng)降低，如為新建道路，投資效益比原有路燈改造會更為顯著，主要體現(xiàn)在電纜費用及變壓器投資費用可大大降低。綜合以上分析，我們可以得出如下結(jié)論：按一個城市5萬盞路燈計算，用LED路燈改造傳統(tǒng)路燈，10年可節(jié)約3億元電費，平均每年可節(jié)約3000萬電費，如果在建設(shè)階段采用LED路燈，節(jié)省投資費用則更為可觀。目前，照明耗電量約占整個社會用電量的20%。如果用LED代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源，可降低照明用電50以上，在當(dāng)今社會提倡的節(jié)能降耗4的目標(biāo)中發(fā)揮巨大的作用。按照我國