浅谈LED路灯在城市道路照明中的应用

张伟宁

摘要：城市道路照明的功用主要是夜间照明以及应急照明，在城市建设中意义重大。LED路灯技术拥有别传统高压钠灯等技术所不具备的多重优势，受到设计者的日益追捧。本文对LED路灯技术进行了详细介绍，分析了其特点和优势，并对其在城市道路照明中的应用进行探讨。

关键词：LED；城市道路；照明；优势；应用

引言

随着我国国民经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高，照明用电将会不断增长，城市道路照明、城市夜景照明、城市亮化工程等所消費的电力在照明用电中的比重越来越大。照明领域的能源消耗在总的能源消耗中占了相当大的比例。节约能源和提高照明质量是当今非常重要的课题，而且已引起国际组织的重视。LED技术的出现为降低能耗带来了较大的潜力空间，且其光源特性更加易于被人们接受，从而受到广泛关注。

1 常规照明与LED技术

LED是一种半导体，能够将电能转化为光能，目前，LED已应用于计算机屏幕、室外显示屏、手机背光源、汽车照明以及室内外照明等多个领域，取得较好的经济效益和社会效益。LED作为室内外照明光源相对于传统白炽灯、高压钠灯以及金属卤化物灯而言，具有节能、环保、寿命长等明显的优势。我国道路照明政策也正在积极推进LED技术的应用，并于2009年由科技部对国内21个城市进行核定，推动LED路灯的应用。

2 LED路灯优势分析

我国现阶段适用于道路照明的光源有高压钠灯、陶瓷金卤灯等气体放电灯，以及近几年新开发的光源LED灯。这三种代表性的光源性能参数比较如下：

特点

优点：启动时间较快，可任意点燃，点燃后可在较低电压下工作；光效较高；价格低廉。

缺点：显色性差、寿命较短，整灯光通利用系数一般。

优点：显色性好，宽型配光。

缺点：寿命较短，整灯光通利用系数一般。

优点：启动时间最快，点燃后可在更低电压下工作；高效节能、寿命长、耗电少、整灯光通利用系数高、配光曲线好、照度可补偿、路面照度均匀度非常好、可变色、可无级调光、绿色环保。

缺点：价格较贵。

从上表可以看出LED光源相对对于传统光源在光效上与高压钠灯相当，但是高压钠灯在使用过程中需采用反光罩，令其使用效率大大降低；另外在使用寿命、显色指数、利用系数方面对于传统光源均有较大优势。

为节约能源我国在传统的市电作为路灯电源外也开发了太阳能（风光互补）作为路灯电源，但因为传统气体放电灯启动电流的需求难以与太阳能蓄电池配合使用，LED采用限流电源供电则不会对电池有任何冲击。

2.1反射损失低

LED定向发光，在灯具中不需要反光罩，反射以及散射损失少，大部分光线可直接照射到目标，光能利用效率高，因此LED灯具在使用的过程中效率高，在满足相同照度的条件下，LED灯具可以选择低功率的灯具，从而达到节能目的。另外因LED为定向发光，其灯具的光损失主要为透镜，其灯具的光效一般在90%左右。

但是气体放电灯光源照射方式为360度球形发光照射，因此在通过反光罩反射，会有较大的光损失，通常灯具的光效仅为40%至75%间。

2.2 LED光源恒定，灯具亮度可线性调整

LED光源为恒流驱动，受电网电压波动影响较小，即使电网发生较大波动，灯具依然能够获得恒定的直流输入，保证LED灯具使用的安全，延长其寿命。此外，由于LED灯具能耗低，在进行线路设计时，可采用相对较小规格的线缆，以节省部分成本费用。

LED灯具输入电流可以通过电源控制模块进行调整，以发出不同亮度的光，尤其是当加入外界照度传感器后，可以随时精确调整光源强度，达到最佳照射效果，而不会影响灯具寿命。

2.4 光源特性好

LED光源在制作PN结时，用能够发射蓝光的InGaN为基础，在灯罩内涂不同的荧光粉可产生不同颜色的光。此外，LED灯发出的光线色温在2800K至5600K范围内可调，显色指数可达到70左右，能够给行人提供较好的、辨识度高的照明。

2.5 使用寿命长，维护成本低

LED灯与普通钠灯相比，具有使用寿命长、故障率低、易于维护等特点，耐打击和碰撞，灯具抗机械性损坏能力强，运行过程中所需维护成本较低，考虑到LED灯在应用时的数量，节约的维护成本相当可观。

2.6 其他特性

LED灯还具有较高的功率因数，单个LED灯可达到0.95，与高压钠灯以及金属卤化物灯的补偿后功率因数0.95相当，因此可以减少大量的功率补偿设备投入以节省费用。此外，LED等具有很好的瞬间启动和再启动能力，能够有效的保证城市交通的安全。

3某地 LED路灯应用分析

某城市主干道主线按30lx以上平均照度考虑，照度均匀度不低于0.4，照明功率密度值（LPD）小于0.85W/m2，主线车行道照明采用双臂路灯中间布置。设计车行道单侧机动车道标准横断面宽16m，路灯采用13m双臂钢杆灯，臂长2.0m，灯杆布置在道路中央分隔带内，灯间距为30m左右，光源采用305W LED路灯。每公里的造价约100W。同等条件下，高压钠灯每公里造价约66万。

因LED可自由调整亮度，在预置调整曲线后，LED可在其使用寿命期间自动调整灯具功率以达到节能目的。则LED产品周期期内（如6年），每天点亮10小时，总体节能效果如下：

分类

总安装功率（kW）

第一年耗电量（度）

第二年耗电量（度）

第三年耗电量（度）

第四年耗电量（度）

第五年耗电量（度）

第六年耗电量（度）

按LED低标准

21.35

54549（按功率70%计算）

58445（75%计算）

62342（80%计算）

66238（85%计算）

70134（90%计算）

77927（100%计算）

高压钠灯

30.8

112420

112420

112420

112420

112420

112420

节省电能

57871

53974

50078

46182

42285

34493

合计

284883度

折算标准煤

28.48*1.229=35吨

节省电费

28.48*0.9=25.63万元

另高压钠灯按10000小时使用寿命计算，每三年更换光源，400W钠灯按2000元计算，则在LED使用寿命期间，高压钠灯更换光源费用尚需增加14万元，则除更加环保外，LED总体费用也低于高压钠灯。

4 结语

LED灯作为城市道路照明光源具有较为明显的优势，在能源危机的大背景下，能够比传统高压钠灯节省更多的能源，同时能够提供显色性好、恒定度高、瞬间重复启动能力强的特性，可以预见，LED灯作为城市道路光源的前景广阔，发展潜力巨大。

参考文献：

[1]车兆浚. LED光源在城市道路照明中的应用研究[D].华南理工大学，2012.

[2]翁奕华. 高压钠灯与LED在城市道路照明中的应用分析及前景展望[J]. 中国照明电器，2012，04：17-21.

[3]张强. 浅谈LED路灯在城市道路照明中的应用[J]. 城市建筑，2014，01：261.

[4]陈文健. LED路灯在城市道路照明中的应用[J]. 电世界，2014，09：34-37.