市政照明中LED路燈的優(yōu)勢及其問題初探

許建添

廈門海滄市政建設(shè)管理中心（361000）

市政照明中LED路燈的優(yōu)勢及其問題初探

許建添

廈門海滄市政建設(shè)管理中心（361000）

當(dāng)前世界經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，節(jié)能減排目前為我國基本國策，隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展，LED性價(jià)比不斷攀升，LED作為一種新光源，以其能耗低、發(fā)光效率高、體積小等優(yōu)點(diǎn)逐漸引起人們的重視，筆者結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)，主要介紹了LED在城市照明中的應(yīng)用，并進(jìn)一步提出LED路燈發(fā)展中遇到的問題，以供參考借鑒！

LED路燈；道路照明；節(jié)能；優(yōu)勢

1 道路照明的應(yīng)用

根據(jù)道路等級，選擇適宜的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，合理地確定工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，其基本原則是以最低的工程投資來最大限度地達(dá)到節(jié)約能源的目的,與此同時(shí)，也要關(guān)注實(shí)用美觀性和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的問題。

2 常規(guī)路燈照明型式

當(dāng)前,我國應(yīng)用較多的路燈照明包括風(fēng)光互補(bǔ)、市電、太陽能這三種型式，三者各有特點(diǎn)和應(yīng)用側(cè)重，總結(jié)概括如下:

2.1 市電路燈照明型式

市電路燈照明型式是當(dāng)前我國各城市應(yīng)用較為廣泛的一種照明方式，該方式照明效果好，方式靈活多樣，燈具較易維護(hù)，被應(yīng)用于多種標(biāo)準(zhǔn)的道路照明系統(tǒng)，其缺點(diǎn)是需要敷設(shè)電纜管線并配置路燈供電設(shè)備，施工及安裝的工作量比較大。

2.2 太陽能路燈照明方式

太陽能路燈通過吸收太陽光，不需要接入市網(wǎng)電，而是通過光電轉(zhuǎn)換將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并與LED光源配合來為路燈供電，是一種科技含量較高的綠色路燈照明型式。該方式最突出的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能、環(huán)保，同時(shí)不需要敷設(shè)電纜管線和配置路燈供電設(shè)備，安裝施工方便，工作量小。路燈開關(guān)通過時(shí)控器感應(yīng)外接亮度變化來控制,不需要人工操作。這類型式的缺點(diǎn)是應(yīng)用范圍較窄，適用于次干道及以下道路的照明,不適用城市中心區(qū)的道路照明，設(shè)備周邊不能有遮擋，同時(shí)燈具維護(hù)頻繁。近年來，政府將大量資金投入到點(diǎn)亮新農(nóng)村工程項(xiàng)目中，使眾多鄉(xiāng)村道路的照明問題得到了解決，給農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)帶來實(shí)惠的同時(shí)也為太陽能照明開拓了市場空間，積累了工程經(jīng)驗(yàn)。

2.3 風(fēng)光互補(bǔ)路燈照明方式

風(fēng)光互補(bǔ)路燈可以在白天利用太陽能和風(fēng)能發(fā)電供電,而在晚上則可以通過風(fēng)能發(fā)電來供電，將風(fēng)能供電和太陽功能統(tǒng)一配合應(yīng)用起來，增強(qiáng)了供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。其缺點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高。

3 LED路燈的案例分析及其優(yōu)勢詳述

案例1:廈門島外某校園路擁有路燈130多盞，主要是保障校區(qū)的道路照明，學(xué)生晚修下課回宿舍照明以及校區(qū)的公共照明。新校區(qū)建成投入使用至今，路燈的照明時(shí)間在晚上18:00～5:00，每盞功率250 W。由于路燈安裝高度達(dá)9 m,增加維修的難度，需要使用笨重的升降平臺，多人推拉，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，且路燈故障頻繁(燈泡、鎮(zhèn)流器、電容、觸發(fā)器等燒壞)。鎮(zhèn)流器燒壞一般會對地短路引起開關(guān)跳閘，造成片區(qū)的道路斷電影響照明,學(xué)生出入活動不安全，故障的排除比較麻煩(要逐一拆線排查)。而LED路燈壽命長、重量輕、免維護(hù)正符合該校路燈的要求。經(jīng)過觀察、計(jì)算，提出申請，經(jīng)研究、討論決定采用LED路燈。

綜合比較結(jié)論，安裝新型環(huán)保、節(jié)能的LED路燈在該校區(qū)路燈的電費(fèi)上每年節(jié)約79 570-16 060=63 510(元)，比原有路燈用電費(fèi)減少了63 510元，節(jié)約電費(fèi)4倍，其次，在路燈更換工程上，經(jīng)測算與繼續(xù)在原壽命基礎(chǔ)上使用2年原鈉燈相比, LED燈更換工程可節(jié)約72 020元;第三，由于高壓鈉燈的壽命在8 000 h(1年有4 015 h工作)，如果按路燈每天使用11 h計(jì)算，高壓鈉燈的壽命一般為2年，在2年以后置換率在80%以上，在該校區(qū)的現(xiàn)有路燈已使用2年，可見其故障之高、維修任務(wù)之艱巨，而LED路燈卻不同，一般壽命有6萬h，如果按每天使用11 h計(jì)算，壽命為15年，而且廠家保修3年。綜合LED的原理及特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，LED燈主要有以下六個(gè)方面的優(yōu)勢:

3.1 LED路燈與傳統(tǒng)高壓鈉燈路燈參數(shù)比較

從對比分析中可以得出，LED路燈作為一種固態(tài)冷光源，能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為光能，環(huán)境污染少、耗能低，同時(shí)具有較高的光效和壽命。

3.2 LED燈的發(fā)光效率高，燈具反射損失低

LED燈發(fā)出的光大部分無須經(jīng)過反射即可到達(dá)被照射物體，最大限度地發(fā)出光能，這能夠有效提高燈具效率，在同等照度下，LED實(shí)際消耗的電能更低。以168 W的LED路燈為例，它的初始光通量為19 200 lm，由于LED是單向性發(fā)光，燈具效率較高，透鏡損失10%，燈具損失10%后，整體燈具的光通量為15 900 lm，燈具總功率為215 W，所以該LED路燈的燈具光效為74 lm/W。

鈉光源的光效一般是90～140 lm/W，但是因?yàn)槭?60°發(fā)光，應(yīng)用到需要照射方向的光較少，只有30%，因此必須通過反射部分非照射方向的光以達(dá)到更高的光的利用，并且光譜中很多光起不到照明作用，例如紫外、紅光、黃光等。由于燈具設(shè)計(jì)的缺陷以及成本限制的原因，鈉燈燈具效率一般在40%～45%之間變化。例如,在使用中，光源功率250 W鈉燈其初始光通量為30 000 lm，但燈具光通量僅僅達(dá)到13 500 lm，即250 W鈉燈實(shí)際功率只有300 W，燈具光效為45 lm/W，光的利用率較低。

3.3 LED燈為恒流驅(qū)動，不受電網(wǎng)波動影響

LED（Light Emitting Diode）即發(fā)光二極管，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，它沒有燃燒的燈絲和電離的氣體,大多為恒流驅(qū)動，這與傳統(tǒng)光源是不同的。

3.4 LED燈壽命長，維護(hù)費(fèi)用少

LED燈壽命長，耐沖擊震動，不易碎，所需維護(hù)費(fèi)用少。高壓鈉燈與LED路燈工作10年的使用費(fèi)用比較（以一盞燈為例），由表1可以看出。

表1 LED路燈與高壓鈉燈的使用費(fèi)用比較

由于LED燈的使用壽命長,在使用維護(hù)方面可以進(jìn)一步節(jié)約成本。LED路燈價(jià)格方面，目前已有廠家克服了高成本，14 000 lm的路燈，成本可以控制在2 000元以內(nèi)。

3.5 LED路燈不含鉛、汞等污染元素，對環(huán)境沒有污染

高壓鈉燈等氣體放電光源的工作原理是電弧的高溫作用激發(fā)液鈉汞氣發(fā)光，氣體放電光源在生產(chǎn)過程中會對環(huán)境造成汞污染，即使是光源失效后在廢品處理過程中也會產(chǎn)生汞污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自工業(yè)革命以來，地球大氣環(huán)境的汞含量上升了400多倍,土壤、地下水、大氣被污染后，對人類和動植物產(chǎn)生了巨大的威脅，而LED路燈則不存在這些問題。

3.6 LED路燈產(chǎn)品多樣化

LED產(chǎn)品一般為模塊化設(shè)計(jì),有多種組合形式，每個(gè)模塊是一個(gè)獨(dú)立的光源且可互換，可任意組合成不同功率及亮度需求的產(chǎn)品，并且局部故障不影響整個(gè)燈具的正常工作，方便拆卸及維護(hù)。另外，目前某些LED產(chǎn)品采用燈管式設(shè)計(jì)，可直接替換現(xiàn)有的路燈燈管，無需更換燈具外殼，節(jié)約燈具成本。

4 LED路燈發(fā)展中遇到的問題

4.1 技術(shù)發(fā)展不均衡

LED產(chǎn)品國家還沒有明確標(biāo)準(zhǔn)要求，生產(chǎn)廠家都是按自己的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，產(chǎn)品燈型不能通用，質(zhì)量也相差甚遠(yuǎn)，給后期管理維護(hù)造成很大麻煩，維護(hù)與更換只能找對應(yīng)的生產(chǎn)廠家處理。雖然目前LED路燈處于大力普及推廣階段，但南北方對其技術(shù)掌握的程度相差很大，其核心技術(shù)仍然被南方幾個(gè)大型LED廠家掌控，北方廠家只能完成組裝任務(wù)。

4.2 價(jià)格成本和后期維護(hù)成本

LED路燈工程造價(jià)要高于高壓鈉燈價(jià)格4倍以上，雖然比較節(jié)能但成本懸殊還是比較大。通過實(shí)例計(jì)算可以得出:采用130 W的LED路燈與250 W的高壓鈉燈在使用2年后成本與用電基本持平但在理論上LED路燈光效高、壽命長的特點(diǎn)若能夠充分發(fā)揮，其節(jié)約的電費(fèi)及其后期維護(hù)費(fèi)可以彌補(bǔ)成本差價(jià)。由此可見，其后期的使用成本會遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于高壓鈉燈。

5 結(jié)語

在當(dāng)前資源緊缺的大環(huán)境下，節(jié)能環(huán)保成為人類發(fā)展的共識,LED照明具有功率低、耗電量少、契合國家環(huán)保節(jié)能政策、輻射污染小、更具人性化、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn),這使LED照明在道路照明領(lǐng)域有著