LED路灯改造方案.docx

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LED路灯改造方案

LED路灯改造方案

LED

路

灯

节

能

改

造

方

案

介

绍

二O一二年五月

一、背景

随着世界能源危机的加剧，各国都在寻求解决能源危机的办法。

一条道路是寻求新能源和可再生能源的利用；另一条是寻求新的节能技术，降低能源的消耗，提高能源的利用效率。

在过去的一百多年中，照明光源经历了三个重要的阶段：

白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯（HID），如今在照明界具有广阔发展前景的LED光源被称为第四代光源。

LED作为新兴的一种光源，具有寿命长、发光效率高、功耗低、启动时间短、显色指数高、工作温度低、结构牢固、不怕震动、方向性好、工作电压低、无紫外辐射、重量轻等显著特点，是世界上最有发展潜力的新一代光源。

而且LED光源可实现无汞化生产,对环境保护同样具有重要意义。

用半导体LED作为光源的固态照明灯，将会逐渐取代传统的照明灯而进入各种应用领域。

目前，照明消耗约占整个电力消耗的20%，大大降低照明用电是节省能源的重要途径。

LED正以其固用的优越性吸引着世界的目光。

美国，日本等国家及台湾地区对LED照明效益进行了预测，美国55%的白炽灯、日光灯被LED取代，每年可节省350亿美元电费，每年可减少7.55亿吨二氧化碳排放量。

日本100%的白炽灯换成LED，可减少1-2座核电站发电量，每年可节省10亿公升以上原油消耗。

台湾地区25%的白炽灯及100%日光灯被LED取代，每年可节省110亿度电。

LED照明灯还将会形成500亿美元的巨大产业市场。

近年来国际上著名的照明公司如飞利浦、欧司朗、GE等都相继推出LED半导体照明计划，设立国家级重点实验室，投入巨资开发研究。

争先占领LED照明领域的最前沿。

我国有资料显示，每年用于照明的电力接近2500亿度，其中若能有三分之一采用LED照明，每年就可以节约800亿度电，基本上相当于一个三峡电站的年发电量，对缓解我国日益严峻的能源危机，电力紧缺将起到巨大的积极作用。

为此，我国专项成立了“国家半导体照明委员会”，出台了国家半导体照明工程计划,建立LED产业化基地，推动我国LED产业的健康发展。

二、道路照明设计一般要求

按照《城市道路照明设计标准》的要求，机动车交通道路照明应以路面平均亮度（或路面平均照度）、路面亮度均匀度和纵向均匀度（或路面照度均匀度）、眩光限制、环境比和诱导性为评价指标。

人行道路及小区照明应以路面平均照度、路面最小照度和垂直照度为评价指

由于LED是半导体材料，无灯丝及其它附加材料，因此它的抗震性好。

1.LED光源照明灯的显色指数可达到80以上，比较接近于自然光，人眼在此情况下更易辨别事物，有利于的行车安全；而高压钠灯的显色指数只有20-30。

2.传统的气体放电灯如高压钠灯在启动时有一个预热过程，既浪费能源又不利于智能化控制；LED路灯由于在光源方面有本质上的区别，不存在“启动时间”的问题，加电可立即正常工作，能够非常方便的实现智能化节能控制。

3.由于传统的路灯光源都是采用汞蒸汽的机制来发光，因此，废旧光源的处理也是目前全世界亟待解决的问题，同时，传统光源的发光机制决定了它会发出对人体有害的紫外线。

LED光源是固态照明，没有有害物质如汞等元素，也不会发出紫外线，因此，是环保的光源。

6．在光学系统内，传统的路灯光源是全向发光，有一半的光线是需通过反射器反射出来的，而反射器是要吸收部分光线的，因此光线损失比较大。

由于LED是单向发光，光线的利用率比传统的路灯高。

7.传统路灯的配光曲线是由反射器决定的，因此具有一定的局限性，而LED光源是一种分布式光源，可以通过各个电光源的设计，使灯具光源呈理想的蝙蝠翼形，通过合理控制光的分布，使路面光斑呈矩形，在有效的照射范围内，获得较高的照度均匀度。

8.更完善的自动控制（选配）:

可根据不同时间段的需要设定不同的亮度，更加提高节能的效果。

如晚上7时亮时是200W，到了半夜12点人少时，亮度自动调节为100W,其中还可以省电60W。

现在的道明照明设计中，灯距一般是灯高的3倍，而灯高一般等同于道路的路宽，根据几何三角关系可以计算出照明灯具的配光角度应当为C0/180方向约140度，C90/270方向约80度。

示意图

依照现在的交通照设计标准，道路方向路灯间距一般是3倍于灯高，由于常规光源的配光曲线的关系造成有些光源无法照明的黑暗地带。

这不仅造成能源的浪费，也给夜间行驶带来很大的不便，产生安全隐患。

常规路灯容易形成部分黑暗地带、阴影。

通过特殊光形设计的LED应用在路灯灯具上，可以使灯具的发光角度发生偏移，提升了路边的照明利用率;根据矩形的长宽比可以产生长宽比为2:

1的光斑，这样相邻的光斑之间则不会出现阴影，可以在路面上形成一条明亮的照度均匀的光带，因而更符合现在的交通道路的照明设计，不需要提高灯杆高度即可满足足够宽的照射范围，而且还提高了灯具的照明效率，降低了道路的照明功率密度，从而真正达到节能及绿色环保。

采用特殊光学设计的LED路灯形成的照明光带，照度均匀，无阴影

四、采用LED路灯的实际测试指标

1、以某系列LED路灯为例，在不同布灯方式下，实测数据如下表：

布置方式

道路宽度

安装高度H（m）

灯具型号

间距

S（m）

地面平均

照度

照度均匀度

双侧布灯

双向8车道

12

200W

30

24

0.7

从实测数据可知，用LED路灯代替高压钠灯，照明效果完全可以达到《城市道路照明设计标准》的要求。

同时，由于LED路灯的配光曲线是理想的蝙蝠翼形，使得道路路面照度均匀度大于普通的高压钠灯，起到了很好的诱导作用。

2、采用200wLED路灯的模拟

1.单向2车道单侧布置带人行道：

渲染效果图

2.标准双向4车道双侧对称布置：

渲染效果图

五、LED路灯与传统路灯产品性能对比分析

六、采用LED路灯的节能减排社会效益

在满足道路照明较高标准情况下

路灯节能减排对比表

传统路灯

LED路灯

1、单个光源理想光效

110lm/W

100lm/W

2、每瓦直接到达路面的光通量

40%直接到达路面，44lm

80%直接到达路面，80lm

3、经反射到达路面的光通量

60%经反射后再到达路面，反射器反射效率40%，110×0.6×0.4＝26.4Lm

20%经反射后再到达路面，反射器反射效率40%，100×0.2×0.4＝8Lm

4、实际到达路面的光通量

44+26.4=70.4Lm

80+8=88Lm

5、按中间视觉的效果，LED应乘2.5系数，折算有效视觉光通量

70.4Lm

88×2.5＝220Lm

6、按产生5000Lm照明效果，所需消耗电功率

P=5000/70.4≈71W

P=5000/220≈22.7W

7、节能效果，按百分比计算

0%

节能68%

8、次干道照明布置，常规路灯品种

标称250W，实际消耗功率280W

标称120W，实际消耗功率135W

9、每天点灯10小时，计算年用电量（KWh）

1022KWh

492.75KWh

10、每盏10年节电（KWh）/节费（元）

0

5292.5KWh/5292.5元

11、每盏灯10年折合节煤/减排：

耗煤：

0.396Kg/KWh排放：

CO20.175Kg/KWh

0

节煤2095.83Kg减排CO2926.2Kg

七、节能效益分析

（1）双向6车道照明推荐方案

双侧对称布灯，以17长道路，灯杆间距30米，灯杆高度12米，双向共布198盏路灯，采用200WLED路灯（实际消耗功率227w）代替原有的400W高压钠灯（实际消耗445w），每天按10小时点亮计算：

方案

项目

400w高压钠灯

200wLED路灯

备注

年用电量（万度）

180.3

91.8

年用电费用（万元）

72.12

36.72

LED路灯在使用阶段每一年可以节省约35.5万元

年灯管维护费用（万元）

11.1

0

年使用费用合计（万元）

83.22

36.72

5年各种费用合计（万元）

416．1

183.6

使用5年，总共可以节省约177.5万元

由于在满足路灯地面照度的要求下，LED路灯比传统路灯节电60％以上，因此对路灯电缆以及路灯变压器的负荷要求也相应降低，如为新建道路，投资效益比原有路灯改造会更为显著，主要体现在电缆费用及变压器投资费用可大大降低。

综合以上分析，我们可以得出如下结论：

按一个城市5万盏路灯计算，用LED路灯改造传统路灯，10年可节约3亿元电费，平均每年可节约3000万电费，如果在建设阶段采用LED路灯，节省投资费用则更为可观。

目前，照明耗电量约占整个社会用电量的20%。

如果用LED代替传统光源，可降低照明用电50％以上，在当今社会提倡的节能降耗4％的目标中发挥巨大的作用。

按照我国火力发电396克/KWh的标准煤耗计算，每盏LED路灯10年节电5694KWh，可节约电煤2254.8公斤。

按照我国火力发电每KWh排放175.4g二氧化碳和8g二氧化硫计算，每盏LED路灯10年可减少二氧化碳排放998.7公斤，减少二氧化硫排放45.6公斤。

因此，采用LED路灯替换传统路灯，不但有巨大的经济效益，同时还有巨大的社会效益和环保效益，功夫在当秋，利在万世！

八、LED路灯实景图

图一图二