LED路灯替代传统灯具方案

LED路灯节能改造方案介绍二O一二年五月-1-一、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-2-标。下表为几种常规路灯布置方式的相关指标布置方式灯具仰角道路宽度双向2车道单侧布置10-15双向4车道双向4车道双侧交错布置10-15双向6车道双向8车道双向4车道双侧对称布置10-15双向6车道双向8车道安装高度H(m)6128101081010间距S(m)16-1833-3620-2525-3025-3020-2525-3025-30地面照度8/1010/1510/1520/3020/3010/1520/3020/30照度均匀度≥0.4≥0.4≥0.4≥0.4≥0.4≥0.4≥0.4≥0.4常规照明的五种基本布置方式如下图所示：三、LED路灯在道路照明方面的优势用大功率LED灯用作道路照明，与传统高压钠灯相比有着无可比拟的优点：1.发光机制不同，由于LED是一种半导体器件，其有效寿命可达50000小时（即经过50000小时后，光衰小于30％），远远高于钠灯以及金卤灯（它们的寿命大概在12000-15000小时）。2.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。3.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-3-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。4.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。5.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-4-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-5-四、采用LED路灯的实际测试指标1、以我公司的系列LED路灯为例，在不同布灯方式下，实测数据如下表：安装高度H(m)双侧布灯双向8车道12间距灯具型号200WS(m)30地面平均照度24布置方式道路宽度照度均匀度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-6--7-2.标准双向4车道双侧对称布置：渲染效果图-8-五、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1、单个光源理想光效2、每瓦直接到达路面的光通量110lm/W40%直接到达路面，44lmLED路灯100lm/W80%直接到达路面，80lm-9-3、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＝26.4Lm44+26.4=70.4Lm70.4LmP=5000/70.4≈71W0%20%经反射后再到达路面，反射器反射效率40%，100×0.2×0.4＝8Lm80+8=88Lm88×2.5＝220LmP=5000/220≈22.7W节能68%4、实际到达路面的光通量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6、按产生5000Lm照明效果，所需消耗电功率7、节能效果，按百分比计算8、次干道照明布置，常规路灯品种9、每天点灯10小时，计算年用电量（KWh）10、每盏10年节电（KWh）/节费（元）11、每盏灯10年折合节煤/减排：耗煤：0.396Kg/KWh排放：CO20.175Kg/KWh标称250W，实际消标称120W，实际消耗功耗功率280W率135W1022KWh00492.75KWh5292.5KWh/5292.5元节煤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：方案项目年用电量（万度）年用电费用（万元）年灯管维护费用（万元）年使用费用合计（万元）5年各种费用合计（万元）400w高压钠灯180.3180.311.1191.4957200wLED路灯91.891.8091.8459使用5年，总共可以节省约498万元LED路灯在使用阶段每一年可以节省约99.6万元备注-10-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路灯实景图图一图二-11-