市政照明中LED路燈的優勢及其問題初探

許建添

廈門海滄市政建設管理中心（361000）

市政照明中LED路燈的優勢及其問題初探

許建添

廈門海滄市政建設管理中心（361000）

當前世界經濟飛速發展，節能減排目前為我國基本國策，隨著LED技術的不斷發展，LED性價比不斷攀升，LED作為一種新光源，以其能耗低、發光效率高、體積小等優點逐漸引起人們的重視，筆者結合自己的工作經驗，主要介紹了LED在城市照明中的應用，并進一步提出LED路燈發展中遇到的問題，以供參考借鑒！

LED路燈；道路照明；節能；優勢

1 道路照明的應用

根據道路等級，選擇適宜的設計標準，合理地確定工程建設標準，其基本原則是以最低的工程投資來最大限度地達到節約能源的目的,與此同時，也要關注實用美觀性和生態環境保護的問題。

2 常規路燈照明型式

當前,我國應用較多的路燈照明包括風光互補、市電、太陽能這三種型式，三者各有特點和應用側重，總結概括如下:

2.1 市電路燈照明型式

市電路燈照明型式是當前我國各城市應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，被應用于多種標準的道路照明系統，其缺點是需要敷設電纜管線并配置路燈供電設備，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，不需要接入市網電，而是通過光電轉換將太陽能轉化為電能，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。該方式最突出的優點是節能、環保，同時不需要敷設電纜管線和配置路燈供電設備，安裝施工方便，工作量小。路燈開關通過時控器感應外接亮度變化來控制,不需要人工操作。這類型式的缺點是應用范圍較窄，適用于次干道及以下道路的照明,不適用城市中心區的道路照明，設備周邊不能有遮擋，同時燈具維護頻繁。近年來，政府將大量資金投入到點亮新農村工程項目中，使眾多鄉村道路的照明問題得到了解決，給農村偏遠地區帶來實惠的同時也為太陽能照明開拓了市場空間，積累了工程經驗。

2.3 風光互補路燈照明方式

風光互補路燈可以在白天利用太陽能和風能發電供電,而在晚上則可以通過風能發電來供電，將風能供電和太陽功能統一配合應用起來，增強了供電系統的可靠性和穩定性。其缺點是系統結構復雜，運行維護費用較高。

3 LED路燈的案例分析及其優勢詳述

案例1:廈門島外某校園路擁有路燈130多盞，主要是保障校區的道路照明，學生晚修下課回宿舍照明以及校區的公共照明。新校區建成投入使用至今，路燈的照明時間在晚上18:00～5:00，每盞功率250 W。由于路燈安裝高度達9 m,增加維修的難度，需要使用笨重的升降平臺，多人推拉，費時、費力，且路燈故障頻繁(燈泡、鎮流器、電容、觸發器等燒壞)。鎮流器燒壞一般會對地短路引起開關跳閘，造成片區的道路斷電影響照明,學生出入活動不安全，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、免維護正符合該校路燈的要求。經過觀察、計算，提出申請，經研究、討論決定采用LED路燈。

綜合比較結論，安裝新型環保、節能的LED路燈在該校區路燈的電費上每年節約79 570-16 060=63 510(元)，比原有路燈用電費減少了63 510元，節約電費4倍，其次，在路燈更換工程上，經測算與繼續在原壽命基礎上使用2年原鈉燈相比, LED燈更換工程可節約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，在該校區的現有路燈已使用2年，可見其故障之高、維修任務之艱巨，而LED路燈卻不同，一般壽命有6萬h，如果按每天使用11 h計算，壽命為15年，而且廠家保修3年。綜合LED的原理及特點，結合實際應用，LED燈主要有以下六個方面的優勢:

3.1 LED路燈與傳統高壓鈉燈路燈參數比較

從對比分析中可以得出，LED路燈作為一種固態冷光源，能夠將電能轉化為光能，環境污染少、耗能低，同時具有較高的光效和壽命。

3.2 LED燈的發光效率高，燈具反射損失低

LED燈發出的光大部分無須經過反射即可到達被照射物體，最大限度地發出光能，這能夠有效提高燈具效率，在同等照度下，LED實際消耗的電能更低。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，但是因為是360°發光，應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。由于燈具設計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到13 500 lm，即250 W鈉燈實際功率只有300 W，燈具光效為45 lm/W，光的利用率較低。

3.3 LED燈為恒流驅動，不受電網波動影響

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

3.4 LED燈壽命長，維護費用少

LED燈壽命長，耐沖擊震動，不易碎，所需維護費用少。高壓鈉燈與LED路燈工作10年的使用費用比較（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用比較

由于LED燈的使用壽命長,在使用維護方面可以進一步節約成本。LED路燈價格方面，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。

3.5 LED路燈不含鉛、汞等污染元素，對環境沒有污染

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液鈉汞氣發光，氣體放電光源在生產過程中會對環境造成汞污染，即使是光源失效后在廢品處理過程中也會產生汞污染。據統計，自工業革命以來，地球大氣環境的汞含量上升了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路燈產品多樣化

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

4 LED路燈發展中遇到的問題

4.1 技術發展不均衡

LED產品國家還沒有明確標準要求，生產廠家都是按自己的標準生產，產品燈型不能通用，質量也相差甚遠，給后期管理維護造成很大麻煩，維護與更換只能找對應的生產廠家處理。雖然目前LED路燈處于大力普及推廣階段，但南北方對其技術掌握的程度相差很大，其核心技術仍然被南方幾個大型LED廠家掌控，北方廠家只能完成組裝任務。

4.2 價格成本和后期維護成本

LED路燈工程造價要高于高壓鈉燈價格4倍以上，雖然比較節能但成本懸殊還是比較大。通過實例計算可以得出: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、壽命長的特點若能夠充分發揮，其節約的電費及其后期維護費可以彌補成本差價。由此可見，其后期的使用成本會遠遠低于高壓鈉燈。

5 結語

在當前資源緊缺的大環境下，節能環保成為人類發展的共識,LED照明具有功率低、耗電量少、契合國家環保節能政策、輻射污染小、更具人性化、穩定性好的優點,這使LED照明在道路照明領域有著