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1、LED路燈節能改造方案介紹一、 背景隨著世界能源危機的加劇，各國都在尋求解決能源危機的辦法。一條道路是尋求新能源和可再生能源的利用；另一條是尋求新的節能技術，降低能源的消耗，提高能源的利用效率。 在過去的一百多年中，照明光源經歷了三個重要的階段：白熾燈、熒光燈、高強度氣體放電燈（HID），如今在照明界具有廣闊發展前景的LED光源被稱為第四代光源。LED作為新興的一種光源，具有壽命長、發光效率高、功耗低、啟動時間短、顯色指數高、工作溫度低、結構牢固、不怕震動、方向性好、工作電壓低、無紫外輻射、重量輕等顯著特點，是世界上最有發展潛力的新一代光源。而且LED光源可實現無汞化生產,對環境保護同樣具有重2、要意義。用半導體LED作為光源的固態照明燈，將會逐漸取代傳統的照明燈而進入各種應用領域。 目前，照明消耗約占整個電力消耗的20%，大大降低照明用電是節省能源的重要途徑。LED正以其固用的優越性吸引著世界的目光。美國，日本等國家及臺灣地區對LED照明效益進行了預測，美國55%的白熾燈、日光燈被LED取代，每年可節省350億美元電費，每年可減少7.55億噸二氧化碳排放量。日本100%的白熾燈換成LED，可減少1-2座核電站發電量，每年可節省10億公升以上原油消耗。臺灣地區25%的白熾燈及100%日光燈被LED取代，每年可節省110億度電。LED照明燈還將會形成500億美元的巨大產業市場。 近年來國3、際上著名的照明公司如飛利浦、歐司朗、GE等都相繼推出LED半導體照明計劃，設立國家級重點實驗室，投入巨資開發研究。爭先占領LED照明領域的最前沿。我國有資料顯示，每年用于照明的電力接近2500億度，其中若能有三分之一采用LED照明，每年就可以節約800億度電，基本上相當于一個三峽電站的年發電量，對緩解我國日益嚴峻的能源危機，電力緊缺將起到巨大的積極作用。為此，我國專項成立了“國家半導體照明委員會”，出臺了國家半導體照明工程計劃,建立LED產業化基地，推動我國LED產業的健康發展。二、 道路照明設計一般要求按照城市道路照明設計標準的要求，機動車交通道路照明應以路面平均亮度（或路面平均照度）、路面4、亮度均勻度和縱向均勻度（或路面照度均勻度）、眩光限制、環境比和誘導性為評價指標。人行道路及小區照明應以路面平均照度、路面最小照度和垂直照度為評價指標。下表為幾種常規路燈布置方式的相關指標布置方式燈具仰角道路寬度安裝高度H(m)間距S(m)地面照度照度均勻度單側布置10-15雙向2車道616-188/100.4雙向4車道1233-3610/150.4雙側交錯布置10-15雙向4車道820-2510/150.4雙向6車道1025-3020/300.4雙向8車道1025-3020/300.4雙側對稱布置10-15雙向4車道820-2510/150.4雙向6車道1025-3020/300.4雙向8車道5、1025-3020/300.4常規照明的五種基本布置方式如下圖所示：三、LED路燈在道路照明方面的優勢用大功率LED燈用作道路照明，與傳統高壓鈉燈相比有著無可比擬的優點：1. 發光機制不同，由于LED是一種半導體器件，其有效壽命可達50000小時（即經過50000小時后，光衰小于30），遠遠高于鈉燈以及金鹵燈（它們的壽命大概在12000-15000小時）。2. 由于LED是半導體材料，無燈絲及其它附加材料，因此它的抗震性好。3. LED光源照明燈的顯色指數可達到80以上，比較接近于自然光，人眼在此情況下更易辨別事物，有利于的行車安全；而高壓鈉燈的顯色指數只有20-30。4. 傳統的氣體放電燈如6、高壓鈉燈在啟動時有一個預熱過程，既浪費能源又不利于智能化控制； LED路燈由于在光源方面有本質上的區別，不存在“啟動時間”的問題，加電可立即正常工作，能夠非常方便的實現智能化節能控制。5. 由于傳統的路燈光源都是采用汞蒸汽的機制來發光，因此，廢舊光源的處理也是目前全世界亟待解決的問題，同時，傳統光源的發光機制決定了它會發出對人體有害的紫外線。 LED光源是固態照明，沒有有害物質如汞等元素，也不會發出紫外線，因此，是環保的光源。6在光學系統內，傳統的路燈光源是全向發光，有一半的光線是需通過反射器反射出來的，而反射器是要吸收部分光線的，因此光線損失比較大。由于LED是單向發光，光線的利用率比傳統的7、路燈高。7. 傳統路燈的配光曲線是由反射器決定的，因此具有一定的局限性，而LED光源是一種分布式光源，可以通過各個電光源的設計，使燈具光源呈理想的蝙蝠翼形，通過合理控制光的分布，使路面光斑呈矩形，在有效的照射范圍內，獲得較高的照度均勻度。8. 更完善的自動控制（選配）: 可根據不同時間段的需要設定不同的亮度，更加提高節能的效果。如晚上7時亮時是200W，到了半夜12點人少時，亮度自動調節為100W,其中還可以省電60W。現在的道明照明設計中，燈距一般是燈高的3倍，而燈高一般等同于道路的路寬，根據幾何三角關系可以計算出照明燈具的配光角度應當為C0/180方向約140度，C90/270方向約80度8、。示意圖依照現在的交通照設計標準，道路方向路燈間距一般是3倍于燈高，由于常規光源的配光曲線的關系造成有些光源無法照明的黑暗地帶。這不僅造成能源的浪費，也給夜間行駛帶來很大的不便，產生安全隱患。常規路燈容易形成部分黑暗地帶、陰影。通過特殊光形設計的LED應用在路燈燈具上，可以使燈具的發光角度發生偏移，提升了路邊的照明利用率;根據矩形的長寬比可以產生長寬比為2:1的光斑，這樣相鄰的光斑之間則不會出現陰影，可以在路面上形成一條明亮的照度均勻的光帶，因而更符合現在的交通道路的照明設計，不需要提高燈桿高度即可滿足足夠寬的照射范圍，而且還提高了燈具的照明效率，降低了道路的照明功率密度 ，從而真正達到節能及9、綠色環保。采用特殊光學設計的LED路燈形成的照明光帶，照度均勻，無陰影四、 采用LED路燈的實際測試指標1、以某系列LED路燈為例，在不同布燈方式下，實測數據如下表： 布置方式道路寬度安裝高度H(m)燈具型號間距S(m)地面平均照度照度均勻度雙側布燈雙向8車道12200W30240.7從實測數據可知，用LED路燈代替高壓鈉燈，照明效果完全可以達到城市道路照明設計標準的要求。同時，由于LED路燈的配光曲線是理想的蝙蝠翼形，使得道路路面照度均勻度大于普通的高壓鈉燈，起到了很好的誘導作用。2、采用200w LED路燈的模擬1.單向2車道單側布置帶人行道：渲染效果圖 2.標準雙向4車道雙側對稱布置：渲10、染效果圖五、LED路燈與傳統路燈產品性能對比分析六、采用LED路燈的節能減排社會效益在滿足道路照明較高標準情況下路燈節能減排對比表 傳統路燈LED路燈1、單個光源理想光效110lm/W100lm/W2、每瓦直接到達路面的光通量40%直接到達路面，44lm80%直接到達路面，80lm3、經反射到達路面的光通量60%經反射后再到達路面，反射器反射效率40%， 1100.60.426.4Lm 20%經反射后再到達路面，反射器反射效率40%， 1000.20.48Lm4、實際到達路面的光通量44+26.4=70.4Lm80+8=88Lm5、按中間視覺的效果，LED應乘2.5系數，折算有效視覺光通量7011、.4Lm882.5220Lm6、按產生5000Lm照明效果，所需消耗電功率P=5000/70.471WP=5000/22022.7W7、節能效果，按百分比計算0%節能68%8、次干道照明布置，常規路燈品種標稱250W，實際消耗功率280W標稱120W，實際消耗功率135W9、每天點燈10小時，計算年用電量（KWh）1022KWh492.75KWh10、每盞10年節電（KWh）/節費（元）05292.5KWh/5292.5元11、每盞燈10年折合節煤/減排： 耗煤：0.396Kg/KWh 排放：CO2 0.175Kg/KWh0節煤2095.83Kg 減排CO2 926.2Kg七、節能效益分析（112、）雙向6車道照明推薦方案雙側對稱布燈，以17長道路，燈桿間距30米，燈桿高度12米，雙向共布198盞路燈，采用200WLED路燈（實際消耗功率227w）代替原有的400W高壓鈉燈（實際消耗445w），每天按10小時點亮計算：方案項目400w高壓鈉燈200wLED路燈備注年用電量（萬度）180.391.8年用電費用（萬元）72.1236.72LED路燈在使用階段每一年可以節省約35.5萬元年燈管維護費用（萬元）11.10年使用費用合計（萬元）83.2236.725年各種費用合計（萬元）4161183.6使用5年，總共可以節省約177.5萬元由于在滿足路燈地面照度的要求下，LED路燈比傳統路燈節電13、60以上，因此對路燈電纜以及路燈變壓器的負荷要求也相應降低，如為新建道路，投資效益比原有路燈改造會更為顯著，主要體現在電纜費用及變壓器投資費用可大大降低。綜合以上分析，我們可以得出如下結論：按一個城市5萬盞路燈計算，用LED路燈改造傳統路燈，10年可節約3億元電費，平均每年可節約3000萬電費，如果在建設階段采用LED路燈，節省投資費用則更為可觀。 目前，照明耗電量約占整個社會用電量的20%。如果用LED代替傳統光源，可降低照明用電50以上，在當今社會提倡的節能降耗4的目標中發揮巨大的作用。按照我國火力發電396克/KWh的標準煤耗計算，每盞LED路燈10年節電5694KWh，可節約電煤2254.8公斤。 按照我國火力發電每KWh排放175.4g二氧化碳和8g二氧化硫計算，每盞LED路燈10年可減少二氧化碳排放998.7公斤，減少二氧化硫排放45.6公斤。 因此，采用LED路燈替換傳統路燈，不但有巨大的經濟效益，同時還有巨大的社會效益和環保效益，功夫在當秋，利在萬世！八、LED路燈實景圖圖一 圖二