LED路灯改造专项方案.doc

LED
路
灯
节
能
改
造
方
案
介
绍
二O一二年五月

一、 背景
伴随世界能源危机加剧，各国全部在寻求处理能源危机措施。一条道路是寻求新能源和可再生能源利用；另一条是寻求新节能技术，降低能源消耗，提升能源利用效率。
在过去一百多年中，照明光源经历了三个关键阶段：白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯（HID），现在在照明界含有宽广发展前景LED光源被称为第四代光源。LED作为新兴一个光源，含有寿命长、发光效率高、功耗低、开启时间短、显色指数高、工作温度低、结构牢靠、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新一代光源。而且LED光源可实现无汞化生产,对环境保护一样含相关键意义。用半导体LED作为光源固态照明灯，将会逐步替换传统照明灯而进入多种应用领域。
现在，照明消耗约占整个电力消耗20%，大大降低照明用电是节省能源关键路径。LED正以其固用优越性吸引着世界眼光。美国，日本等国家及台湾地域对LED照明效益进行了估计，美国55%白炽灯、日光灯被LED替换，每十二个月可节省350亿美元电费，每十二个月可降低7.55亿吨二氧化碳排放量。日本100%白炽灯换成LED，可降低1-2座核电站发电量，每十二个月可节省10亿公升以上原油消耗。台湾地域25%白炽灯及100%日光灯被LED替换，每十二个月可节省110亿度电。LED照明灯还将会形成500亿美元巨大产业市场。 多年来国际上著名照明企业如飞利浦、欧司朗、GE等全部相继推出LED半导体照明计划，设置国家级关键试验室，投入巨款开发研究。争先占领LED照明领域最前沿。
中国有资料显示，每十二个月用于照明电力靠近2500亿度，其中若能有三分之一采取LED照明，每十二个月就能够节省800亿度电，基础上相当于一个三峡电站年发电量，对缓解中国日益严峻能源危机，电力紧缺将起到巨大主动作用。为此，中国专题成立了“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，推进中国LED产业健康发展。
二、 道路照明设计通常要求
根据《城市道路照明设计标准》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标。
下表为多个常规路灯部署方法相关指标
部署方法
灯具仰角
道路宽度
安装高度
H(m)
间距
S(m)
地面照度
照度均匀度
单侧部署
10-15
双向2车道
6
16-18
8/10
≥0.4
双向4车道
12
33-36
10/15
≥0.4
双侧交错部署
10-15
双向4车道
8
20-25
10/15
≥0.4
双向6车道
10
25-30
20/30
≥0.4
双向8车道
10
25-30
20/30
≥0.4
双侧对称部署
10-15
双向4车道
8
20-25
10/15
≥0.4
双向6车道
10
25-30
20/30
≥0.4
双向8车道
10
25-30
20/30
≥0.4
常规照明五种基础部署方法以下图所表示：

三、LED路灯在道路照明方面优势
用大功率LED灯用作道路照明，和传统高压钠灯相比有着无可比拟优点：
1. 发光机制不一样，因为LED是一个半导体器件，其有效寿命可达50000小时（即经过50000小时后，光衰小于30％），远远高于钠灯和金卤灯（它们寿命大约在1-15000小时）。
2. 因为LED是半导体材料，无灯丝及其它附加材料，所以它抗震性好。
3. LED光源照明灯显色指数可达成80以上，比较靠近于自然光，人眼在此情况下更易分辨事物，有利于行车安全；而高压钠灯显色指数只有20-30。
4. 传统气体放电灯如高压钠灯在开启时有一个预热过程，既浪费能源又不利于智能化控制； LED路灯因为在光源方面有本质上区分，不存在“开启时间”问题，加电可立即正常工作，能够很方便实现智能化节能控制。
5. 因为传统路灯光源全部是采取汞蒸汽机制来发光，所以，废旧光源处理也是现在全世界亟待处理问题，同时，传统光源发光机制决定了它会发出对人体有害紫外线。 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，所以，是环境保护光源。
6．在光学系统内，传统路灯光源是全向发光，有二分之一光线是需经过反射器反射出来，而反射器是要吸收部分光线，所以光线损失比较大。因为LED是单向 发光，光线利用率比传统路灯高。
7. 传统路灯配光曲线是由反射器决定，所以含有一定不足，而LED光源是一个分布式光源，能够经过各个电光源设计，使灯具光源呈理想蝙蝠翼形，经过合理控制光分布，使路面光斑呈矩形，在有效照射范围内，取得较高 照度均匀度。
8. 更完善自动控制（选配）: 可依据不一样时间段需要设定不一样亮度，愈加提升节能效果。如晚上7时亮时是200W，到了午夜12点人少时，亮度 自动调整为100W,其中还能够省电60W。
现在道明照明设计中，灯距通常是灯高3倍，而灯高通常等同于道路路宽，依据几何三角关系能够计算出照明灯具配光角度应该为C0/180方向约140度，C90/270方向约80度。

示意图
依据现在交通照设计标准，道路方向路灯间距通常是3倍于灯高，因为常规光源配光曲线关系造成有些光源无法照明黑暗地带。这不仅造成能源浪费，也给夜间行驶带来很大不便，产生安全隐患。

常规路灯轻易形成部分黑暗地带、阴影。
经过特殊光形设计LED应用在路灯灯具上，能够使灯具发光角度发生偏移，提升了路边照明利用率;依据矩形长宽比能够产生长宽比为2:1光斑，这么相邻光斑之间则不会出现阴影，能够在路面上形成一条明亮照度均匀光带，所以更符合现在交通道路照明设计，不需要提升灯杆高度即可满足足够宽照射范围，而且还提升了灯具照明效率，降低了道路照明功率密度 ，从而真正达成节能及绿色环境保护。

采取特殊光学设计LED路灯形成照明光带，照度均匀，无阴影

四、 采取LED路灯实际测试指标
1、以某系列LED路灯为例，在不一样布灯方法下，实测数据以下表：
部署方法
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路灯替换高压钠灯，照明效果完全能够达成《城市道路照明设计标准》要求。同时，因为LED路灯配光曲线是理想蝙蝠翼形，使得道路路面照度均匀度大于一般高压钠灯，起到了很好诱导作用。
2、采取200w LED路灯模拟
1.单向2车道单侧部署带人行道：
渲染效果图

2.标准双向4车道双侧对称部署：

渲染效果图

五、LED路灯和传统路灯产品性能对比分析

六、采取LED路灯节能减排社会效益
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、每瓦直接抵达路面光通量
40%直接抵达路面，44lm
80%直接抵达路面，80lm
3、经反射抵达路面光通量
60%经反射后再抵达路面，反射器反射效率40%， 110×0.6×0.4＝26.4Lm
20%经反射后再抵达路面，反射器反射效率40%， 100×0.2×0.4＝8Lm
4、实际抵达路面光通量
44+26.4=70.4Lm
80+8=88Lm
5、按中间视觉效果，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、次干道照明部署，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、天天点灯10小时，计算年用电量（KWh）
1022KWh
492.75KWh
10、每盏节电（KWh）/节费（元）
0
5292.5KWh/5292.5元
11、每盏灯折合节煤/减排： 耗煤：0.396Kg/KWh 排放：CO2 0.175Kg/KWh
0
节煤2095.83Kg 减排CO2 926.2Kg
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，采取200WLED路灯（实际消耗功率227w）替换原有400W高压钠灯（实际消耗445w），天天按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路灯在使用阶段每十二个月能够节省约35.5万元
年灯管维护费用（万元）
11.1
0
年使用费用累计（万元）
83.22
36.72
5年多种费用累计（万元）
416．1
183.6
使用5年，总共能够节省约177.5万元

因为在满足路灯地面照度要求下，LED路灯比传统路灯节电60％以上，所以对路灯电缆和路灯变压器负荷要求也对应降低，如为新建道路，投资效益比原有路灯改造会更为显著，关键表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，我们能够得出以下结论：
按一个城市5万盏路灯计算，用LED路灯改造传统路灯，可节省3亿元电费，平均每十二个月可节省3000万电费，假如在建设阶段采取LED路灯，节省投资费用则更为可观。
现在，照明耗电量约占整个社会用电量20%。假如用LED替换传统光源，可降低照明用电50％以上，在当今社会提倡节能降耗4％目标中发挥巨大作用。
根据中国火力发电396克/KWh标准煤耗计算，每盏LED路灯节电5694KWh，可节省电煤2254.8千克。
根据中国火力发电每KWh排放175.4g二氧化碳和8g二氧化硫计算，每盏LED路灯可降低二氧化碳排放998.7千克，降低二氧化硫排放45.6千克。
所以，采取LED路灯替换传统路灯，不仅有巨大经济效益，同时还有巨大社会效益和环境保护效益，功夫在当秋，利在万世！
八、LED路灯实景图

图一 图二