道路照明LED路灯节能改造设计方案

道路照明LED路灯节能改造设计方案

来源：网经新闻时间：2010-12-23 10:12 作者：华豫新能源

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道路照明LED灯节能改造设计方案

LED光源在照明领域的应用，是半导体发光材料技术高速发展及“绿色照明”概念逐步深入人心的产物。“绿色照明”是国外照明领域在上世纪 80 年代末提出的新概念，我国“绿色照明工程”的实施始于 1996 年。实现这一计划的重要步骤就是要发展和推广高效、节能照明器具，节约照明用电，减少环境及光污染，建立一个优质高效、经济舒适、安全可靠、有益环境的照明系统。

一、LED 光源的基本特征

１、发光效率高

LED 经过几十年的技术改良，其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为 1 2-24 流明／瓦，荧光灯 50 ～ 70 流明／瓦，钠灯 70 ～ 120 流明／瓦，大部分的耗电变成热量损耗。 LED 光效经改良后将达到达 50 ～ 200 流明／瓦，而且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。目前，世界各国均加紧提高 LED 光效方面的研究，在不远的将来其发光效率将有更大的提高。

２、耗电量少，节约能源

同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯泡的八分之一，荧光灯管的三分之一、日本估计，如采用光效比荧光灯还要高两倍的 LED 替代日本一半的白炽灯和荧光灯。每年可节约相当于 60 亿升原油。我国如三分之一的照明用电使用LED年节电1000亿度以上，相当于一个三峡发电站的发电量。

３、使用寿命长

LED平均寿命达5万小时，是白炽灯的5倍。可避免经常换灯之苦，大大的降低灯具的维护费用。

4、工作温度低

LED的工作温度可控制在70℃以下，冷光源，发热量低。

5、安全可靠性强

工作温度低可以安全触摸，光色柔和、无眩光，也便于安装维护。

6、反应速度快

通电即达正常亮度，无延时，无需等待。

7、单颗体积小

重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和振动，不易破碎。

8、绿色环保

LED全固体发光体，废旧物可以回收，不含汞、钠元素，绿色环保。

二、功率LED与现有产品、技术、装备的对比分析

大功率LED光源与传统光源比较，它以超长的使用寿命，便于协调控制，颜色纯正、光效率高、发热量低、抗震、耐冲击、无辐射、安全、可靠、环保将逐渐取代传统的照明光源。

1、光电转换率极高

大功率LED光源是低电压微电子产品，光电转换效率极高。普通白炽灯在光电转换时，它的光转换效率只有5%，而其它95%的能量均转换为热能无谓的消耗掉了。而LED半导体发光元件的光电转换效率在30%以上。测试同等亮度下，耗电仅是白炽灯的十分之一，荧光灯的三分之一，而寿命却是白炽灯的50倍，荧光灯的20倍，是继白炽灯、荧光灯、气体放电灯之后的第四代照明产品。单颗大功率超高亮度LED的问世，使LED应用领域跨至高效率照明光源市场成为可能，将是人类继爱迪生发明白炽灯泡后的又一次革命，必将对日益严重的全球性能源危机起到缓解作用。

2、光的利用率高

传统路灯光源的发光角度为360度，光源发出的光有一半以上需要通过反射照射到地面，光的利用率不高，灯具出光效率低，通常不到70%。而LED的发光角度通常情况下<180度，而且LED光源可以根据需要设计成定向发光的光源，光源发射出的光可以直接打到地面，光源发出的光几乎均可有效利用，灯具出光效率高，在设计合理的情况下，灯具的出光效率甚至能够达到90%以上。定向发光的LED照明灯具除了具有很高的出光效率外，路灯的光污染极小，对城市居民和夜行动物的影响较小。

3、最适应人眼的视觉感受

根据中间视觉理论的原理，LED光源比现有道路使用的高压钠灯有很多优势。在周围环境明暗变化时，人眼的感觉状态也随之变化，在亮度大于3cd.m-2的明亮环境下，人眼的瞳孔较小，是中心视觉，能分辨物体的细节，也有色彩的感觉，这是明视觉；当亮度小于0. 001cd m-2时是暗视觉的情况，在暗视觉下，虽然能看到物体的大致形状，但不能分辨细节，也不能分辨颜色；介于明视觉和暗视觉之间的状态称为中间视觉，汽车驾驶员夜间行驶时就处于这一视觉状态。光通量是一个明视觉概念，根据最新研究，在中间视觉状态人眼对LE D光源光谱的感觉比高压钠灯光谱更加灵敏。通常在中间视觉状态下，在达到同样的照明效果情况下，不同光源的光通量需要一定的修正系数：LED光源的系数为1.6左右，而高压钠灯的系数为0.67左右。举例来讲，如果高压钠灯的测试光效为100lm/W, 那么他的实际照明时的等效光效只有67lm/W；而如果LED光源的测试光能效果。效为60lm/W, 而实际照明的等效光效可达96lm/W。从这个计算中可知，单从光通量方面来讲，目前的LED路灯已经具备了节能效果。

4、显象指数高

现有道路使用的高压钠灯的显色指数<30，而LED路灯的显色指数基本上在80以上。光源的显色指数与照度一起决定环境的视觉清晰度。研究表明，在照度和显色指数之间存在一种平衡关系。从广泛的实验中得到的结果是：用显色指数Ra>90的灯照明办公室，就其外观的满意程度来说，要比用显色指数低的灯（Ra<60）照明的办公室，照度值可降低25%以上。应该尽可能选用有最佳显色指数和发光效率高的光源采用适当的照度，以便以最小的能量费用获得良好的视觉外观效果。

5、初始照度设计低

由于LED照明灯具的寿命是传统照明灯具的5到10倍；通常，在道路照明设计时，根据光源的光衰和灯具污染状况，道路照明通常有一个维护系数，国标规定为0.65和0.7。例如现有路灯寿命较短，光衰较大，在三年使用期内为了达到正常照明效果，初始照度设计值为照度维持值除以该系数。因此，在同样照度维持值的情况下，传统路灯初始照度设计要求更高，灯具功率要求更大。而LED灯具在同样的使用周期内，光源几乎没有衰减；除考虑灯具污染带来的光衰外，初始照度与照度维持值基本相同，这样会进一步降低灯具的功率要求，进而达到节能效果。

6、电源使用效率高

电源效率方面，目前，普遍使用的高压钠灯镇流器的功率损失在20%，也就是说一个2 50W高压钠灯的实际功耗为300W。而LED路灯开关电源的效率可以做到90%以上，一个100W的LED路灯的实际功耗只有110W。从电源方面也体现了LED路灯的节能效果。

7、安全、可靠使用寿命长

LED是利用固体半导体芯片作为发光材料做成的发光器，低电压、发热量低、可触摸、可承受高强度机械冲击和振动，不易破碎，重量轻，便于安装维护。废旧物可回收，不含汞、纳元素，绿色环保，使用寿命长等诸多优势，是其它灯具无法相比的，也被业内人士称为“第四代照明光源。”

8、可适应各种复杂环境条件下的使用

不论是高温、高湿、高风沙、高污染环境、网络电压波动高的线路都可以安全放心使用