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对道路照明中应用LED路灯的探讨
对道路照明中应用LED路灯的探讨
文章就LED路灯的性能、管理、维护、标准等各方面分析了其在目前道路照明中的优点、存在不足和大规模应用的困难与前景。
前言
LED又称发光二极管,它们利用固体半导体芯片作为发光材料,当两端加上正向电压,半导体中的载流子发生复合,放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。
随着科技的不断进步,特别是近几年来,半导体材料应用技术的高速发展,LED在颜色种类、亮度和功率都发生了极大的变化。在城市室内外照明中发挥着传统光源无可比拟的作用,LED路灯在道路照明中的应用也越来越引起各方面的关注。与常规路灯光源相比有很多优势:
超长寿命:LED光源有人称它为长寿灯,意为永不熄灭的灯。固体冷光源,环氧树脂封装,灯体内也没有松动的部分,不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点,理论上使用寿命可达5万到10万小时,意味着每年工作4150个小时,可以有12-24年免维护的理论保障。比传统光源寿命长5-10倍。
绿色环保:光源中没有水银,没有污染;光谱中没有紫外线和红外线,而且废弃物可回收;低电压,可以安全触摸,属于典型的绿色照明光源。
节能:LED作为点光源,如果设计合理,很大程度上可以直接解决传统光源必须依靠光发射来解决的二次取光及光损耗问题。因其对光照射面可控,理论上可以做到在目标区域内完全均匀,能避免传统光源“灯下亮”现象中的光浪费,同时其技术进步空间很大,随着LED效率的快速提升,LED路灯在节能方面显示出了巨大的潜力,符合节能减排的guo jia政策。
应用案例分析
正因为LED拥有如此巨大的优点,似乎全世界的目光都聚焦在LED这个新型的光源上,被誉为21世纪的绿色照明产品,甚至人们预言未来会取代大部分传统光源。为此,我们在部分道路上安装了几款国内规模较大的几个厂家的LED路灯,对目前LED路灯能否在城市道路照明发挥应有的作用进行了试验。案例如下(所测试的LED灯具都经过了二次配光设计,连云港市07、08年初安装的未进行配光设计而只是将LED光源直接安装在常规路灯反射器上的LED路灯已淘汰):
海棠路(城市主干道)照度测量数据 (LED路灯安装时间:2009年9月19日,测试时间:2009年10月15日19:30):
25.6222217.511.67.76
25.625.623.515.512.99.78.2
18.11717.214.710.47.97.5
10.29.28.88.45.85.14.6
双侧布灯灯高10m 测量点距离 2.8m*2.8m 灯间距35m LED= 112W(实耗功率132W) Eav=13.51LX UE =0.34(沥青路面)
花果山(城市主干道)路灯照度测量数据(LED路灯安装时间:2008年12月 ,第一次测试时间为2008年12月底,第二次测试时间:2009年10月20日19:30 ):
23.721.717.613.08.96.34.63.42.7
22.920.215.211.37.65.63.83.12.6
18.216.913.810.47.55.443.22.4
16.214.2129.47.25.34.23.42.5
11.49.68.66.85.64.43.62.92.4
7.46.86.15.34.23.63.12.72.3
单侧布灯 沥青路面灯高12m 测量点距离 2m*2m 灯间距35m LED160W(实耗功率186W) 第一次测试时间为2008年12月底,Eav=10.3LX(原业主提供)第二次测试Eav=8.2LX UE=0.28 (表格为第二次测试数据)
公园南路(城市次干道)路灯照度测量数据(LED路灯安装时间:2009年6月2日,第一次测试时间:2009年6月17日19:45 ,第二次测试时间:2009年10月15日19:30):
29.429.529.230.330.527.8252320.618.213.213.714.317.5
27.827.72728.329.227.72421.221.919.718.31817.419.6
26.72625.526.326.125.521.618.719.519.220.520.22021.3
22.32221.722.5232421.218.620.118.720.520.519.721.3
19.31819.12122.1201916.617.617.519.118.318.418.7
15.214.812.413.413.413.513.512.812.314.115.514.61310.8
6.26.66.35.15.45.35.55.55.66.577.17.25.7
单侧布灯 混凝土路面灯高10m 测量点距离 1.3m*1.3m 灯间距35m LED175W(实耗功率210W) 第一次测试,Eav=22.12LX UE =0.51 第二次测试,Eav=21.59LX UE =0.50 (表格为第二次测试点数据)
从实测数据和现场可知:
1、LED的光衰还是比较大;
2、随着时间推移,LED灯具的配光有了很大的进步,但其光斑呈矩形,人行道兼顾很少, 有的存在灯下黑;
3、与高压钠灯相比,LED路灯的平均照度还是偏低;
从测试数据看,大功率LED的发展速度很快,配光设计越来越合理,光衰越来越小,但还存在一些问题,大功率LED路大规模应用于城市主次干道照明还存在着相当大的困难。
常规路灯与LED能路灯性价比
所谓性价比,全称是性能价格比,是一个性能与价格之间的比例关系,大家购买产品时,都会选择性价比高的产品购买。下面表1是常规照明与LED路灯之间的价格对比:
对比条 件支路,单侧布灯,间距30--35米,灯高10米,路宽20米,采用150W高压钠灯;LED路灯采用112W
常规路灯LED路灯
项目单价(元)项目 单价(元)
路灯灯头1500路灯灯头5500
十年电费4150*0.15*1.07*0.52*10=3463.6 十年电费4150*0.132*0.52*10=2848.58
维护费按江苏省平均150 /年 *10=1500元维护费4500+350*3=5550
合计6463.6元13898.58元
注:1、LED路灯报价由南京、扬州、广东LED灯具生产规模较大的厂商提供并综合;2、LED寿命取决于散热、封装、驱动电源及环境等各方面因素,寿命按40000?50000小时计算; 驱动电源的寿命按10000--20000小时计算。3、以10年为一个维修周期。4、LED路灯维护费:由更换灯具、驱动电源、返厂维修等相关设备维护费组成,包括机械费、人工费、辅材费、返修运费(按每件)、及备件分摊费用等。LED光源按10年寿命中每5年更换一半核算,驱动电源按350元/只(含运费)5、电费计算中,4150为每年亮灯时间;1.07为镇流器损耗;0.52为每度电价格
性能对比: 常规路灯理论照度计算为15000*0.7*0.65/32.5 *20=10.5LX,新灯实测14.1LX,均匀度0.41;LED灯实测平均13.5LX,均匀度0.34 ,与国标CJJ45?2006所规定的平均照度要求符合(目前新装LED路灯暂未测光衰),但目前两种灯具的价格与寿命周期费用相差太大。