市政照明中LED路灯的优势及其问题初探

时间：2024-08-31

许建添

厦门海沧市政建设管理中心（361000）

市政照明中LED路灯的优势及其问题初探

许建添

厦门海沧市政建设管理中心（361000）

当前世界经济飞速发展，节能减排目前为我国基本国策，随着LED技术的不断发展，LED性价比不断攀升，LED作为一种新光源，以其能耗低、发光效率高、体积小等优点逐渐引起人们的重视，笔者结合自己的工作经验，主要介绍了LED在城市照明中的应用，并进一步提出LED路灯发展中遇到的问题，以供参考借鉴！

LED路灯；道路照明；节能；优势

1 道路照明的应用

根据道路等级，选择适宜的设计标准，合理地确定工程建设标准，其基本原则是以最低的工程投资来最大限度地达到节约能源的目的,与此同时，也要关注实用美观性和生态环境保护的问题。

2 常规路灯照明型式

当前,我国应用较多的路灯照明包括风光互补、市电、太阳能这三种型式，三者各有特点和应用侧重，总结概括如下:

2.1 市电路灯照明型式

市电路灯照明型式是当前我国各城市应用较为广泛的一种照明方式，该方式照明效果好，方式灵活多样，灯具较易维护，被应用于多种标准的道路照明系统，其缺点是需要敷设电缆管线并配置路灯供电设备，施工及安装的工作量比较大。

2.2 太阳能路灯照明方式

太阳能路灯通过吸收太阳光，不需要接入市网电，而是通过光电转换将太阳能转化为电能，并与LED光源配合来为路灯供电，是一种科技含量较高的绿色路灯照明型式。该方式最突出的优点是节能、环保，同时不需要敷设电缆管线和配置路灯供电设备，安装施工方便，工作量小。路灯开关通过时控器感应外接亮度变化来控制,不需要人工操作。这类型式的缺点是应用范围较窄，适用于次干道及以下道路的照明,不适用城市中心区的道路照明，设备周边不能有遮挡，同时灯具维护频繁。近年来，政府将大量资金投入到点亮新农村工程项目中，使众多乡村道路的照明问题得到了解决，给农村偏远地区带来实惠的同时也为太阳能照明开拓了市场空间，积累了工程经验。

2.3 风光互补路灯照明方式

风光互补路灯可以在白天利用太阳能和风能发电供电,而在晚上则可以通过风能发电来供电，将风能供电和太阳功能统一配合应用起来，增强了供电系统的可靠性和稳定性。其缺点是系统结构复杂，运行维护费用较高。

3 LED路灯的案例分析及其优势详述

案例1:厦门岛外某校园路拥有路灯130多盏，主要是保障校区的道路照明，学生晚修下课回宿舍照明以及校区的公共照明。新校区建成投入使用至今，路灯的照明时间在晚上18:00～5:00，每盏功率250 W。由于路灯安装高度达9 m,增加维修的难度，需要使用笨重的升降平台，多人推拉，费时、费力，且路灯故障频繁(灯泡、镇流器、电容、触发器等烧坏)。镇流器烧坏一般会对地短路引起开关跳闸，造成片区的道路断电影响照明,学生出入活动不安全，故障的排除比较麻烦(要逐一拆线排查)。而LED路灯寿命长、重量轻、免维护正符合该校路灯的要求。经过观察、计算，提出申请，经研究、讨论决定采用LED路灯。

综合比较结论，安装新型环保、节能的LED路灯在该校区路灯的电费上每年节约79 570-16 060=63 510(元)，比原有路灯用电费减少了63 510元，节约电费4倍，其次，在路灯更换工程上，经测算与继续在原寿命基础上使用2年原钠灯相比, LED灯更换工程可节约72 020元;第三，由于高压钠灯的寿命在8 000 h(1年有4 015 h工作)，如果按路灯每天使用11 h计算，高压钠灯的寿命一般为2年，在2年以后置换率在80%以上，在该校区的现有路灯已使用2年，可见其故障之高、维修任务之艰巨，而LED路灯却不同，一般寿命有6万h，如果按每天使用11 h计算，寿命为15年，而且厂家保修3年。综合LED的原理及特点，结合实际应用，LED灯主要有以下六个方面的优势:

3.1 LED路灯与传统高压钠灯路灯参数比较

从对比分析中可以得出，LED路灯作为一种固态冷光源，能够将电能转化为光能，环境污染少、耗能低，同时具有较高的光效和寿命。

3.2 LED灯的发光效率高，灯具反射损失低

LED灯发出的光大部分无须经过反射即可到达被照射物体，最大限度地发出光能，这能够有效提高灯具效率，在同等照度下，LED实际消耗的电能更低。以168 W的LED路灯为例，它的初始光通量为19 200 lm，由于LED是单向性发光，灯具效率较高，透镜损失10%，灯具损失10%后，整体灯具的光通量为15 900 lm，灯具总功率为215 W，所以该LED路灯的灯具光效为74 lm/W。

钠光源的光效一般是90～140 lm/W，但是因为是360°发光，应用到需要照射方向的光较少，只有30%，因此必须通过反射部分非照射方向的光以达到更高的光的利用，并且光谱中很多光起不到照明作用，例如紫外、红光、黄光等。由于灯具设计的缺陷以及成本限制的原因，钠灯灯具效率一般在40%～45%之间变化。例如,在使用中，光源功率250 W钠灯其初始光通量为30 000 lm，但灯具光通量仅仅达到13 500 lm，即250 W钠灯实际功率只有300 W，灯具光效为45 lm/W，光的利用率较低。

3.3 LED灯为恒流驱动，不受电网波动影响

LED（Light Emitting Diode）即发光二极管，是一种半导体固体发光器件，它没有燃烧的灯丝和电离的气体,大多为恒流驱动，这与传统光源是不同的。

3.4 LED灯寿命长，维护费用少

LED灯寿命长，耐冲击震动，不易碎，所需维护费用少。高压钠灯与LED路灯工作10年的使用费用比较（以一盏灯为例），由表1可以看出。

表1 LED路灯与高压钠灯的使用费用比较

由于LED灯的使用寿命长,在使用维护方面可以进一步节约成本。LED路灯价格方面，目前已有厂家克服了高成本，14 000 lm的路灯，成本可以控制在2 000元以内。

3.5 LED路灯不含铅、汞等污染元素，对环境没有污染

高压钠灯等气体放电光源的工作原理是电弧的高温作用激发液钠汞气发光，气体放电光源在生产过程中会对环境造成汞污染，即使是光源失效后在废品处理过程中也会产生汞污染。据统计，自工业革命以来，地球大气环境的汞含量上升了400多倍,土壤、地下水、大气被污染后，对人类和动植物产生了巨大的威胁，而LED路灯则不存在这些问题。

3.6 LED路灯产品多样化

LED产品一般为模块化设计,有多种组合形式，每个模块是一个独立的光源且可互换，可任意组合成不同功率及亮度需求的产品，并且局部故障不影响整个灯具的正常工作，方便拆卸及维护。另外，目前某些LED产品采用灯管式设计，可直接替换现有的路灯灯管，无需更换灯具外壳，节约灯具成本。

4 LED路灯发展中遇到的问题

4.1 技术发展不均衡

LED产品国家还没有明确标准要求，生产厂家都是按自己的标准生产，产品灯型不能通用，质量也相差甚远，给后期管理维护造成很大麻烦，维护与更换只能找对应的生产厂家处理。虽然目前LED路灯处于大力普及推广阶段，但南北方对其技术掌握的程度相差很大，其核心技术仍然被南方几个大型LED厂家掌控，北方厂家只能完成组装任务。

4.2 价格成本和后期维护成本

LED路灯工程造价要高于高压钠灯价格4倍以上，虽然比较节能但成本悬殊还是比较大。通过实例计算可以得出:采用130 W的LED路灯与250 W的高压钠灯在使用2年后成本与用电基本持平但在理论上LED路灯光效高、寿命长的特点若能够充分发挥，其节约的电费及其后期维护费可以弥补成本差价。由此可见，其后期的使用成本会远远低于高压钠灯。