LED道路照明与传统道路照明的比较

摘 要:文章主要对LED道路照明与传统路灯在体积、反应速度、抗震性、使用寿命、使用电源适应性、成本等方面进行了一系列比较。就目前而言,LED路灯照明与传统路灯各具优势, 而LED照明更先进且受期待、前景广阔。我国LED路灯开发走在国际前列,但也存在诸多问题,其中之一是针对投资建设成本高的问题。LED路灯是道路照明的发展方向,未来将有更大机遇。文章主要提出了以BOT投资方式来建设LED路灯照明。

关键词: LED;LED路灯;传统路灯;节能;BOT

中图分类号:TN312+.8文献标识码:B

LED Road Lighting Compared to Traditional Road Lighting

SUN Shi-xiang

( Nanjing College of Information Technology, Nanjing Jiangsu 210036, China )

Abstract: This paper describes on LED lighting and conventional lamps in size, response speed, shock resistance, life, using the power adaptation, such as a series of cost comparison. LED lights by comparison with the traditional lamp, for now, LED street lamp lighting the traditional lamp each have advantages, the most advanced LED lighting and by the expectations, prospects. Development of our LED lights take the forefront in the international, one of the problems but there is high cost of investment and construction. LED street lamp is the direction of the development of road light, greater opportunities for the future. This paper suggestea way of buildingBOT investment plays LEDroad lighting.

Keywords: LED; LED road lighting; tradition LED road lighting; energy-saving; BOT

引 言

路灯是城市照明的重要组成,传统的路灯常采用高压钠灯,而高压钠灯整体上光效低的缺点造成了能源的巨大浪费。因此,开发高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的新型路灯对城市照明节能具有十分重要的意义。近年来LED路灯在国内发展迅速,市场规模不断扩大,但前期投资成本要比传统路灯高出很多,本文提出了以BOT投资方式来建设LED路灯照明。

1 LED路灯的特点

大功率LED路灯的光源采用低压直流供电、由GaN基功率型蓝光LED与黄色荧光粉合成的高效白光二极管,具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高等独特优点,可广泛应用于城市道路照明。

2 LED路灯的优点

(1) LED路灯本身的特性――光的单向性,没有光的漫射,保证光照效率;

(2) LED路灯有独特的二次光学设计,将LED路灯的光照射到所需照明的区域,进一步提高了光照效率,以达到节能目的;

(3) LED的光源效率目前已达90～110 lm/W,而且还有很大的发展空间,理论值达250 lm/W。而高压钠灯的发光效率是随功率增加才有所增加,因此,总体光效LED路灯比高压钠灯强;

(4) LED路灯的光显色性比高压钠灯高许多,高压钠灯显色指数只有23左右,而LED路灯显色指数达到75以上,从视觉心理角度考虑,达到同等亮度,LED路灯的光照度平均可以比高压钠灯降低20%以上(参照英国道路照明标准);

(5) LED路灯的光衰小,一年的光衰不到7%,使用10年仍达到道路使用照度要求,而高压钠灯光衰大,一年左右就下降30%以上,因此LED路灯在使用功率的设计上可以比高压钠灯低;

(6) LED路灯有自动控制节能装置,能实现在满足不同时段照明要求情况下最大可能地降低功率,节省电能;

(7) LED是低压器件,驱动单颗LED的电压为安全电压,系列产品单颗LED的功率都为1W,所以它是一个比使用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所(如路灯照明、厂矿照明、汽车照明、民用照明等);

(8) 每个单元LED小片体积小,所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境;

(9) 寿命长:能使用5万小时以上;

(10) 光效高:采用≥100 lm以上的芯片,相对于传统高压钠灯能节能75%以上;

(11) 安装简便:直接将路灯灯头安装于灯杆或者将光源嵌套原有灯壳;

(12) 质量可靠:电路电源全部采用高质量元器件,每颗LED都有单独的过流保护,无需担心损坏。

综合上述原理,大功率LED路灯的节能效果显著,代替高压钠灯可节电60%以上。相对于传统路灯,LED路灯维护成本极低,经过比较,不到6年即可收回全部投入成本。

3 LED路灯的缺点

(1) 单个LED功率低。为了获得大功率,需要多个同时使用;

(2) 光斑。由于白光LED本身制造工艺上的缺陷以及与反射杯或透镜的配合误差,容易造成“黄圈”问题;

(3) 散热。路灯都是用大功率的LED,大功率的LED是需要设置合适的散热装置来保证LED的正常使用,其成本的80%是用在散热器上。现在市场销售的LED路灯最大的是250W,价格很高;

(4) 电源寿命得不到保证。

4 技术指标

目前,LED照明技术日趋成熟,大功率LED光源功效已经达到100 lm/W以上,这使得城市路灯照明节能改造成为可能。LED路灯,特别是大功率LED路灯,正以迅猛的速度冲击传统的路灯市场。

(1) LED发光效率≥80 lm/W 。 LED路灯使用的LED光源发光效率不能低于此值;

(2) 透镜透过率≥93%,耐温-38～+90℃。 主要用于LED路灯的透镜,光斑为矩形,材料是PMMA光学材料,也可以是硼砂玻璃,可以保证透镜的使用寿命;

(3) 路面照度均匀度比平均照度≥0.4 。光斑比值1:2 ;

(4) 符合道路照度要求。实际1/2中心光斑达到25LUX,1/4中心光强达到15LUX,16米远的最低光强4LUX,重叠光强约6LUX;

(5) 输入电压:AC90V～280V/50Hz;

(6) 功率消耗:实际功率消耗与整灯功率消耗比≥80%;

(7) 功率因素≥0.9;

(8) 适应湿度≤95%;

(9) 灯具外表温度≤60℃。

尽管LED路灯的发展速度迅猛,但LED路灯的标准却相对滞后,各地区对LED路灯的标准在指标上不尽相同。

5 LED路灯与传统路灯使用之比较

如某城市城区道路需建设2km的道路照明,路灯高度为10m,路灯间隔为40m,两侧对称布置、所需102盏路灯。有两种方案可供选择,方案一是采用高压钠灯作为光源,方案二是采用LED路灯作为光源。以250W钠灯为标准,比较其成本。

5.1 方案1成本分析

传统路灯灯具(含光源电器)单价为1,000元,合价为102,000元;

电缆规格16mm2单价为70元/m,合价为280,000元;

路灯灯杆单价为2,000元,合价为204,000元。

年使用电费每千瓦1.2元,每天使用10小时计算,365×10×1.2×102×0.25=111,690元。

5.2 方案2成本分析

LED灯具(70W LED光源及控制器)单价为3,500元,合价为357,000元;

电缆规格6mm2单价为30元/m,合价为120,000元;

路灯灯杆单价为2,000元,合价为204,000元。年使用电费每千瓦1元,每天使用10小时计算,365×10×1.2×102×0.07=31273.2元。

5.3 两种方案成本比较(以上两种方案没有将维护成本考虑进去)

第一年LED路灯照明使用费计算如表1所示,第二年LED路灯照明使用费计算如表2所示。

5.4 两种方案使用寿命比较

考虑到LED年光衰7%的实际状况,目前LED路灯寿命在3万小时到5万小时左右,而高压钠灯实际使用以1万小时计。LED路灯可以使用8年左右(不考虑使用条件对其寿命的影响),传统路灯可以使用2年左右(不考虑使用条件对其寿命的影响)。

从以上数据可以看出,采用LED路灯照明方案在第二年后的总成本就低于采用传统路灯的照明方案。再考虑到维护等因素,一般情况下,采用LED照明路灯的方案投资成本在LED目前的技术条件下,可以在5年内在节约用电费用中收回。

6 LED路灯投资建设的建议

由于LED路灯目前生产成本较高,市场价比传统高压钠灯要高出许多,无形中增加了投资或建设成本。但是考虑到LED照明技术的不断进步,LED的光效随着技术进步不断提高及实用化,同时从节能的角度来考虑,LED照明前景远大。

从两组数据比较可以看出,采用LED路灯比采用传统路灯年节电8万千瓦,年节省电费8万余元。此数据还没有考虑到减少其它资源的消耗等社会效应。而LED路灯的建设成本为68万余元,比传统路灯的建设成本仅高出10万有余,随着LED路灯价格的下降,其建设成本也将随之下降,因此,其高于传统路灯的部分可以通过节省电费来实现。

7 结论

根据以上数据,通过比较,为了能让LED路灯照明在我国迅速推广应用,可以采用目前较流行的BOT投资方式来解决LED路灯照明中建设投资经费。建设主管部门通过精确测算传统路灯照明方式的电量消耗,通过考核LED路灯照明的电量消耗,用两种照明方式的电量消耗差作为LED路灯照明建设投资方的收益来实现。一般实际投资回收期为5年。因此,采用LED路灯有两方面的优势,一是投资成本可用节省电费方式支出;另一方面在目前能源资源日趋紧张的条件下,尽可能减少资源的消耗。由于全国照明用电量占总用电量的13%,而路灯照明用电量又占照明用电量的30%左右,采用LED道路照明节约电力资源的效果是显而易见的。

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作者简介:孙士祥(1964-),男,江苏苏州人,毕业于西安电子科技大学,就职于南京信息职业技术学院微电子学院,主要研究方向为液晶器件制造技术、LED照明技术、室外照明设计,E-mail:。