LED路灯在市政道路照明中的推广应用

丁 映

（深圳市政设计研究院有限公司，广东 深圳518000）

0 引言

随着国家大力推行“节能减排，低碳经济”政策，科技部于2009年4月制定了关于大力推广LED产业的“十城万盏”试点工作，并出台相应的激励措施。

当前LED照明已经在多个省份的市政道路中应用，例如福建继广东之后成为又一个全面推广LED照明的省份，并为配套LED照明顺利实施制定《福建省推广应用LED照明产品的若干措施》、《城市道路LED照明设计标准》等相关地方政策和地方行业标准。

2013年底前，福建省内云霄县、连城县、城厢区等3个县（区）已完成对本县（区）市政公共场所的LED照明改造；2014年底前，要求全省各设区市至少有1个县（市、区）完成对本县（市、区）市政公共场所的LED照明改造；力争2015年底前，在全省市政公共领域采用LED代替传统照明。

1 LED路灯在市政道路上应用的评价

根据CJJ45—2006《城市道路照明设计标准》，机动车道路照明主要以路面平均亮度Lav（或平均照度Eav）、路面亮度总均匀度UO和纵向均匀度UL（或照度均匀度UE）、玄光限制阀增量TI、环境比SR及诱导性作为照明性能评价指标。

按照《城市道路照明设计标准》中的档值，在主干路、次干路、支路等不同等级道路模拟布置不同功率LED路灯，采用DIALux4.10道路照明软件进行仿真，计算数据如表1所示。

表1 LED路灯计算数据

现以2013年投入运行的福建省某市政道路为例，该市政道路为城市主干路，标准路段采用双向6车道，标准道路横断面形式为6.5m（人行道及非机动车道）—1.75m（绿化带）—23.5m（机动车道）—1.75m（绿化带）—6.5m（人行道及非机动车道）。路灯双侧对称布置，采用12m／7m高低臂钢杆灯，路灯臂长2m／0.5m，路灯间距32m左右，灯杆位于绿化带，其中机动车道侧光源采用2×140WLED灯，人行道及非机动车道侧光源采用80WLED灯，具体如图1所示。

图1 标准道路横断面图

采用《照明设计手册》第2版中照度测量中心法，沿道路纵方向把2盏路灯间距11等分，道路横方向把每条车道3等分，进行测量，各点照度值如图2所示。根据各个测量点实际照度值，由公式Eav＝ ∑Ei／n，UE＝Emin／Eav计算路面平均照度Eav＝38lx，照度均匀度UE＝0.72。

图2 采用中心布点时测点布置图

由上可知，通过DIALux4.10道路照明软件仿真计算和已在市政道路投入运行的LED路灯实际测量所得数据，其各项指标已达到城市道路的照明标准值要求，同时功率密度还降低了不少，节能效果比较明显。

2 LED路灯技术优缺点分析

2.1 LED路灯的优点

（1）LED路灯具有定向辐射特性，光的漫射极少，通过单颗LED芯片独立二次光学设计，灯具光效可达到88%左右，光源发出的大部分光射向道路，从而使光能得到最大限度的利用，大幅度提高了光照效率和节能效果。

（2）LED路灯功率因数高达95%以上，灯具无需额外配置镇流器，不会产生高次谐波，大幅度提高了电能质量，减少了电能损耗。

（3）LED光源显色指数最高达到80%，几乎接近自然太阳光，而道路上使用的高压钠灯显色指数一般只有23%。随着显色指数的提高，人们能够更清晰地看清不同颜色外貌的物体。

（4）LED光源可做到无闪烁、无紫外线辐射，发热量比传统灯具少60%～78%，无碳排放，已被作为室内及长时间工作场所的主要照明，对人眼起到保护作用。

（5）LED光源无传统照明产品所需的汞、铅、重金属等有害污染，并可以对其废弃物进行回收利用，从而响应了国家绿色环保相关政策。

（6）LED路灯由单颗1W以上半导体芯片组合而成，整灯功率可以根据不同设计标准随意调整，避免了高压钠灯功率规格较少造成的不合理照明现象。

（7）深夜通过合理调节LED路灯驱动电流降低光通量，或者关闭部分LED路灯模块，可达到降低输入功率以及路面亮度水平的目的。

（8）LED路灯理论使用寿命在5万h以上，实际保证3万h以上，按每天亮灯11h计算，寿命可达6～7年；而传统的高压钠灯理论使用寿命一般为2万h，实际使用寿命也就2年左右。

2.2 LED路灯的缺点

（1）因LED路灯配光类型多为截光型，照明均匀度较低，斑马线现象严重。

（2）LED光源色温偏高，眩光比较明显；而高压钠灯色温低，舒适，穿雾能力强。

（3）大功率LED路灯的推广应用，技术上最大的障碍主要是散热问题，这是因为LED芯片光效率与工作温度成反比，温度每升高10℃就会产生5%～8%左右的光衰，并且寿命也会大幅度缩短。

（4）关于LED路灯应用国家标准还未正式批准，当前市场上LED灯的质量良莠不齐，部分LED灯存在寿命较短、光衰比较严重等问题，达不到在市政道路上应用的要求。

综上所述，随着LED照明国家相关标准的实施，市场的进一步成熟规范，二次光学系统和配光曲线优化设计以及散热、驱动电源等方面技术改进，LED将具备逐步取代传统光源在市政道路中应用的技术优势，成为新一代绿色光源的代表。

3 LED路灯与高压钠灯的社会经济性能对比

LED路灯优势在于节约电能、减少碳排放、降低运行成本，劣势主要体现在初始工程投资总额较高。

我们现在以福建某市政道路为例，道路总长10km，在同等条件下以180W的LED灯取代250W高压钠灯，在光源技术参数和道路实际运行效果的各项指标均达到CJJ45—2006《城市道路照明设计标准》要求的情况下，根据相关数据对LED路灯与普通高压钠灯社会经济效益进行分析对比（表2）：电价0.80元／kW·h，路灯平均每天亮灯11h，一年使用365天。

采用LED路灯年节约电费＝62.63－42.89＝19.74万元

采用LED路灯成本回收期＝（989.93－881.12）／19.74＝5.5年

表2 LED路灯与高压钠灯社会经济效益比较

采用LED路灯年节约标准煤＝96.22－65.89＝30.33t

采用LED路灯年减少二氧化碳排放＝254.36－174.18＝80.18t

由此可见，不考虑资金成本、路灯维护费以及电价浮动等因素，从节省电能角度分析，使用LED灯替代高压钠灯，5.5年即可收回成本。而LED灯的使用寿命期通常为7年左右，因而采用LED路灯光源从经济方面来说长期将获得一定利润，同时还能减少二氧化碳排放和煤炭资源的使用，对国家“节能减排”政策落实作出重要贡献。

4 结语

“节能减排，可持续发展”已作为国家基本国策实施，在这个背景下，绿色、低碳LED产业将因此受惠。LED照明将以其绿色、节能的特性，继明火和白炽灯之后引领第三次照明变革。随着LED路灯运行经验不断成熟、技术不断发展，LED光源将逐步代替传统光源，从而大幅度降低能源损耗、保护环境，同时获得丰厚的社会、经济效益。

［1］陈元桂，郭燕萍.城市道路LED照明评价［J］.建筑电气，2013（3）：3～7

［2］王宝.天津地区的道路照明灯具设计研究［D］.天津科技大学，2010

［3］CJJ45—2006 城市道路照明设计标准［S］