基于实际案例的LED路灯节能经济效益分析

摘　要：概述我国道路照明现状，介绍LED路灯优点及未来发展的关键问题，通过对某道路照明工程中LED路灯的应用进行节能经济效益分析，探索LED路灯的应用前景，从而为各地绿色照明示范工程的进一步推进及积极推动落实城市照明节能减排项目提供参考。

关键词：道路照明；LED路灯；绿色照明；节能；经济效益 
1.道路照明现状
　　目前，我国正处于工业化、城镇化快速发展的阶段，面临着能源、资源、生存环境的巨大压力。我国路灯普遍采用的光源是高压钠灯或金属齿化物灯，这两种光源的整体光效较低，在一定程度上造成电能的浪费。通过道路照明的节能减排来落实科学发展观，提高资源利用效率，以尽可能少的资源消耗，创造尽可能大的社会经济效益，已成为城市照明管理部门的当务之急。
　　2.LED路灯优点及存在问题
　　2.1 LED路灯优点
　　随着科技的不断进步，半导体材料应用技术的高速发展，LED在颜色种类、亮度和功率等方面都取得了长足的发展，LED路灯在道路照明中的应用也越来越引起各方面的关注。
　　2.1.1光效高、节约能源
　　2005年功率型白光LED的发光效率已经达到或超过40lm/W，并以每年10~20lm/W的速度提升。2008年LED的光效已提升到80lm/W，2010年130lm/W的LED已经量产。而有企业宣布在色温下已将350mA，4579K的白光LED效率提升到208lm/W并预计在2013年量产[1]。随着LED光效的快速提升，半导体路灯在节能方面显示出了巨大的潜力。
　　2.1.2寿命长、维护成本低
　　大功率LED光源的理论寿命都非常长，以目前的技术水平和测试结果推算，LED灯具的寿命能达到50000小时，可以正常使用10年不用更换。而传统高压钠灯平均1年半就要更换一次。因此，使用半导体光源可以大大降低维护成本。
　　2.1.3 显色性佳
　　LED光源的显色指数高达75~80，能很好的还原物体的实际色彩。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。
　　2.1.4 无污染，绿色环保
　　LED光源中不含汞、钠等有害元素,不会对环境造成污染；光谱中没有紫外线和红外线辐射，只是其驱动电源有极低的微波辐射。采用这种新光源完全杜绝了各种污染，而且废弃物可回收，可以称为真正的绿色光源。
　　2.1.5 不需高压，安全性高
　　LED是低压直流器件，驱动单颗LED的电压为安全电压，所以它是一个比使用市电电压的传统路灯更安全，特别适用于公共场所照明、路灯照明、厂矿照明、汽车照明、民用照明等领域。
　　2.1.6 配合数字控制，更省电
　　LED路灯有单灯自动控制节能装置，可实现自动调光，部分智能化LED路灯更可实现0~100%连续调光、分时段控制、光线控制、远程控制以及自动巡检等人性化功能，能在满足不同时段照明要求情况下最大可能的降低功率，节省电能。
　　2.2 LED路灯存在问题
　　二次光学设计、散热设计和电源稳压器系统设计是提高LED发光效率和延长寿命的关键。
　　2.2.1 二次光学设计
　　LED路灯最普遍的安装形式，是在一个几乎是平板的安装面(也是反光面)上装上矩阵式的LED，这种设计方式是不可能得到良好的灯具配光的。要真正充分发挥半导体光源的长处，LED的二次光学系统设计对LED路灯的配光及光学输出效率至关重要。
　　2.2.2 散热和光衰
　　PN结结温每升高10度，半导体器件的寿命就减少1半。散热问题是LED灯光衰的根源，不解决散热，也就没有根本解决光衰。
　　2.2.3 驱动电源寿命
　　由于户外工作的环境恶劣，电源中电解电容的寿命成为驱动电源甚至整个路灯的寿命瓶颈。目前已有厂家做出无电解电容LED驱动电源方案，相信能为解决LED路灯驱动电源寿命问题带来曙光。
　　2.2.4 LED路灯标准尚不统一，特别是生产标准
　　LED路灯在产品规格方面缺少统一的技术标准，每个厂家按自己的厂方标准生产自己的产品，相互间难以通用。这将给路灯管理部门在维护材料的准备方面带来极大的压力。
　　3.案例分析
　　3.1 LED路灯照明效果
　　某道路工程中，采用LED路灯作为道路照明光源，照明功率密度值LPD为0.61W/m2，平均照度达到33.5lx，总均匀度0.75。可以看出，LED路灯应用于道路照明，不仅照明功率密度值较小，能耗低，实际路面照度总均匀度好。经现场实际考察，LED光源显色性高，使道路绿化在夜间仍有非常好的景观效果。
　　3.2 经济效益对比分析
　  本工程照明光源采用196W LED路灯替代250W高压钠灯，年耗电量约58.87万千瓦时，折合72.35吨标准煤，相比高压钠灯减少93.45吨标准煤，节能率约56.36%，节能效益显著。通过节约可观的电能消耗，就可以有效的减少火力发电厂对大气CO、SO、NO和粉尘、灰渣的排放量，减少污染，保护环境。
　　采用LED路灯，10年电费约529.8万元，可节约电费684.33万元，节约维护费106.4万元，10年净收益790.73万元。无论从节能环保，还是经济、社会效益的角度看，此项投资都具有长远而深刻的实际意义。
　　4.结语
　　LED路灯和传统路灯光源比较有许多优点，但目前还有一些关键技术问题急需解决，开发、研制和推广还要作很多工作。2011年，《国家“十二五”科学和技术发展规划》出台，将半导体照明列为节能环保产业技术发展的重点，未来五年，将重点发展LED制备、光源系统集成、器件等自主关键技术。在这股强大力量推动下，LED路灯步子越走越快。希望在不远的将来，LED路灯以优异的表现更广泛应用于城市照明的建设中。
参考文献：
[1] 全军，十年前的预言：LED照明—半导体的又一次革命，2012
[2] 温涛 贾竞一，从运行角度看LED路灯的发展，城市照明，2009年第4期
[3] 陈刚，路灯节能技术与经济效益分析，黑龙江科技信息，2011年第34期
[4] 李海，试论大功率LED路灯在道路照明的应用，北京电力高等专科学校学报：自然科学版，2012年第1期