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LED路灯改造方案
LED路灯节能改造方案介绍
二0—二年五月
.背景
随着世界能源危机的加剧,各国都在寻求解决能源危机的办法。
一条道路是
寻求新能源和可再生能源的利用;另一条是寻求新的节能技术,降低能源的消耗,提高能源的利用效率。
在过去的一百多年中,照明光源经历了三个重要的阶段:
白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯(HID),如今在照明界具有广阔发展前景的LED光源被称为第四代光源。
LED作为新兴的一种光源,具有寿命长、发光效率高、功耗低、启动时间短、显色指数高、工作温度低、结构牢固、不怕震动、方向性好、工作电压低、无紫外辐射、重量轻等显著特点,是世界上最有发展潜力的新一代光源。
而且LED光源可实现无汞化生产,对环境保护同样具有重要意义。
用半导体LED作为光源的固态照明灯,将会逐渐取代传统的照明灯而进入各种应用领域。
U前,照明消耗约占整个电力消耗的20%,大大降低照明用电是节省能源的重要途径。
LED正以其固用的优越性吸引着世界的LI光。
美国,日本等国家及台湾地区对LED照明效益进行了预测,美国55%的口炽灯、日光灯被LED取代,每年可节省350亿美元电费,每年可减少7.55亿吨二氧化碳排放量。
日本100%的白炽灯换成LED,可减少1-2座核电站发电量,每年可节省10亿公升以上原油消耗。
台湾地区25%的白炽灯及100%日光灯被LED取代,每年可节省110亿度电。
LED照明灯还将会形成500亿美元的巨大产业市场。
近年来国际上著名的照明公司如飞利浦、欧司朗、GE等都相继推出LED半导体照明计•划,设立国家级重点实验室,投入巨资开发研究。
争先占领LED照明领域的最前沿。
我国有资料显示,每年用于照明的电力接近2500亿度,其中若能有三分之一釆用LED照明,每年就可以节约800亿度电,基本上相当于一个三峡电站的年发电量,对缓解我国日益严峻的能源危机,电力紧缺将起到巨大的积极作用。
为此,我国专项成立了“国家半导体照明委员会”,出台了国家半导体照明工程计划,建立LED产业化基地,推动我国LED产业的健康发展。
二、道路照明设计一般要求
按照《城市道路照明设计•标准》的要求,机动车交通道路照明应以路面平均亮度(或路面平均照度)、路面亮度均匀度和纵向均匀度(或路面照度均匀度)、眩光限制、环境比和诱导性为评价指标。
人行道路及小区照明应以路面平均照度、路面最小照度和垂直照度为评价指标。
下表为儿种常规路灯布置方式的相关指标
布置方式
灯具仰角
道路宽度
安装高度
H(m)
间距
S(m)
地面照度
照度均匀度
单侧布置
10-15
双向2车道
6
16-18
8/10
>0.4
双向4车道
12
33-36
10/15
>0.4
双侧交错布置
10-15
双向4车道
8
20-25
10/15
20.4
双向6车道
10
25-30
20/30
^0.4
双向8车道
10
25-30
20/30
>0.4
双侧对称布置
10-15
双向4车道
8
20-25
10/15
N0.4
双向6车道
10
25-30
20/30
>0.4
双向8车道
10
25-30
20/30
N0.4
常规照明的五种基木布置方式如下图所示:
(a)(b)(c)(d)(e)
图5・1.2常规照明灯貝布居的五种基本方式
(a)单側冇呂;(b)双個交错布呂(()双侧对称布置(d)中心对称布置(◎橫向悬唸右置
Is灯貝的悬挑佞度不宜超过安裟高度的1“,灯貝的仰用不直超辿1亍
2、灯月的布置方式.安落爲度和间距可按表5.1.2乡计算后确定.
3.LED路灯在道路照明方面的优势
用大功率LED灯用作道路照明,与传统高压钠灯相比有着无可比拟的优点:
1.发光机制不同,由于LED是一种半导体器件,其有效寿命可达50000小时(即经过50000小时后,光衰小于30%),远远高于钠灯以及金卤灯(它们的寿命大概在12000-15000小时)。
2.由于LED是半导体材料,无灯丝及其它附加材料,因此它的抗震性好。
3.LED光源照明灯的显色指数可达到80以上,比较接近于自然光,人眼在此情况下更易辨别事物,有利于的行车安全;而高压钠灯的显色指数只有20-30o
4.传统的气体放电灯如高压钠灯在启动时有一个预热过程,既浪费能源乂不利于智能化控制;LED路灯山于在光源方面有本质上的区别,不存在“启动时间”的问题,加电可立即正常工作,能够非常方便的实现智能化节能控制。
5.由于传统的路灯光源都是釆用汞蒸汽的机制来发光,因此,废旧光源的处理也是U前全世界亟待解决的问题,同时,传统光源的发光机制决定了它会发出对人体有害的紫外线。
LED光源是固态照明,没有有害物质如汞等元素,也不会发出紫外线,因此,是环保的光源。
6.在光学系统内,传统的路灯光源是全向发光,有一半的光线是需通过反射器反射出来的,而反射器是要吸收部分光线的,因此光线损失比较大。
由于LED是单向发光,光线的利用率比传统的路灯高。
7.传统路灯的配光曲线是由反射器决定的,因此具有一定的局限性,而LED光源是一种分布式光源,可以通过各个电光源的设计,使灯具光源呈理想的蝙蝠翼形,通过合理控制光的分布,使路面光斑呈矩形,在有效的照射范圉内,获得较高的照度均匀度。
8.更完善的自动控制(选配):
可根据不同时间段的需要设定不同的亮度,更加提高节能的效果。
如晚上7时亮时是200W,到了半夜12点人少时,亮度
自动调节为100W,其中还可以省电60Wo
现在的道明照明设汁中,灯距一般是灯高的3倍,而灯高一般等同于道路的路宽,根据儿何三角关系可以计算出照明灯具的配光角度应当为C0/180方向约140度,C90/270方向约80度。
依照现在的交通照设计标准,道路方向路灯间距一般是3倍于灯高,山于常
规光源的配光曲线的关系造成有些光源无法照明的黑暗地带。
这不仅造成能源的浪费,也给夜间行驶带来很大的不便,产生安全隐患。
通过特殊光形设计的LED应用在路灯灯具上,可以使灯具的发光角度发生偏移,提升了路边的照明利用率;根据矩形的长宽比可以产生长宽比为2:
1的光斑,这样相邻的光斑之间则不会出现阴影,可以在路面上形成一条明亮的照度均匀的光带,因而更符合现在的交通道路的照明设计,不需要提高灯杆高度即可满足足够宽的照射范围,而且还提高了灯具的照明效率,降低了道路的照明功率密度,从而真正达到节能及绿色环保。
四、采用LED路灯的实际测试指标
1、以某系列LED路灯为例,在不同布灯方式下,实测数据如下表:
布置方式
道路宽度
安装高度
H(m)
灯具型号
间距
S(m)
地面平均
照度
照度均匀度
双侧布灯
双向8车道
12
200W
30
24
0.7
从实测数据可知,用LED路灯代替高压钠灯,照明效果完全可以达到《城市道路照明设计标准》的要求。
同时,山于LED路灯的配光曲线是理想的蝙翩翼形,使得道路路面照度均匀度大于普通的高压钠灯,起到了很好的诱导作用。
2、采用200wLED路灯的模拟
1•单向2车道单侧布置带人行道:
渲染效果图
比例1:
244
维护系软080
评估范囲列农
1评估区城道路1
长«:
26.COOm.%S:
7.COOm例岳7Ch5点
从厲的隹谨环境因素這路1透择的卿I爭级CE2
(所有的光虞要求均己得到满足。
)
平均照JI[be]
IX
计宴得出的买际佰
wJ
25
07
按学级设宦的数值:
>20
>0.4
己満足炕满足:
7
/
0.00
I111
0.0028.00m
单位為Lux.比例1:
244
网格:
Wx5点
平均照度
最小照度
最大照度
最小照度J平均照
最小照度/最大照
[lx]
[IX]
[IX]
度
度
25
17
40
0.681
0.426
2.标准双向4车道双侧对称布置:
渲染效果图
比例1:
258
维护系数4.80
评估范围列表
1评估叵域道路1&道路2
长度30.000m,宽度:
14.200m
网10x10点
从属肘街道环境因素「道路1.分隔岛1,道路2.
选择飽照度等级:
CE1(所有的光度要求均己得到满足。
)
计算得出的实际值:
按筹级设定的数值己满足侏满足:
平均照度[lx]
33
衣30
U0
0.8
^0.4
五、LED路灯与传统路灯产品性能对比分析
差
优秀
菱
电气性能
貓电(駆)
安全(驱)
那5000h)
«K(50000h)
V<±7%)
宽(±20%)
柚低
启極
很锂(1吩賊±)
有(交翻)
无(jSS砂
mm
低(<60%)
3090%)
墨色性她
l(RA<50)
(RA>75)
说太低(置)
醐合适(貓)
不瞬光
联輕(加
强
无
^10300^)
«®(<60V)
iTWC
飆(腔)
不合倫恥)
很快
不合
睑能
好(和细鱷)
含嘶册
无
产瞬
Z外跚1)
产&M
性价岀
离
菱
优
六、采用LED路灯的节能减排社会效益
在满足道路照明较高标准情况下
路灯节能减排对比表
传统路灯
LED路灯
1、单个光源理想光效
U01m/W
1001m./W
2、每瓦直接到达路面的光通量
40%直接到达路面,441m
80%直接到达路面,
801m
3、经反射到达路面的光通量
60%经反射后再到达路面,反射器反射效率40%,110X0.6X0.4=
26.4Lm
20%经反射后再到达路面,反射器反射效率40%,
100X0.2X0.4=85
4、实际到达路面的光通量
44+26.4二70.4Lm
80+8=88Lm
5、按中间视觉的效果,LED应乘2.5系数,折算有效视觉光通量
70.4Lm
88X2.5=220Lm
6、按产生5000Lm照明效果,所需消耗电功率
P二5000/70.4~71
W
P二5000/220&22.7W
7、节能效果,按百分比计算
0%
节能68%
8、次干道照明布置,常规路灯品种
标称250W,实际消耗功率280W
标称120W,实际消耗功率135W
9、每天点灯10小时,计算年用电量(KWh)
1022KWh
492.75KWh
10、每盏10年节电(KWh)/节费(元)
0
5292.5KWh/5292.5元
11、每盏灯10年折合节煤/减排:
耗煤:
0.396Kg/KWh排放:
C0:
0.175Kg/KWh
0
节煤2095.83Kg减排C0:
926.2Kg
「匕、节能效益分析
(1)双向6车道照明推荐方案
双侧对称布灯,以17长道路,灯杆间跑30米,灯杆高度12米,双向共布
198盏路灯,釆用200WLED路灯(实际消耗功率227w)代替原有的400W高圧钠灯(实际消耗445w),每天按10小时点亮计算:
方案
项目
400w高压钠灯
200wLED路灯
备注
年用电量(万度)
180.3
91.8
年用电费用(万元)
72.12
36.72
LED路灯在使用阶段每一年可以节省约3
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