LED道路照明节能方案

一、 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。
下表为几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 ≥0.4
  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 ≥0.4
  双向6车道 10 25-30 20/30 ≥0.4
  双向8车道 10 25-30 20/30 ≥0.4
常规照明的五种基本布置方式如下图所示：
 
二、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20-30。
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，既浪费能源又不利于智能化控制； LED路灯由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采用汞蒸汽的机制来发光，因此，废旧光源的处理也是目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，在有效的照射范围内，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60W。
现在的道明照明设计中，灯距一般是灯高的3倍，而灯高一般等同于道路的路宽，根据几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，由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。常规路灯容易形成部分黑暗地带、阴影。
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。

采用特殊光学设计的LED路灯形成的照明光带，照度均匀，无阴影

三．采用LED路灯的实际测试指标
1、以我公司的系列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，由于LED路灯的配光曲线是理想的蝙蝠翼形，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200w LED路灯的模拟
1.单向2车道单侧布置带人行道：
 渲染效果图
2.标准双向4车道双侧对称布置：

渲染效果图
 

五、LED路灯与传统路灯产品性能对比分析

四、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 110lm/W 100lm/W
2、每瓦直接到达路面的光通量 40%直接到达路面，44lm 80%直接到达路面，80lm
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%，                  110×0.6×0.4＝26.4Lm   20%经反射后再到达路面，反射器反射效率40%，            100×0.2×0.4＝8Lm
4、实际到达路面的光通量 44+26.4=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 88×2.5＝220Lm
6、按产生5000Lm照明效果，所需消耗电功率 P=5000/70.4≈71W P=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：CO2 0.175Kg/KWh 0 节煤2095.83Kg                   减排CO2 926.2Kg

五、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公里长道路，灯杆间距30米，灯杆高度12米，双向共布198盏路灯，采用200WLED路灯（实际消耗功率227w）代替原有的400W高压钠灯（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） 180.3 91.8 LED路灯在使用阶段每一年可以节省约99.6万元
年灯管维护费用（万元） 11.1 0 
年使用费用合计（万元） 191.4 91.8 
5年各种费用合计（万元） 957 459 使用5年，总共可以节省约498万元

由于在满足路灯地面照度的要求下，LED路灯比传统路灯节电60％以上，因此对路灯电缆以及路灯变压器的负荷要求也相应降低，如为新建道路，投资效益比原有路灯改造会更为显著，主要体现在电缆费用及变压器投资费用可大大降低。
综合以上分析，我们可以得出如下结论：
按一个城市5万盏路灯计算，用LED路灯改造传统路灯，10年可节约3亿元电费，平均每年可节约3000万电费，如果在建设阶段采用LED路灯，节省投资费用则更为可观。
目前，照明耗电量约占整个社会用电量的20%。如果用LED代替传统光源，可降低照明用电50％以上，在当今社会提倡的节能降耗4％的目标中发挥巨大的作用。
按照我国火力发电396克/KWh的标准煤耗计算，每盏LED路灯10年节电5694KWh，可节约电煤2254.8公斤。
按照我国火力发电每KWh排放175.4g二氧化碳和8g二氧化硫计算，每盏LED路灯10年可减少二氧化碳排放998.7公斤，减少二氧化硫排放45.6公斤。
    因此，采用LED路灯替换传统路灯，不但有巨大的经济效益，同时还有巨大的社会效益和环保效益，功夫在当秋，利在万世！

六、LED路灯实景图（见图）：

高锋照明器材