LED路灯照明优缺点及改造实例分析
摘要：城市路灯是城市组成元素中最重要的一部分，除了具有道路照明功能外，还能够美化城市，改善城市环境。随着经济的发展，我国城市化步伐的不断加快，人们对基础设施的建设要求越来越高，除了考虑路灯的照明功能之外，还要考虑降低城市照明设施的能耗。因此推广节能绿色照明产品已成为城市照明发展的新趋势。
关键词：LED路灯照明;节能;改造
一、LED路灯的特点
1.1 LED路灯的优点
1.1.1 LED路灯发出的光具有单向性，没有光的漫射，通过对LED路灯进行二次光学设计，将LED路灯的光照射到所需照明的区域，进一步提高光照效率，以达到节能目的。
1.1.2 LED路的光源效率目前已达110-130lm/W，而且还有很大的发展空间，理论值达250lm/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（这个总体光效是理论上的，大功率LED路灯优点实际上250W以上高压钠灯的光效高于LED）。
1.1.3 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（参照英国道理照明标准）。
1.1.4 LED路灯的光衰小，一年的光衰不到3%，使用10年仍达到道路使用照度要求，而高压钠灯光衰大，一年左右已经下降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。
1.1.5 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的降低功率，节省电能。Spark 智能LED路灯可实现电脑调光，分时间段控制，光线控制，温度控制，远程控制，自动巡检等人性化功能。
1.1.6 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功率都为1瓦，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。
1.1.7 寿命长：能使用5万小时以上，提供三年的质量保证。不足之处就是电源的寿命得不到保证。
1.1.8 光效高：采用≥100LM以上的芯片，相对于传统高压钠灯能节能75%以上。
1.1.9 LED不含有害金属汞，不像高压钠灯或金属卤化物灯在报废时对环境造成危害。
1.2 LED路灯的缺点
1.2.1 单个LED功率低。为了获得大功率，需要多个并联使用。
1.2.2 显色指数低。在LED照射下显示的颜色没有白炽灯真实，这要从光谱分布上来分析，属于技术问题。
1.2.3 光斑。由于白光LED本身制造工艺上缺陷加上与反射杯或透镜的配合误差，容易造成“黄圈”问题。
1.2.4 LED照射均匀度问题。如果不进行二次光学设计，LED照明产品的照射是比较集中，所以一定要进行二次光学设计，使其光强分布图呈蝙蝠形。
1.2.5 LED的光衰问题。相比小功率LED，大功率LED路灯的光衰就会要好很多。但是小功率LED热量散发很小。而大功率的LED是存在散热没有办法解决的问题，而且发热后亮度会明显降低，所以功率不能做大。现在市场销售的Spark LED路灯最大的是360W。
总体而言，目前LED照明技术日趋成熟，大功率LED光源功效已经达到100lm/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。
二、LED路灯在路灯节能改造实例
我们对温州市主城区149条小街小巷进行测算，共计路灯1673盏。
光源规格
光源功率（W）
电源效率
系统功率（W）
数量（个）
总功率（W）
年照明时长（h）
年耗电量（度）
改造前
45W节能灯
45
45
559
25155
3650
91816
70W高压钠灯
70
0.83
85
503
42755
3650
156056
110W高压钠灯
110
0.83
133
132
17556
3650
64079
150W高压钠灯
150
0.83
182
1673
304486
3650
1111374
改造后
20W LED玉米灯
0.9
559
11180
3650
40807
30W LED玉米灯
30
0.9
33
503
16599
3650
60586
60W LED路灯
56
0.9
62
132
8184
3650
29872
90W LED路灯
84
0.9
92
1673
153916
3650
561793
改造
结果
改造前合计年用电量（度）
改造后合计年用电量（度）
年合计节电量（度）
峰谷平均电价（元/度）
年节省电费（元）
折合年节省标准煤（吨）
折合年减排二氧化碳（吨）
1423325
693058
730267
0.93
679148
295
728
如上表计算所得，按照日工作10小时，年工作365天进行测算，预计改造后年可节省道路照明耗电730267度，照明改造节能率约为47.7%，按照峰谷平均电价0.93元/度计算，折合年可节省照明电费约679148元。同时可以产生的社会效益包括节煤295吨/年，减排二氧化碳728吨/年。
三、LED路灯在实际应用中存在的问题
LED路灯的理论数据比较突出，然而在实际使用过程中我们发现LED路灯的很多特点并没有标称的那么明显。
4.1 虽然LED路灯的理论数据已经满足照明标准的需要。但在实测过程中，尤其是对行驶中的车辆，按照道路设计时速行驶时，驾驶员难以辨识出前方60-100米处的障碍物，LED路灯难以达到测试要求。
4.2 LED路灯的色温过高，LED光源照射下的物体颜色明显失真。LED灯光经水泥路面反射后过于苍白耀眼，让人难以适应。尤其对驾驶员，容易产生不适感，无法和现有的高压钠灯光源相比。
4.3 不同功率的LED路灯实际节能效果相差比较大。低功率的LED灯具有比较好的节能效果，而在大功率上的LED路灯相较高压钠灯而言，比如功率在250W、400W左右的，并没有明显的节能优势。
4.4 LED路灯的色温不稳定，即使同个厂家同一批次生产的LED路灯产品的色温也存在一定偏差。这就会造成一条道路上出现色温交错的现象，容易造成驾驶员视觉疲劳。
4.5 LED灯具集成化程度较高，不同于传统的高压钠灯技术含量较低，各电器元件如灯泡、整流器等损坏后可直接更换。LED灯具技术含量较高，灯具内部集成化程度高，其损坏之后一般的电工无法当场维修，需要将整个灯具更换掉，维修难度大而且成本高。
四、总结
总体而言，LED路灯属于节能绿色产品，其在今后的路灯照明方面的发展应用具有巨大的潜力。但是就目前而言，LED路灯还无法完全取代传统路灯。其部分优势无法在城市道路照明中得到完全发挥，也存在部分明显的缺陷。当然部分照明效果好、功率较低的LED路灯已经能满足使用要求。我们可以在一些照度等级偏低，照明要求相对不高的道路上，使用这类节能效果比较好的LED路灯产品进行尝试。建议路灯建设和管理单位尝试考虑在小街小巷的路灯改造，商业步行街的路灯建设，公园游步道的路灯建设等方面采用优质的LED路灯产品，为LED路灯的发展和应用积累经验，同时实现节能减排，降低能耗的目标。
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