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摘 要 实际使用中LED与高压钠灯对比，LED优势明显，也暴露出问题。其高效节能、光衰小寿命长、频闪轻环保好、故障低应用广、便于单灯控制等诸多优势，决定了将成为今后路灯改造最佳选择。
关键词 节能环保 光衰寿命 频闪污染 维修时效 单灯控制 全球面临能源紧缺、环境危机，在我国政府“建设节约型社会”的国策引导下，路灯行业作为电能消耗大户，积极寻求降耗节能途径。潍坊是全国首个LED路灯全覆盖城市，也是国家科技部“十城万盏”首批启动城市之一，自2006年底起逐步对中心城区高压钠灯、金卤灯等传统光源进行替换。截至目前，潍坊全市在用路灯照明、景观亮化光源共计15万盏，其中LED灯12.2万盏，路灯处管辖路灯4.4万盏，其中LED灯4.1万盏。作为LED灯应用最早、存量最大的城市，潍坊市路灯管理处组织工程技术人员和维修人员进行长达十二年对比使用，基本摸索出了LED灯的优点、缺陷、使用及维修方法。为更好使用LED路灯，本文从效率节能、光衰寿命、频闪污染、维修时效、单灯控制等方面粗浅分析总结。 一、基本情况 我市高压钠灯于1981年3月安装试用，因其具有功率大、寿命长、穿透力强、环境要求不高等优点，1993年开始普及，到2006年11月市区运行3.9万盏。2006年底潍坊开始试用LED路灯，因其高效节能、光衰小寿命长、环保无污染、便于单灯控制等优点，逐步取代高压钠灯、金卤灯。于2009年12月开始普及使用，截止至目前，潍坊市共有路灯、景观灯150790盏，总功率16858.8KW。其中道路照明97184盏，景观亮化53606盏。使用LED光源122285盏，占比81.1%。 潍坊市路灯管理处负责城区48条主次干道照明、17处夜景亮化维修养护，包含：灯塔2座、高杆灯16杆、半高杆灯120杆、路灯18520杆；总共44231盏，装灯功率3260KW。其中道路照明36403盏，功率3180KW；景观灯7828盏，功率80KW。其中LED光源41717盏，占比94.3%，市区内基本实现LED全覆盖。 二、实际使用情况对比 1、效率对比 理论上整灯光效，高压钠灯90—140LM/W。钠灯弧光放电，电弧管两电极之间产生弧电发热耗电，镇流器电感线圈发热耗电20%--30%。高压钠灯360°发光，靠灯罩反光体反射到路面，30%--40%光线照射在灯具内，照射在路面光通量35%—45%。如250W钠灯初始光通30000LM，光效45LM/W。 LED光源发光体是灯珠，发光二极管在一定正向偏置电压、微弱电流情况下，使半导体PN结发光，所以热量能耗小，是钠灯1/3。因其定向性发光直射到所需要的区域，透镜损失、灯具损失10%，85%光通量照射到路面。如100W的LED初始光通量11200LM，光效82.5LM/W，相较钠灯，效率更高。 以潍坊市宝通街道路照明举例：原宝通街双挑双光源400w的4火金卤灯，总功率1600w；用LED后，机动车道200w单火、非机动车道160w，合计360w,节能77.5%。原东风街双挑双光源400w的3火钠灯，合计1200w；用LED后，机动车道170w、非机动车道50w,合计220w，节电81%，且现场照明质量检测完全达标。 2、光衰寿命对比 理论上钠泡3000小时光衰30%左右，LED光源10000小时光衰5%左右；钠泡寿命在5000—15000小时，LED光源有30000—50000小时。但实际使用发现，钠泡与理论差别很大，使用6个月后，肉眼可察明显变暗，开始烧坏，寿命平均1年，个别2年，使用到后期启动困难，甚至间歇性工作。而大功率LED使用一年，通过光衰测试仪测量光衰仅8%左右，肉眼基本看不出变化；使用4年开始出现不同程度损坏，6年部分单元损坏。据此，LED路灯的使用寿命是钠灯的4倍。 3、使用安全性对比 钠灯、金卤灯工作后温度很高，坏泡中5%为炸泡，还有些因高温烤裂了灯罩；触发器击辉灯管过程中，脉冲电压1千多伏，维修时常有漏电击穿手套有麻痛感；个别维修人员测电压时误操作，表笔点测在光源两端，会击穿万用表电压档。而LED路灯发光二极管是一种低压元件，温度也低很多，使用12年来无一炸泡，烤裂灯罩不过10个。铝合金压铸灯壳、防水、抗冲击、抗氧化、防震能力强，没有钨丝玻壳等易损坏部件，安全性更高。由于温度低、电压低的特点，为应用留下了更大空间，所以大量应用于水下景观亮化、桥梁护栏装饰、楼宇景观亮化等公共场所的各类亮化工程。 4、光线频闪污染对比 高压钠灯是高强度气体放电发光，有频闪。发散光源，不定向的向四周散射，照到路面光通量35-45%，散光多刺眼，光线经灯罩反射后有副波瓣产生，有眩光直视会眼晕。光谱中含红外线、紫外线等有害射线。灯管中含有害金属汞污染。 LED路灯直流电驱动，稳定柔和的光效；PN结发光，远比金属离子卤化物发光稳定，频闪轻，有利于保护眼睛；光线投射角度可以通过调整透镜基板角度，实现定向照明，均匀配光，散光少可直视光源；光线更接近自然光，新灯运行，直视侧视，肉眼均无不适感。且不含红外线、紫外线，无辐射，可广泛用于室内；更不含有害金属，可以回收利用，减少环境污染。 5、损坏率于使用季节差异 高压钠灯、金卤灯工作时产生很大热量，特别是夏季散热差，加快灯泡老化，缩短灯泡寿命。2007年底，潍坊市路灯管理处共有36000盏高压钠灯、金卤灯运行，平均每天烧毁灯泡60个左右，日损坏0.17%,夏季每天更换120泡左右，日损坏0.34%（镇流器、触发器故障除外）。 LED路灯全覆盖后，共有41717盏运行，每日LED灯头坏10个左右，日损坏率0.02%。，不受季节影响，90%是电源驱动器损坏，个别LED灯珠烧坏。工作量是原来1/4左右，节省大量人车资源。 6、对变压器、供电线路、电压要求对比 电缆供电过程会产生压降，变压器输出点、电缆首端电压一般230V以上，末端190V左右。线路较远的经过大街小巷进小区，最末端可能170V左右。钠灯、金卤灯效率下降或无法启辉，出现灯亮路不明，甚至有电不亮灯现象。LED路灯允许工作电压范围更宽泛，170—280V都可以正常亮灯；驱动器为直流驱动，保证了大功率LED灯亮度，解决了困扰多年的小区路灯普及问题。 钠灯、金卤灯功率大，变压器、线路几乎满负荷运行，坏变压器、烧交流接触器、烧电缆时有发生。特别在夏季雨后，因线路接头绝缘不好更是故障频发季节。LED路灯功率小，线路总电流低很多，变压器、电缆故障减少为原来的1/4不到。 7、抗雷击、脉冲电压对比 2008年健康街LED路灯架设完毕，一个雷雨过程，击毁17盏，安顺路一个雷击毁36盏。高压钠灯、金卤灯历史上从来未出现这种情况，可见LED路灯灯珠的电压允许范围、耐受脉冲电压能力明显低于高压钠灯、金卤灯。为此，潍坊市路灯管理处专门将此作为课题研究，改进了高压避雷器，同时更换使用防雷驱动电源，从而有效的解决了这个问题。 8、单灯控制比较 从节电角度设计，根据道路的行人、车辆流量等因素实行分时分路段减灯照明。后半夜人员稀少时可间隔亮灯（即每间隔一杆亮一灯）。高压钠灯启动慢，需5-10分钟，且需要逐渐由暗变亮，不能频繁通断，只能采用道路一侧亮灯的方法节电，无法通过降低电压电流节电。 LED路灯瞬间发光，既可远程单灯间隔通断控制，也可一侧亮灯，还可以调整电压电流降低功耗，总节电70%以上。 9、维修时效再利用对比 高压钠灯使用通用件，现场随坏随修随换，一辆液压车平均1小时可修复10只灯，维修效率较高。 LED 路灯部分可以现场更换驱动器，1小时可修复3只；大部分需要拆卸回车间进行修复。为节省开支，潍坊市路灯管理处设立维修车间，对拆卸回来的LED灯头进行拆解维修，耗时较长。驱动器更换后效果与原厂无明显区别；灯珠烧毁的清除后，虽经重新编排焊接，但其寿命明显低于原厂产品，因为工艺、车间条件无法达到生产厂家标准，但累计费用远低于重新采购，性价比仍然较高。总体维修耗时远比高压钠灯长。 造价分析 以2010年为例，高压钠灯灯头（250W--400W/个）大约400—600元人民币，1杆2火合计1100元左右。LED路灯9-10元/w，机动车道230W非机动车道130W，合计360W，费用约3500元。同等照明效果LED路灯价格是高压钠灯的3倍。目前，高压钠灯价格变化不大，随着LED路灯的普及，生产厂家增多，及生产技术的迭代更新和生产效率的提高，LED价格现已普遍降低至约3—5元/w，同等照明效果LED路灯价格是高压钠灯1.2--1.5倍。 三、结语 综上所述对比，经过十二年逐步推广普及，目前我市中心城区已经实行LED路灯全覆盖。就实际使用过程对比分析，LED路灯与高压钠灯、金卤灯相比较具有如下优点：效率高、光衰小、频闪轻、寿命长、无污染、可回收、安全系数高、不受季节影响、环境要求低，对变压器、电缆损坏小，便于单灯控制，降耗节能效果好。同时也存在如下缺点：抗脉冲电压能力弱，小功率LED光衰较大，光色为白光穿透力差，用久了容易出现黄圈影响照明效果，旧灯头有频闪，维修条件要求高。 经过对比可得出，尽管LED还存在些许不足，但就实际应用来看总体上利大于弊，LED具有明显的优势，是更理想的道路照明灯具。且LED照明现已普遍推广到家庭日常应用、汽车灯具、工厂车间照明等领域。 尤其是近年来，全国多个城市推广PPP模式，广泛应用城市照明合同管理，更加促进了LED路灯技术提高、产品更新换代、更加节能降耗，进一步减少了政府财政压力。笔者深信，随着人们生活水平的提高，生活方式的丰富，更加增强了对城市照明的需求，LED路灯作为当前城市道路照明的最佳选择，将被更广泛应用。 参考文献 【1】《LED道路照明应用技术导则》中国市政工程协会2017。 【2】《照明测量方法》GB/T5700-2008 【3】《城市照明设计与施工》张华，中国建筑工业出版社2012。 【4】潍坊市路灯处工程档案、维修日志、抢修记录、材料采购台账。 |
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