LED路灯替换传统路灯可行性分析

1、LED路灯替换传统路灯可行性分析一、道路基本概念根据道路使用功能，城市道路照明可分为主要供机动车使用的机动车交通道路照明和主要供非机动车与行人使用的人行道路照明两类。机动车交通道路照明应按快速路与主干路、次干路、支路分为三级。快速路 Express Way 城市中距离长、交通量大、为快速交通服务的道路。快速路的对向车行道之间设中间分车带，进出口采用全控制或部分控制。主干路 Major Road 连接城市各主要分区的干路，采取机动车与非机动车分隔形式，如三幅路或四幅路。次干路 Collector Road 与主干路结合组成路网起集散交通作用的道路。支路 Local Road 次干路与居住区道路之

2、间的连接道路。 表1 城市道路基本概况统计道路等级车道机动车道宽/米机动车道宽/米备注主干道双向6车道3.521有分隔岛次干道双向4车道3.514有分隔岛支路2车道3.57注：1 车道一般3.5米宽，也有车道4米宽， 2 分隔岛有双黄线、铁栅栏、绿化带等。二、照明基本概念光通量 Luminous Flux光源在单位时间内发出可见光的量的总和。符号，单位流明(lm)。表示光源的功率的单位，代表光源发光的能力。光通量表示辐射功率经过人眼的视见函数影响后的光谱辐射功率大小的物理量光通量，实质是用眼睛来衡量光的辐射通量，与光辐射的强度及其波长有关。照度 Illuminance 单位面积所接收到的光通量

3、。符号E，单位勒克斯(lux)。表示物体被照亮的程度，1 lux=1lm/m2。1流明的光通量均匀分布在1平方米面积上的照度，就是一勒克斯。照度是以垂直面所接受的光通量为标准，若倾斜照射则照度下降。路面平均照度 Average Road Surface Luminance 按照CIE有关规定在路面上预先设定的点上测得的或计算得到的各点照度的平均值。路面照度均匀度 Uniformity of Road Surface Luminance 路面上最小照度与平均照度的比值。亮度 Lminance 光源在某一方向上的单位投射面从单位立体角发出的光通量。符号L，单位坎德拉/平方米(cd/m2)。亮度是指

4、发光体(反光体)表面发光(反光)强弱的物理量，即单位投影面积上的发光强度。路面平均亮度 Average Road Surface Luminance 按照国际照明委员会(简称CIE)有关规定在路面上预先设定的点上测得的或计算得到的各点亮度的平均值。路面亮度总均匀度 Overall Uniformity of Road Surface Luminance 路面上最小亮度与平均亮度的比值。路面亮度纵向均匀度 Longitudinal Uniformity of Road Surface Luminance 同一条车道中心线上最小亮度与最大亮度的比值。光效 Luminous Efficacy 光源所

5、发出的总光通量与该光源消耗的电功率的比值。符号，单位流明每瓦(lm/ w)。光效是衡量光源节能的重要指标。发光效率值越高，表明照明器材将电能转化为光能的能力越强，即在提供同等亮度的情况下，该照明器材的节能性越强；在同等功率下，该照明器材的照明性越强，即亮度越大。功率因素 Power Factor 在交流电路中，电压与电流之间的相位差()的余弦。符号cos。在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos=P/S，P表示有功功率，S表示视在功率。功率因数决定有效功率和无效功率的比例。功率因数越高，有效功率越高，灯具对电能的利用率越高。色温 Color Temperature 表示光源光色的

6、尺度，符号Tc，单位K(开尔文)。色温是按绝对黑体来定义的，光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。显色指数 Color Rendering Index 光源对物体原有颜色的呈现的程度。符号Ra，范围值0100 。表示光源对物体的显色能力，显色指数越高，显色性越好。配光曲线 Photometric Data 指光源(或灯具)在空间各个方向的光强分布。三、照明国家标准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。表2 机动车交通道路照明标准值级别道路类型路面亮度路

7、面照度眩光限制阈值增量T1(%)最大初始值环境比SR最小值平均亮度Lav(cd/m2)总均匀度Uo最小值纵向均匀度UL最小值平均照度Eav(lx)维持值均匀度UE最小值快速路、主干路(含迎宾路、通向政府机关和大型公共建筑的主要道路，位于市中心或商业中心的道路)1.5/2.00.40.720/300.4100.5次干路0.75/1.00.40.510/150.35100.5支路0.5/0.750.48/100.315注: 1 表中所列的平均照度仅适用于沥青路面。若系水泥混凝土路面，其平均照度值可相应降低约30%。根据本标准附录A给出的平均亮度系数可求出相同的路面平均亮度，沥青路面和水泥混凝土路面

8、分别需要的平均照度。 2 计算路面的维持平均亮度或维持平均照度时应根据光源种类、灯具防护等级和擦拭周期，按照本标准附录B确定维护系数。 3 表中各项数值仅适用于干燥路面。 4 表中对每一级道路的平均亮度和平均照度给出了两档标准值，“/”的左侧为低档值，右侧为高档值。人行道路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。表3 人行道路照明标准值夜间行人流量区域路面平均照度Eav(lx)，维持值路面最小照度Emin(lx)，维持值最小垂直照度Evmin(lx)，维持值流量大的道路商业区207.54居住区1032流量中的道路商业区1553居住区7.51.51.5流量小的道路商业区1032居

9、住区511注: 最小垂直照度为道路中心线上距路面1.5m高度处，垂直于路轴的平面的两个方向上的最小照度。四、灯具参数比较根据城市道路照明规划设计，一般主干道使用高压钠灯400w，次干道250w，支路150w，主干道和次干道辅道使用150w。表4 高压钠灯与LED路灯参数比较性能参数高压钠灯富士康 LED路灯功率/w15025040078126172光效(lm/w)10011212097100102光通量15000280004800075001260017400色温(K)190020002000500050005000功率因素0.440.440.440.920.920.92显色指数2323237

10、07070平均寿命(h)400040004000500005000050000注：钠灯参数参考飞利浦SON-T型高压钠灯，LED路灯参考Fiti LED路灯。高压钠灯是气体放电灯，需要镇流器维持稳定电压，高压钠灯功耗包括光源功率、镇流器功率、变压器功耗和线损功耗，整灯功率一般是光源功率的1.2倍。因此150w钠灯整灯功耗是180w，250w钠灯整灯功耗是300w，400w高压钠灯整灯功耗是480w。五、道路照明规划表5 常规道路规划标准道路等级灯杆杆高/米灯杆间距/米灯臂长度/米灯具仰角/灯杆边距/米备注主干道12351.5150.5次干道10301.5150.5支路8251.5150.5注：

11、1 灯臂不宜超过安装高度的1/4，一般长1.5米，也有0.5米、2米长。2 灯具仰角15，也有0、10、12。，3 灯杆边距指灯杆距离道路缘石水平距离，一般0.5米，也有1米、2米等。 布灯方式常规照明灯具的布置可分为单侧布置、双侧交错布置、双侧对称布置、中心对称布置和横向悬索布置五种基本方式。采用常规照明方式时，应根据道路横断面形式、宽度及照明要求进行选择，并应符合下列要求：图1 常规照明灯具布置的五种基本方式（a）单侧布置；（b）双侧交错布置；（c）双侧对称布置；（d）中心对称布置；（e）横向悬索布置 灯杆高度和间距表6 灯具的配光类型、布置方式与灯具的安装高度、间距的关系配光类型截 光

12、型半 截 光 型非 截 光 型布置方式安装高度H(m)间距S(m)安装高度H(m)间距S(m)安装高度H(m)间距S(m)单侧布置HWeffS3HH1.2WeffS3.5HH1.4WeffS4H双侧交错布置H0.7WeffS3HH0.8WeffS3.5HH0.9WeffS4H双侧对称布置H0.5WeffS3HH0.6WeffS3.5HH0.7WeffS4H注: Weff为路面有效宽度(m)，LED路灯都是半截光型灯具。路面有效宽度 Effective Road Width 用于道路照明设计的路面理论宽度，它与道路的实际宽度、灯具的悬挑长度和灯具的布置方式等有关。当灯具采用单侧布置方式时，道路有

13、效宽度为实际路宽减去一个悬挑长度。当灯具采用双侧（包括交错和相对）布置方式时，道路有效宽度为实际路宽减去两个悬挑长度。当灯具在双幅路中间分车带上采用中心对称不布置方式时，道路有效宽度就是道路实际宽度。截光型灯具 Cut-off Luminaire 灯具的最大光强方向与灯具向下垂直轴夹角在065之间，90角和80角方向上的光强最大允许值分别为10cd/1000lm和30cd/1000lm的灯具。且不管光源光通量的大小，其在90角方向上的光强最大值不得超过1000cd。半截光型灯具 Semi-cut-off Luminaire 灯具的最大光强方向与灯具向下垂直轴夹角在075之间，90角和80角方向

14、上的光强最大允许值分别为50cd/1000lm和100cd/1000lm的灯具。且不管光源光通量的大小，其在90角方向上的光强最大值不得超过1000cd。非截光型灯具 Non-cut-off Luminaire 灯具的最大光强方向不受限制，90角方向上的光强最大值不得超过1000cd的灯具。六、可行性分析灯具效率高压钠灯全向360发光，只有4555%光通量照射到路面，二次光学设计光损10%，玻璃透罩光损10%，这样实际照射到路面的光通量只有3545%。以250w高压钠灯为例，初始光通量28000，实际照射到路面光通11200 lm。LED路灯定向发光，光输出定向性好，通过二次光学设计后仍有85

15、%光通量到达路面。以Fiti 126w LED路灯为例，初始光通量12600 lm，照射到地面光通量10710 lm。灯具光效 高压钠灯光效高，一般都在100 lm/w以上，Fiti LED路灯光效一般在95 lm/w左右。但是实际光效，LED路灯要比高压钠灯高。以250w高压钠灯为例，初始光效112 lm/w，整灯功耗280w，路面有效光通量11200 lm，实际光效40 lm/w。以Fiti 126w LED路灯为例，初始光效100 lm/w，整灯功耗135w，路面有效光通量10710 lm，实际光效80 lm/w。显色指数高压钠灯高压钠灯的光谱窄，显色指数低，一般只有23-33，道路路面

16、感觉昏暗，对物体本身色彩还原性差，灯光照射下物体失真明显，钠灯低显色性只能帮助司机和行人帮助察觉道路状况，并不能帮助行人清晰辨别。LED的显色指数高，一般达到75-80，接近日光，使得被照射物体颜色更加逼真，对颜色的呈现更为真实，更能够反映出物体本身的颜色。LED的高显色性有助于司机和行人辨别别目标，路面看起来更明亮，感觉更舒适，更安全，在同样的路面亮度下提供更好的通行条件。色温高压钠灯光谱比较集中于黄色，色温比较低，只有2300-3200K，黄光昏暗，容易引起催眠情绪。LED色温较高，一般在3500-5500K以上，有暖色系和冷色系色温，路面明亮，感觉舒适，满足各种照明应用对色温的需求，实际发光效果，LED比高压钠灯高。配光曲线高压钠灯全向360发光，通过灯具反光罩进行二次光学设计，光斑呈椭圆型，容易形成暗带和斑马效应，路面照度均匀度较低。LED路灯定向发光，有利配光曲线的设计和控制，LED路灯配光曲线呈对称蝠翼型，光斑呈矩形，有利于提高道路照明的平均照度和照度均匀度，控制了眩光的产生图2 路灯配光曲线寿命高压钠灯是气体放电灯，灯泡寿命受电压波动影响较大，设计寿命20000小时，灯具光衰严重，1000小时光衰30%，实际寿命4