LED路灯改造方案.doc

1、XX 市 LED 路灯改造方案关于欧普司1 .公司简介欧普司科技（北京）有限公司成立于 2009年，主要从事LED照明产品，特 别是大功率LED芯片及大功率LED照明产品的研发、生产和销售。目前公司已 经通过ISO9000和14000系列管理体系认证，具备了较为完善的管理体系。欧普司公司的产品广泛应用于道路照明、户外照明、运动场馆照明以及工 业照明等多个领域，并得到中国科学院光电研究中心等高端用户的充分肯定和 好评。也正是基于欧普司科技在产品研发上的深厚功力，是欧普司成为全球最大 的三家照明企业之一的德国西门子-欧司朗公司的战略合作伙伴。OSRAM OEM供应商认证原厂配套证书母普司科技让手；

2、有T公司和ghpl*. Re . lAf J LtdJon 现r©IE 4第r 4i9 南亚育同分&3衿2 .产品及技术特点2.1 产品散热性能优异公司和核心团队曾供职于国内最大的电子散热产品厂商，具有多年从事电子散热产品的研发、生产和管理经验。自进入 LED照明领域后，迅速将之前掌 握的相关电子散热产品的技术经验和生产工艺转化到LED灯具的散热中来，所研发的大功率LED照明产品在实际工程项目中具有非常优异的光通量维持特 性。所有产品在设计过程中均经过严格的计算机热学仿真分析并优化，最终使 灯具的散热能力达到可控的程度。在充分考虑静态散热能力的同时，欧普司的灯 具充分考虑的严

3、酷户外环境的特点， 我们设计的灯具不但静态散热效能良好， 还 能充分满足长时间户外恶劣环境中使用的散热需求。欧普司公司目前时间最长的工程案例位于清华大学校园内，从项目安装完成的2009年6月至今已经有两年的时间，经测试仍然没有光衰。位于清华大学校园内的项目实景照片温度修正后的历史光衰测试记录时间/样本照度（lx）1#2#3#4#5#2009.8.243.040.340.743.041.42010.1.1444.542.542.044.544.02010.7.1743.441.340.543.141.92011.6.1142.340.039.142.141.2最长间隔变化比率-2%-1%-4%-

4、2%-1%2.2 产品设计精益求精欧普司的产品在设计过程中非常注重产品的结构安全特性，所有的结构部件 均经过计算机有限元仿真分析，确保结构安全性。为保证散热机构的长年有效工作，欧普司的灯具除了设计了独特的放落叶网，还具备自清洁能力，防止积尘。在外观设计方面，欧普司的灯具简介流畅，是用户的城市更具国际化特征。2.3掌握独特的大电流驱动技术欧普司科技是目前国际上极少数掌握 700-100mA大电流驱动技术的公司， 基于先进的大电流驱动技术，我们可以更好的支持在国内刚刚发展的 合同能源管 理项目。在所有LED照明应用案例中，以合同能源管理模式实施的项目难度是 最大的，因为合同能源管理项目需要 LED

5、灯具具备优异的节能特性，真正意义 上的长时间可靠工作，良好的照明效果和节能投资回报率。 在欧普司看来，就目 前的LED技术水平而言，没有大电流驱动技术，就没有LED在合同能源管理项 目中的技术可行性。就这一点我们以下表做简要分析：方案*二类光源小电流二类光源大电流一类光源小电流一类光源大电流技术可行性可行/、可行可行后较同的技术难度节能特性X很高较局可靠性较低X很高很高照明效果X很高很高灯具成本较低X很高较局投资经济性较低X很低很高* 一类光源：进口一线品牌的 LED光源；二类光源：国产或台系品牌的LED光源由上面分析我们可以清楚的发现，如果单纯考虑成本可以选二类光源小电 流驱动；如果单纯考虑

6、节能比率，可以选择一类光源小电流驱动，如果实施合同 能源管理项目，最佳选择只有一类光源大电流驱动。二.背景知识1 .LED与高压钠灯的优劣对比基于LED光源的LED路灯将逐渐取代高压钠灯已经是不争的事实。 相比于 传统高压钠灯，LED光源在节能特性、环景保护甚至是经济性方面均具有较大 优势，下面我们就LED与高压钠灯的主要对比优势做简要介绍。LED高压钠灯LED的优势色温CCT2000-6500K，2000K用户选择范围更宽显色指数CRI70-80，20-25高色彩还原度，大大增加司机辨识能力功率选择1-200W V.150、250、400W.LED有更多的灵活选择功率的空间环保性无铅、汞V含

7、汞LED符合欧盟ROHS环保指令启动时间瞬间，5-10分钟LED每天节省5-10分钟的开灯时间相比于高压钠灯的大电流启动更具节能优势电气安全性低压，高电压LED低电压更安全结构安全性不易破碎V易破碎LED不易伤人，更安全寿命5万小时V1.5万小时LED寿命更持久节能特性可超过100lm/W整灯光效60lm/WLED灯具具备更高的节能特性光源光效最高 140lm/WM90-110lm/WLED的光源光效已经比高压钠灯高了灯具效率90%-95%M65-70%LED光通量损失小得多发热因数0.9-0.951，LED发热后光通量略有所损失驱动损耗10%，15-25%LED驱动电源比HPS镇流器能耗更低

8、视觉修正系数1.2，0.8LED光谱中没有不可见光，物体辨识度高应用因数0.7-0.8V0.5LED可以把光更多地照射到了路面系统应用光效65lm/W V25Lm/WLED比高压钠灯节电光通维持率90%-100%M70%LED更高的光通量维持能力下面我们针对LED路灯的节能特性做较详细的描述，进而对后续方案的确定 做一些必要的理论铺垫。2 .LED节能特性分析我们都知道在LED作为通用照明产品出现之前，高压钠灯也是属于高光效、长寿命的光源，光源光效最高也可以达到120lm/W,那么与高压钠灯光源光效相 差并不悬殊LED灯又是怎么在这场节能竞赛中胜出的呢？在下面的分析中或许 我们能找到一些答案。

9、光源LED金卤灯MH高压钠灯HPS光源光效100-140lm/W *80-100lm/W90-110lm/W电源效率90%-92%75-85%75-85%灯具效率90%65%-75%65%-75%热因子0.9-0.9511系统效率110lm/W64lm/W70lm/W视觉因子1.1-1.31.1-1.30.8-0.95应用因数0.750.50.5最终应用效率99lm/W38lm/W31lm/W效率变化比率71%38%28%我们再反过来通过国家发改委 LED路灯招标标准来验证上述分析:比较项目光源光通量灯具光通量应用光通量150W HPS14000lm10000lm4000lmLED替换标准60

10、00lm5400lm*4260lm250W HPS250001m17500lm7000lmLED替换标准100001m9000lm*7100lm400W HPS40000lm28000lm11200lmLED替换标准155001m140001m*110001m高压钠灯的光源光通量取值为估计值，但均高于表1中所示数据LED的总光源光通量为基于上表的测算值*替换三种高压钠灯的 LED整灯光通量标准为国家发改委标准高压钠灯的灯具光通量为基于上表的测算值计算依据为上表中的效率变化比率值3 .结论上述分析充分验证了我们之前对 LED灯节能特性的认识，即在道路照明应 中，LED路灯的应用光效是传统高压钠灯

11、的 3倍以上，相应产生的节能潜力在 70%以上。而且随着LED光源光效的不断提高，潜在的节能空间将更加巨大。二.高压钠灯的实际功率分析1 .高压钠灯的功耗表1高压钠灯参考参数光源型号光源功率电源电压启动电流工作电流工作电压光通量NG100100W220V1.8A1.25A135V7500lmNG150150W220V2.7A1.8A100V13000lmNG250250W220V4.5A3.0A100V22500lmNG400400W220V6.2A4.6A100V36000lm表2镇流器参考参数配用光源电源电压工作电流工作电压100W220V1.25A167.5V250W220V3.0A18

12、0V400W220V4.6A180V我们以250W高压钠灯为例，通过理论计算和实测数据认识高压钠灯的实际 功耗，进而推论得知其它额定功率光源的实际功耗。电源电压U=220V,镇流器电压Ul=180V,输入阻抗Z=220/3=73.33Q ,镇 流器阻抗 Zl=180/3=60 Q 灯阻抗 Z h=100/3=33.3 Q 另外灯电阻 Rh=P/I2=250/32=27.78 Q 镇流器电阻 Rl=4.22 Q镇流器损耗的理论计算值为I2*R=32*4.22=38W所以250W高压钠灯的理论功耗为250W+38W=288W然而，这个产品的实测功耗比理论功耗高 3%左右，也就是说250W的实际 功

13、耗288W*103%=297W,镇流器损耗为47W占总功耗的16%左右。以此类推，我们可以参考的的高压钠灯实际功耗如下:HPS光源功率100W150W250W400W实际系统功率*118W178W297W475W*后续将进一步进行分析修正2 .其它影响高压钠灯系统功耗的因素除了我们通常知道的光源功耗和镇流器功耗外，通常还有几个因素会影响到 高压钠灯的系统功耗。以下做简要说明：(1)电网电压波动影响我国电网电压不稳定现象普遍存在，电网电压的波动是随着用电负荷的增减而反向变化的。通常用电负荷的最高峰时段出现在下午5-6点钟，这时候电压最低。低电压现象会随着负荷的减轻而逐步缓解(城市的盛夏季节除外)

14、，但在夜间特别是后半夜电网电压会显著提高。有照明行业的专业人士曾经量测某地深夜 电网电压可以上升到280V-300V。高压钠灯是电压敏感性的照明设备，电网电压的小幅波动会加大电流的波 动，从而引起功耗的较大波动。我们还以上述250W高压钠灯为例，通过分析计算电压影响对高压钠灯功率 的影响。我们假设在夜间某时的电网电压上升了 10%,达到242V。灯电流为I=V/Z =242/73.33=3.3A ,灯功率为 I2*R=3.32*27.78=302W ;镇流器功耗为 I2*R=3.32*4.22=46W,贝U总功耗为 302W+46W=348W也就是说当电网电压上升 10%的时候，高压钠灯的功耗

15、会上升20%(348W/288W=120%)O同理如果电网电压上升 20%,高压钠灯系统功耗会上升 超过40%,以此类推。众所周知，用电的低谷时段通常出现在半夜，也是高压钠灯工作的主要时段， 这时候人车稀少，高压钠灯却因为电网电压的升高耗费更多的电能工作，白白浪费宝贵的资源。但要真正认定没有回路稳压调压装置的高压钠灯的实际功率，需要常年、逐日、 分时监测高压钠灯的实际计量功耗。如果存在操作性问题，至少是要监测到连续的电压变化，才能通过理论计算取得高压钠灯的积分功耗，进而得到功率值。（ 2）大启动电流特性高压钠灯的起动电流通常达到或超过正常工作电流的150%，这段大电流启动的时间通常会持续10

16、分钟左右，如果以平均开灯时间9 小时（ 540 分钟）为计算基准，高压钠灯的日平均功率为标准值的1.01 倍（1.5/54+53/54=1.009）（ 3）无功功耗S 视在功率= P 有功功率 +Q 无功功率我国的电费虽然是按照有功功率P 计算的， 但是如果负载的无功功率很高，供电线路上的无功电流很大会造成线路和变压器的线损增加，不但降低了线路的供电质量还会无端损耗电网电能，造成社会损失。高压钠灯的功率因数通常较低，通常只有0.4 左右，以250W 高压钠灯为例，如果光源功率加上镇流器损耗为300W,则由COS =P/S=0.4S=P/0.4=300W/0.4=750VAI 视在电流 = 75

17、0W/220V=3.4A虽然无功功率的存在并不都直接影响到用户的电费支出，但却会在供电电设备、 线路初装及后期维护更换时时极大影响用户的成本支出。在我国有些地方，供电部门是以罚款的形式对没有能够达到合格功率因数的用电户进行惩罚，以督促这类用户采用就地无功补偿的形式提高功率因数，降低无功损耗。在本项目中，由于计算和计量线损和变压器损耗有一定难度，我们在此忽由于计算和计量线损和变压器损耗有定难度，我们在此忽略此部分的影响。3.结论结合以上的分析，我们以如下功率数据作为本部分结论，并作为后续进一步计算的依据：HPS光源功率100W150W250W400W实际系统功率120W180W300W480W三

18、.项目技术路线在前面的分析中我们已经知道 LED路灯在达到一定光通量标准的情况下是足以替代现有的高压钠灯的，而且这种替代还具有可观的节能效应。 但是，具体 到项目方案，特别是合同能源管理项目，我们仍需要对以下几个非常重要的问题 逐一解答:(1)要达到这样的光通量，我们将使用多少功率的LED光源？(2)要达到这样的光通量，我们将用多少成本代价来取得？(3)是否存在对合同能源管理项目来说最优的解决方案？下面我们以替代250W高压钠灯的标准LED光通量( 90001m)为例，把它作为 出发的原点，通过分析论证，最终确定 LED灯的技术路线。1 .在标准替代中存在的2种技术路线力杀AB灯具光通量900

19、01m90001m光源类别进口/田光效进口 /田光效驱动电流标准大电流灯功率低稍高散热技术难度低高成本高稍低节电收益较局高2 .两种技术路线的比较分析为实现精确比较，我们以以上 A、B方案作为参考案例做详细的计算分析。其中B方案为大电流驱动方案，又分为B1: 700mA驱动方案和B2: 1A驱动方案。在此我们略去计算过程，只显示分析结论。节约每W功率所花费的成本比较元/WB2: 1A B1 : 700mA A: 350mA三种方案投资回收期-电价敏感分析三种方案内部收益率IRR-投资期限敏感分析内部收益率：IRR25.0%20.0%15.0%10.0%5.0%0.0%1000mA700mA35

20、0mA3 .结论通过上面的分析，我们可以清楚地看到所有的经济性指标均指向了同一种方 案，那就是B2方案：采用1A驱动电流的大电流方案。而且，经过电价和投资 年限的敏感性分析，B2方案的始终保持着对 A方案（350mA）的绝对优势和 B1方案（ 700mA）的相对优势。通过以上的分析，我们确定了以 1A电流驱动的LED路灯技术路线，后续 具体到项目实施方案的测算也基于此技术路线。四.项目方案1 .项目概况项目所在城市：XX省XX市道路情况：主路双向6车道，每车道宽3.5米，路中央有1.5米绿化隔离带 辅路宽3.5米人行便道宽2米现有路灯情况：灯杆间距25米，双向对称布杆灯杆高9米，悬挑1.5米，

21、仰角20度单灯杆主辅路各250W高压钠灯灯头一只2 .项目方案技术分析我们初步选型128WLED路灯灯头替换现有主路照明的一只 250W高压钠 灯，同时取消辅路的250W高压钠灯。主路照明效果模拟计算结果:平均照度照度均匀度I级道路照明标准20-30 lx0.4主路模拟结果200.41对比结果达标达标另外参考辅路以及人行道照明效果平均照度照度均匀度辅路260.223人行道5.350.426具体灯具参数见下表:替代现高压钠灯额定功率250W X 2高压钠灯的实际功率300W X 2LED路灯的光通量输出94501mLED路灯的光源功率115WLED路灯的实际功率128W节能比例79%LED路灯造

22、价2980-3500 元五.项目经济性分析我们已经确定了替换目标和替换方案，下一步就要着重分析这个合同能源管理 项目的经济特性。我们先来把相关的测算依据整理归纳一下：1、5年250W高压钠灯运营费用计算。主要计算参数：电费：平均电价按0.52元/KWH计算光源种类HPSLED光源功率w250 X 2115实际功率w300 X 2128开灯时间/天h1010每年功耗 kwh2190467电价元/kwh0.520.52年电费元1138.8242.84年节省电费兀0895.16LED路灯改造投资3278.001.投资回收期测算静态投资分析：250W高压钠灯的投资回收期：3278.00元/895.16

23、元/年=3.66 年；（2980.00 + 2980.00 X 10%依装施工费）=3278.00）安所节省的电费返还建设成本，静态计算需要4年收回建设成本。动态投资分析：该项目建设成本 262.24万，银行3年期贷款利率7.04%,融 资回报按2%计算工程建设资金262.24 万3278.00 X 800银行贷款利率（7.04%）73.96 万262.64 X 7.04%X4投资额336.20 万融资回报2%6.724 万336.20 X 2%5年总投资342.93 万LED标称使用寿命：50000H,按实际使用寿命 40000H计算，按每年工作 3900H计算，可正常工作10.25年。高压钠灯标称15000H,按实际使用寿命