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    淺談LED路燈在光明新區(qū)市政道路的應(yīng)用

    2013-08-23 03:55:24陳文健
    燈與照明 2013年1期
    關(guān)鍵詞:鈉燈主干道路燈

    陳文健

    (深圳市光明新區(qū)建筑工務(wù)和土地開發(fā)中心,深圳518107)

    0 引言

    LED作為一種新光源,有著高效、節(jié)能、環(huán)保、壽命長等特點,目前有取代傳統(tǒng)光源的趨勢?!秶抑虚L期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中,LED路燈等半導(dǎo)體照明產(chǎn)品被明確列入“重點領(lǐng)域及優(yōu)先主題”,并提出要“重點研究高效節(jié)能、長壽命的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品”,科技部也啟動了“十城萬盞”半導(dǎo)體照明工程。廣東省的“千里十萬”LED路燈示范工程也在快速推進。作為改革開放的前沿,中國的窗口,深圳市也在大力推廣LED路燈。目前,在深圳光明新區(qū)已經(jīng)建成采用LED路燈的城市主干道4條,總長度達20.5公里。

    根據(jù)光明新區(qū)城市主干道的LED路燈情況,總結(jié)經(jīng)驗,發(fā)現(xiàn)和解決LED路燈在實際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題,總結(jié)歸納出相對合理有效的解決方案。全面分析LED路燈在各個等級道路中的運用情況,以及產(chǎn)生的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益、社會效益和存在問題,為今后LED路燈道路照明工程的建設(shè)提出指導(dǎo)性建議。

    1 LED路燈的優(yōu)越性

    高壓鈉燈是目前主要用于城市主干道照明的光源,在CJJ 45—2006《城市道路照明設(shè)計標準》中明確規(guī)定:快速路、主干路、次干路和支路應(yīng)采用高壓鈉燈。由于目前LED光源迅速發(fā)展,一些市政主干道也采用了LED路燈,有取代傳統(tǒng)光源的趨勢,為此,我們對LED光源和高壓鈉燈的技術(shù)參數(shù)作了比較。

    表1 LED路燈與高壓鈉燈的技術(shù)參數(shù)比較表

    分析表1得出以下結(jié)果:

    (1)額定功率范圍。傳統(tǒng)高壓鈉燈有固定的幾級額定功率,通常用于主干道照明的為400 W,而道路寬度的變化會使燈具布置上產(chǎn)生間距不統(tǒng)一的情況;LED光源由于其整組燈具是采用單顆或模塊的形式組合而成的,額定功率可以根據(jù)實際使用需求配置,配置路燈時更加靈活。

    (2)發(fā)光效率。高壓鈉燈一般為120 lm/W。目前市場上用于道路照明的LED光源的光效為100 lm/W左右,實驗室已經(jīng)可以達到200 lm/W以上,隨著技術(shù)的發(fā)展,LED光源提升的空間還很大。

    (3)使用壽命。LED平均壽命達5萬小時,是普通高壓鈉燈的4倍以上,可降低燈具的維護周期和成本。但LED的平均壽命只是光源的壽命,實際燈具的壽命與其電源有很大的關(guān)系。

    (4)顯色指數(shù)和色溫。高壓鈉燈色溫在2 300 K~3 300 K左右,發(fā)黃光,顯色指數(shù)為30,黃色的光比較柔和,穿透力較強。LED光源色溫在2 300 K~8 000 K范圍內(nèi)可調(diào),顯色指數(shù)在60~90,更高的顯色指數(shù)可以提高司機對物體的辨認能力,可調(diào)節(jié)的色溫可以更好地滿足司機對光線舒適度的要求。

    (5)啟動、再啟動時間。傳統(tǒng)高壓鈉燈的啟動和再啟動時間為幾到十幾分鐘,LED光源則可以瞬時啟動。過長的啟動和再啟動時間可能導(dǎo)致照明線路出現(xiàn)故障,對交通安全有較大的影響。

    (6)功率因數(shù)。傳統(tǒng)高壓鈉燈的功率因數(shù)在0.44左右,需要按照電容器補償,補償后功率因數(shù)不小于0.85;LED燈的功率因數(shù)一般都在0.95以上,用于道路照明無需再單獨補償,更高的功率因數(shù)可以更好地節(jié)約能源。

    (7)電壓變化對光通量的影響。傳統(tǒng)高壓鈉燈對電壓的要求較高,過低的電壓會造成光源無法啟動或光通量下降;LED光源對電壓的要求相對較低,且低電壓情況下不損耗光通量。

    (8)頻閃現(xiàn)象。由于兩種光源的發(fā)光原理不同,高壓鈉燈有頻閃現(xiàn)象,LED光源無頻閃。

    (9)配光曲線。高壓鈉燈由于光源的形狀固定,配光曲線比較單一,燈具的利用率相比LED光源也較低。LED光源由于指向性強,配光相對比較靈活。

    (10)燈具防護等級。燈具防護等級均可達到IP65,滿足規(guī)范要求及使用要求。

    2 LED路燈應(yīng)用分析

    在城市道路中,照明是必不可少的,良好的照明可以為駕駛?cè)藛T提供可視功能和視覺舒適的環(huán)境,使行車更加安全。

    2.1 道路照明的基本原則

    (1)CJJ 45—2006《城市道路照明設(shè)計標準》中對各種道路等級的道路照明做出了明確的要求,具體指標如表2。

    (2)在滿足道路照明亮度的基礎(chǔ)上,應(yīng)符合照明均勻度要求,為駕駛?cè)藛T提供可視功能和視覺舒適的環(huán)境。

    (3)道路沿線相交路口、立交橋處應(yīng)適當提高照度標準,以保證車輛高速行駛的安全和通行能力。

    (4)選擇高效光源,燈桿造型美觀、經(jīng)濟、簡單、環(huán)保。

    (5)道路照明要求節(jié)能,便于維護。易于管理檢修,減少維護費用。

    (6)合理選用燈具及布置形式,注重?zé)艄猸h(huán)境與人文的結(jié)合,與城市功能區(qū)相協(xié)調(diào),與自然環(huán)境相融合。

    表2 機動車交通道路照明標準值

    2.2 傳統(tǒng)光源照明

    用于城市主干道照明傳統(tǒng)光源采用高壓鈉燈,布置形式也比較統(tǒng)一,一般雙向8車道,采用12 m單臂路燈對稱布置,間距30 m左右,光源功率400 W。根據(jù)以上布置,采用DIALux軟件進行計算,得到結(jié)果如表3。

    表3 DIALux軟件計算結(jié)果表

    根據(jù)表3可以看出,其結(jié)果均滿足《城市道路照明設(shè)計標準》中對主干道要求的高標準值。

    2.3 LED光源照明

    根據(jù)光明新區(qū)目前LED路燈運用的情況,選取光明大道、華夏路、松白路三條城市主干道進行現(xiàn)場測試。

    2.3.1 光明大道LED路燈照明情況

    光明大道為城市主干道,雙向8車道,目前采用LED路燈路段總長度為3.65公里,采用13 m路燈對稱布置,間距28~35 m左右,光源額定功率為207 W。

    2009年4月29日我中心委托深圳電子產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心對道路進行了現(xiàn)場測試,并出示了檢測報告。測試范圍為:單側(cè)主路兩盞路燈間距35 m×道路寬度14 m,取點90個,共測量6組數(shù)據(jù),測量數(shù)據(jù)如表4。

    表4 光明大道現(xiàn)場照明測試表

    圖1 現(xiàn)場照明實際效果

    2.3.2 華夏路LED路燈照明情況

    華夏路為城市主干道,雙向8車道,目前采用LED路燈路段總長度為1.3公里,采用13 m路燈對稱布置,間距28 m左右,光源額定功率為210 W。

    2010年8月16日LED路燈供應(yīng)商委托深圳電子產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心對道路進行了現(xiàn)場測試,并出示了檢測報告。測試范圍為:單側(cè)主路兩盞路燈間距28 m×道路寬度14 m,取點99個,共測量3組數(shù)據(jù),測量數(shù)據(jù)如表5。

    表5 華夏路現(xiàn)場照明測試表

    圖2 現(xiàn)場照明實際效果

    2.3.3 松白路LED路燈照明情況

    松白路為城市主干道,雙向8車道,目前采用LED路燈路段總長度為12公里,采用12 m路燈對稱布置,間距26 m左右,光源額定功率為210 W。

    2011年4月18日LED路燈供應(yīng)商委托深圳電子產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心對道路進行了現(xiàn)場測試,并出示了檢測報告。測試范圍為:單側(cè)主路兩盞路燈間距26 m×道路寬度14 m,取點99個,共測量14組數(shù)據(jù),測量數(shù)據(jù)如表6。

    表6 松白路現(xiàn)場照明測試表

    圖3 現(xiàn)場照明實際效果

    2.4 傳統(tǒng)路燈與LED路燈的比較

    根據(jù)現(xiàn)場測試結(jié)果,在滿足規(guī)范情況、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益、社會效益幾個方面對其進行分析,發(fā)現(xiàn)總結(jié)其優(yōu)缺點。

    2.4.1 技術(shù)規(guī)范的比較

    經(jīng)過測試的幾條市政道路均為城市主干道,根據(jù)《城市道路照明設(shè)計標準》中對主干道的要求,比較情況如表7。

    表7 滿足規(guī)范情況比較表

    在表7中可以看出,采用LED光源的道路其各項指標均可滿足《城市道路照明設(shè)計標準》中對主干道的要求,但只能滿足其低檔值。采用高壓鈉燈可以滿足高檔值。

    2.4.2 經(jīng)濟效益的比較

    以一條1公里長、雙向6車道城市主干道為例,分別采用LED路燈和高壓鈉燈布置,具體斷面如圖4-5。根據(jù)布置圖,對其經(jīng)濟效益分析見表8。

    圖4 LED燈布置斷面圖

    圖5 高壓鈉燈布置斷面圖

    表8 高壓鈉燈與LED燈投資和節(jié)能對比表

    根據(jù)表8可以看出,采用LED路燈前期投資較大,前期投資相比高壓鈉燈而言要增加37.6%(LED燈按照每瓦30元考慮),但使用階段節(jié)能明顯,節(jié)能在44.5%左右。采用高壓鈉燈照明功率密度值LPD=1.0 W/m2;采用LED燈照明功率密度值LPD=0.65 W/m2。

    根據(jù)LED燈現(xiàn)場檢測的情況來看,目前已經(jīng)完工的幾條LED路燈道路的平均照度都達不到30 lx,只能達到規(guī)范中的低標準值,而采用高壓鈉燈的主干道的平均照度均可以達到30 lx的標準。但是LED在其他方面的優(yōu)勢(如顯色性等)可以彌補其照度不足的缺點。

    2.4.3 環(huán)境及社會效益的比較

    由于LED路燈節(jié)能在44.5%左右,每年每公里城市主干道可以節(jié)約電能48 000 kW·h。減少CO2排放4.6萬 t(注:生產(chǎn)電能1 kW·h排放0.96 kg CO2)。LED由于其顯色性好,視覺感受更好,可以更好改善道路交通環(huán)境,符合國家節(jié)能環(huán)保的大方針,且發(fā)展?jié)摿薮?,其效果可見圖6。

    圖6 采用高壓鈉燈與LED燈節(jié)效果對比圖

    3 LED路燈在應(yīng)用中需要解決的問題

    根據(jù)光明新區(qū)的應(yīng)用情況可以看出,在城市主干道上采用LED路燈照明節(jié)能效果突出,符合城市低碳環(huán)保的發(fā)展理念,環(huán)境、社會效益明顯,但在規(guī)范制定、實際測量方法、初期投資、產(chǎn)品研發(fā)等多個方面還存在一定的問題。

    (1)根據(jù)CJJ45—2006《城市道路照明設(shè)計標準》光源的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定:快速路、主干路、次干路和支路應(yīng)采用高壓鈉燈。規(guī)范中沒有涉及LED燈。建議盡快修訂、完善相應(yīng)LED路燈照明技術(shù)規(guī)范。

    (2)由于受到目前LED發(fā)光特點以及現(xiàn)有技術(shù)的局限性,LED路燈目前總光通量小,在標準選擇上只能采用城市主干道低檔值。

    (3)大功率LED路燈的體積較大,在多臺風(fēng)的沿海地區(qū)存在安全隱患。

    (4)初期投資大,一次性投入多。

    (5)LED實際燈具的壽命達不到5萬小時,這與電源有很大的關(guān)系,還需廠家完善。

    (6)路口段平均照度明顯偏低,需廠家進一步研發(fā)新產(chǎn)品。

    [1] CJJ 45—2006城市道路照明設(shè)計標準[S]

    [2] CJJ 89—2001城市道路照明工程施工及驗收規(guī)范[S]

    [3] 深圳市地方標準LED道路照明工程技術(shù)規(guī)范征求意見稿[S]

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