關(guān)鍵詞 節(jié)能環(huán)保 光衰壽命 頻閃污染 維修時效 單燈控制
全球面臨能源緊缺、環(huán)境危機，在我國政府“建設節(jié)約型社會”的國策引導下，路燈行業(yè)作為電能消耗大戶，積極尋求降耗節(jié)能途徑。濰坊是全國首個LED路燈全覆蓋城市，也是國家科技部“十城萬盞”首批啟動城市之一，自2006年底起逐步對中心城區(qū)高壓鈉燈、金鹵燈等傳統(tǒng)光源進行替換。截至目前，濰坊全市在用路燈照明、景觀亮化光源共計15萬盞，其中LED燈12.2萬盞，路燈處管轄路燈4.4萬盞，其中LED燈4.1萬盞。作為LED燈應用最早、存量最大的城市，濰坊市路燈管理處組織工程技術(shù)人員和維修人員進行長達十二年對比使用，基本摸索出了LED燈的優(yōu)點、缺陷、使用及維修方法。為更好使用LED路燈，本文從效率節(jié)能、光衰壽命、頻閃污染、維修時效、單燈控制等方面粗淺分析總結(jié)。
一、基本情況
我市高壓鈉燈于1981年3月安裝試用，因其具有功率大、壽命長、穿透力強、環(huán)境要求不高等優(yōu)點，1993年開始普及，到2006年11月市區(qū)運行3.9萬盞。2006年底濰坊開始試用LED路燈，因其高效節(jié)能、光衰小壽命長、環(huán)保無污染、便于單燈控制等優(yōu)點，逐步取代高壓鈉燈、金鹵燈。于2009年12月開始普及使用，截止至目前，濰坊市共有路燈、景觀燈150790盞，總功率16858.8KW。其中道路照明97184盞，景觀亮化53606盞。使用LED光源122285盞，占比81.1%。
濰坊市路燈管理處負責城區(qū)48條主次干道照明、17處夜景亮化維修養(yǎng)護，包含：燈塔2座、高桿燈16桿、半高桿燈120桿、路燈18520桿；總共44231盞，裝燈功率3260KW。其中道路照明36403盞，功率3180KW；景觀燈7828盞，功率80KW。其中LED光源41717盞，占比94.3%，市區(qū)內(nèi)基本實現(xiàn)LED全覆蓋。
二、實際使用情況對比
1、效率對比
理論上整燈光效，高壓鈉燈90—140LM/W。鈉燈弧光放電，電弧管兩電極之間產(chǎn)生弧電發(fā)熱耗電，鎮(zhèn)流器電感線圈發(fā)熱耗電20%--30%。高壓鈉燈360°發(fā)光，靠燈罩反光體反射到路面，30%--40%光線照射在燈具內(nèi)，照射在路面光通量35%—45%。如250W鈉燈初始光通30000LM，光效45LM/W。
LED光源發(fā)光體是燈珠，發(fā)光二極管在一定正向偏置電壓、微弱電流情況下，使半導體PN結(jié)發(fā)光，所以熱量能耗小，是鈉燈1/3。因其定向性發(fā)光直射到所需要的區(qū)域，透鏡損失、燈具損失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，相較鈉燈，效率更高。
以濰坊市寶通街道路照明舉例：原寶通街雙挑雙光源400w的4火金鹵燈，總功率1600w；用LED后，機動車道200w單火、非機動車道160w，合計360w,節(jié)能77.5%。原東風街雙挑雙光源400w的3火鈉燈，合計1200w；用LED后，機動車道170w、非機動車道50w,合計220w，節(jié)電81%，且現(xiàn)場照明質(zhì)量檢測完全達標。
2、光衰壽命對比
理論上鈉泡3000小時光衰30%左右，LED光源10000小時光衰5%左右；鈉泡壽命在5000—15000小時，LED光源有30000—50000小時。但實際使用發(fā)現(xiàn)，鈉泡與理論差別很大，使用6個月后，肉眼可察明顯變暗，開始燒壞，壽命平均1年，個別2年，使用到后期啟動困難，甚至間歇性工作。而大功率LED使用一年，通過光衰測試儀測量光衰僅8%左右，肉眼基本看不出變化；使用4年開始出現(xiàn)不同程度損壞，6年部分單元損壞。據(jù)此，LED路燈的使用壽命是鈉燈的4倍。
3、使用安全性對比
鈉燈、金鹵燈工作后溫度很高，壞泡中5%為炸泡，還有些因高溫烤裂了燈罩；觸發(fā)器擊輝燈管過程中，脈沖電壓1千多伏，維修時常有漏電擊穿手套有麻痛感；個別維修人員測電壓時誤操作，表筆點測在光源兩端，會擊穿萬用表電壓檔。而LED路燈發(fā)光二極管是一種低壓元件，溫度也低很多，使用12年來無一炸泡，烤裂燈罩不過10個。鋁合金壓鑄燈殼、防水、抗沖擊、抗氧化、防震能力強，沒有鎢絲玻殼等易損壞部件，安全性更高。由于溫度低、電壓低的特點，為應用留下了更大空間，所以大量應用于水下景觀亮化、橋梁護欄裝飾、樓宇景觀亮化等公共場所的各類亮化工程。
4、光線頻閃污染對比
高壓鈉燈是高強度氣體放電發(fā)光，有頻閃。發(fā)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，光線經(jīng)燈罩反射后有副波瓣產(chǎn)生，有眩光直視會眼暈。光譜中含紅外線、紫外線等有害射線。燈管中含有害金屬汞污染。
LED路燈直流電驅(qū)動，穩(wěn)定柔和的光效；PN結(jié)發(fā)光，遠比金屬離子鹵化物發(fā)光穩(wěn)定，頻閃輕，有利于保護眼睛；光線投射角度可以通過調(diào)整透鏡基板角度，實現(xiàn)定向照明，均勻配光，散光少可直視光源；光線更接近自然光，新燈運行，直視側(cè)視，肉眼均無不適感。且不含紅外線、紫外線，無輻射，可廣泛用于室內(nèi)；更不含有害金屬，可以回收利用，減少環(huán)境污染。
5、損壞率于使用季節(jié)差異
高壓鈉燈、金鹵燈工作時產(chǎn)生很大熱量，特別是夏季散熱差，加快燈泡老化，縮短燈泡壽命。2007年底，濰坊市路燈管理處共有36000盞高壓鈉燈、金鹵燈運行，平均每天燒毀燈泡60個左右，日損壞0.17%,夏季每天更換120泡左右，日損壞0.34%（鎮(zhèn)流器、觸發(fā)器故障除外）。
LED路燈全覆蓋后，共有41717盞運行，每日LED燈頭壞10個左右，日損壞率0.02%。，不受季節(jié)影響，90%是電源驅(qū)動器損壞，個別LED燈珠燒壞。工作量是原來1/4左右，節(jié)省大量人車資源。
6、對變壓器、供電線路、電壓要求對比
電纜供電過程會產(chǎn)生壓降，變壓器輸出點、電纜首端電壓一般230V以上，末端190V左右。線路較遠的經(jīng)過大街小巷進小區(qū)，最末端可能170V左右。鈉燈、金鹵燈效率下降或無法啟輝，出現(xiàn)燈亮路不明，甚至有電不亮燈現(xiàn)象。LED路燈允許工作電壓范圍更寬泛，170—280V都可以正常亮燈；驅(qū)動器為直流驅(qū)動，保證了大功率LED燈亮度，解決了困擾多年的小區(qū)路燈普及問題。
鈉燈、金鹵燈功率大，變壓器、線路幾乎滿負荷運行，壞變壓器、燒交流接觸器、燒電纜時有發(fā)生。特別在夏季雨后，因線路接頭絕緣不好更是故障頻發(fā)季節(jié)。LED路燈功率小，線路總電流低很多，變壓器、電纜故障減少為原來的1/4不到。
7、抗雷擊、脈沖電壓對比
2008年健康街LED路燈架設完畢，一個雷雨過程，擊毀17盞，安順路一個雷擊毀36盞。高壓鈉燈、金鹵燈歷史上從來未出現(xiàn)這種情況，可見LED路燈燈珠的電壓允許范圍、耐受脈沖電壓能力明顯低于高壓鈉燈、金鹵燈。為此，濰坊市路燈管理處專門將此作為課題研究，改進了高壓避雷器，同時更換使用防雷驅(qū)動電源，從而有效的解決了這個問題。
8、單燈控制比較
從節(jié)電角度設計，根據(jù)道路的行人、車輛流量等因素實行分時分路段減燈照明。后半夜人員稀少時可間隔亮燈（即每間隔一桿亮一燈）。高壓鈉燈啟動慢，需5-10分鐘，且需要逐漸由暗變亮，不能頻繁通斷，只能采用道路一側(cè)亮燈的方法節(jié)電，無法通過降低電壓電流節(jié)電。
LED路燈瞬間發(fā)光，既可遠程單燈間隔通斷控制，也可一側(cè)亮燈，還可以調(diào)整電壓電流降低功耗，總節(jié)電70%以上。
9、維修時效再利用對比
高壓鈉燈使用通用件，現(xiàn)場隨壞隨修隨換，一輛液壓車平均1小時可修復10只燈，維修效率較高。
LED 路燈部分可以現(xiàn)場更換驅(qū)動器，1小時可修復3只；大部分需要拆卸回車間進行修復。為節(jié)省開支，濰坊市路燈管理處設立維修車間，對拆卸回來的LED燈頭進行拆解維修，耗時較長。驅(qū)動器更換后效果與原廠無明顯區(qū)別；燈珠燒毀的清除后，雖經(jīng)重新編排焊接，但其壽命明顯低于原廠產(chǎn)品，因為工藝、車間條件無法達到生產(chǎn)廠家標準，但累計費用遠低于重新采購，性價比仍然較高?？傮w維修耗時遠比高壓鈉燈長。
造價分析
以2010年為例，高壓鈉燈燈頭（250W--400W/個）大約400—600元人民幣，1桿2火合計1100元左右。LED路燈9-10元/w，機動車道230W非機動車道130W，合計360W，費用約3500元。同等照明效果LED路燈價格是高壓鈉燈的3倍。目前，高壓鈉燈價格變化不大，隨著LED路燈的普及，生產(chǎn)廠家增多，及生產(chǎn)技術(shù)的迭代更新和生產(chǎn)效率的提高，LED價格現(xiàn)已普遍降低至約3—5元/w，同等照明效果LED路燈價格是高壓鈉燈1.2--1.5倍。
三、結(jié)語
綜上所述對比，經(jīng)過十二年逐步推廣普及，目前我市中心城區(qū)已經(jīng)實行LED路燈全覆蓋。就實際使用過程對比分析，LED路燈與高壓鈉燈、金鹵燈相比較具有如下優(yōu)點：效率高、光衰小、頻閃輕、壽命長、無污染、可回收、安全系數(shù)高、不受季節(jié)影響、環(huán)境要求低，對變壓器、電纜損壞小，便于單燈控制，降耗節(jié)能效果好。同時也存在如下缺點：抗脈沖電壓能力弱，小功率LED光衰較大，光色為白光穿透力差，用久了容易出現(xiàn)黃圈影響照明效果，舊燈頭有頻閃，維修條件要求高。
經(jīng)過對比可得出，盡管LED還存在些許不足，但就實際應用來看總體上利大于弊，LED具有明顯的優(yōu)勢，是更理想的道路照明燈具。且LED照明現(xiàn)已普遍推廣到家庭日常應用、汽車燈具、工廠車間照明等領(lǐng)域。
尤其是近年來，全國多個城市推廣PPP模式，廣泛應用城市照明合同管理，更加促進了LED路燈技術(shù)提高、產(chǎn)品更新?lián)Q代、更加節(jié)能降耗，進一步減少了政府財政壓力。筆者深信，隨著人們生活水平的提高，生活方式的豐富，更加增強了對城市照明的需求，LED路燈作為當前城市道路照明的最佳選擇，將被更廣泛應用。
參考文獻
【1】《LED道路照明應用技術(shù)導則》中國市政工程協(xié)會2017。
【2】《照明測量方法》GB/T5700-2008
【3】《城市照明設計與施工》張華，中國建筑工業(yè)出版社2012。
【4】濰坊市路燈處工程檔案、維修日志、搶修記錄、材料采購臺賬。
