LED 路灯在城市道路照明中的应用研究

LED 路灯在城市道路照明中的应用研究

王如振

天津城建设计院有限公司 ，天津市 300122

摘要：在新时代背景下，我国经济水平逐步提高，城市建设得到人们普遍的关注。对于城市道路而言，照明是其中非常重要的一部分。为了顺应我们国家提出的节能减排政策，施工企业理应积极应用LED路灯，不仅能够减少能耗，而且还能提升照明效果。为此，相关人员理应认真展开研究，进而将其作用全部发挥出来。本篇文章主要描述了城市道路照明中LED路灯的应用，并对于实际应用效果方面发表一些个人的观点和看法。

关键词：LED路灯；城市道路照明；实际应用；研究

引言：我们国家在早期进行道路建设的时候，最常应用的照明设备主要是高压钠灯，照明效果可以达到基本要求，但是实际耗能非常大，并且部分照明指标均不能满足最新规范要求，使得其使用寿命很难达到要求。为此，相关企业便开始尝试应用LED路灯的方式，以此提升施工的整体水平。

一、城市道路照明中LED路灯的应用

（一）灯具选用

在早期进行城市道路建设工作的时候，普遍施工人员主要采用400W的高压钠灯。但是此类路灯经常会有故障问题出现，同时实际耗能又非常高，促使相关人员不得不对其展开相应的研究，改进原有的照明系统。在经过多层筛选之后，最终决定使用LED路灯对高压钠灯进行替换。为了确保节能降耗的效果可以达到要求，并获得更好的照明效果，对于城市照明系统来说，使用LED路灯的功率基本上都是300W以下。不仅如此，此类灯具的透镜材料也有着非常强的透光率，再与配光技术结合在一起之后，实际照射的范围将会进一步扩大，进而满足更多城市居民的使用需求^[1]。

（二）照明设计

在进行道路照明设计的时候，通常会将LED路灯的灯杆架设在绿化带内部。一般来说，最常应用的便是双头形式的LED路灯，实际灯杆的高度一般在14m以下，同时还有着非常广的照明范围，基本上能够对整条车道中绝大部分区域完成覆盖。为了确保照明质量可以达到预期，各个灯杆之间的距离基本上都保持在30m上下。而在初期设计的时候，基本上全部选用的是高压钠灯。此类灯具能耗非常高，最终不得不放弃。为了对能耗展开控制，并且保证照明效果达到预期，确保夜间行车可以达到要求，同时还能尽可能延长路灯的使用效果，降低运维工作需要投入的资金成本。由于道路照明设计规范对于人行道、非机动车道的最小垂直面照度、半柱面照度的要求越来越高，通过多个项目的计算比较，对于人行道较宽的次干路、支路，高压钠灯很难满足要求。对于支路采用单侧布灯方案进行设计时，基本不可能满足最小垂直面照度、半柱面照度的要求。在经过与业主、路灯处多次沟通后，已经有多个项目最终选用300W以下的LED路灯进行照明方案设计。通过路灯处现场测试数据显示，采用LED灯具设计的道路各项指标良好，可以有效满足道路照明工作的基本需求。

（三）电缆选用

在进行道路照明设计时，通常均选用箱式变电站对道路照明进行供电。由于高压钠灯的功耗过高，使得变压器选型过大或者变压器运行在高负载区域，不但有着较高的能耗，而且使得供电范围被大幅度限制。所以在后期建设工作中便逐步开始应用LED路灯，可以将电缆替换成同规格的铝合金电缆或者小一规格的铜芯电缆。如此一来，不仅节能的效果可以达到预期，而且供电范围也能进一步扩大。由此可以看出，此类照明系统的实际效果得到了有效提升，基本上照明效果已经能够满足预期水平^[2]。

二、城市道路照明中LED路灯的应用效果

（一）LED路灯发光效率高，可以有效节约能源

对于LED灯来说，实际发出的广无须反射便能达到被照物体，从而可以将自身光能全部发出，如此有效提升灯具效率。基于同等照度，LED灯的电能损耗显然更低。总结近期几个道路照明改造项目经验，早期使用400W的高压钠灯进行道路功能照明时，基本上每一个灯在每日的照明时间不能低于11小时。以此可以推算，高压钠灯每日的实际耗电量将会超过4.4千瓦时。而如果施工团队采用300W的LED灯时，同样的亮灯时间可每日实际的耗电量仅有3.3千瓦时，耗电量直接降低25%。由于LED具有良好的调光性能，午夜12点后可通过调光模块将灯具功率调整为额定功率的60%，从而更加有效的节约电力能源。

2. LED路灯环保耐用，种类多样

LED属于发光二极管，属于半导体固体发光器件，内部应用的材料基本上都以投光材料为主，而且其配光技术也得到了全面优化，从而使得照明效果显著^[3]。传统高压钠灯含铅汞等重金属，对于环境污染较大，而LED路灯寿命长，不易碎，材料环保，大多为恒流驱动，耗能大小不随电流电压变化，对电网影响很小，产品种类多样，适用于何种场景。同时可以进行多种组装，但是每个模块都是相对独立的，是可以互换、调整的，当局部发生故障时并不影响整体的运行，方便拆卸和维护。在维修中也只需要替换灯管，无需更换外壳，节约维护费用。

2. LED路灯显色效果好

通过数据内容可以了解，在早期城市建设的时候，通过应用高压钠灯，基本上显色指数都在21到26范围之间，而色温则处在2000到2200K范围之间。然而如果依靠应用LED路灯对早期的高压钠灯进行替换之后，可以发现显色指数能够达到70，而平均色温则在3000K上下。通过DIALux软件模拟，LED路灯更容易满足非机动车道及人行道的最小垂直照度、半柱面照度等设计指标。正是由于这一原因，早期在使用高压钠灯时经常会有无法看清道路周边环境以及人脸的情况，这一问题得到了合理处理。一方面可以使得照明效果得到了大幅度增强，另一方面还能促使人们的视觉舒适度得到了有效改善。即便在夜间，同样能够对道路周围存在的障碍物进行合理辨析，防止视线受到干扰和影响，进而可以促使车辆通行效率得到提升，同时人们的出现安全也得到了有效增强，将安全事故产生的概率降至最低^[4]。

2. 有利于建立智慧城市、物联网

随着5G、人工智能、大数据、物联网等技术的不断发展，城市管理、运维方式也发生深刻的变化。中国城市的智慧化，渐渐成为城市道路智能照明和智能照明灯具的一个发展机遇，路灯及灯具将成为智慧城市互联LoT设备的关键平台。由于LED路灯瞬间点亮的特性，可以方便实现路灯的远程控制。根据时间、环境照度、场景随时对LED灯具进行开闭、调光控制。目前，已经与运营商合作展开了智慧路灯的设计工作。利用先进、低廉的NB-LoT物联网通讯协议或GPRS，均可与上端平台进行通讯，实时采集并显示路灯工作状态、能耗情况等。操作人员通过本地控制中心、手机端均可根据需要动态弹性的调整部分区域或选择道路的亮度以达到节能的要求。

三、结束语

综上所述，在城市建设工作中应用LED路灯，在将其优势充分发挥出来的基础上，可以促使照明效果以及显色效果得到有效改善，不仅照明的基础功能可以得到发挥，而且节能减排的目标也能够实现。所以，未来在进行道路照明建设的时候，还应当将当前的实际情况全部考虑进来，对LED路灯进行合理运用。如此一来，城市建设的整体水平必然会得到有效提升，有效满足人们的正常通行需求，进而为其提供一个更为舒适的生活环境。

参考文献：

[1]李棋荣，李王飞.大功率LED路灯在城市道路照明中的节能应用研究[J].科学家,2017(1)：00015-00016.

[2]陈雅玲.浅析LED路灯在道路照明中的设计及应用[J].科技创新与应用,2015(20):00257-00257.

[3]阮程,黄耀伟,汪洋.LED路灯应用于道路照明的探讨[C]//2018年中国照明论坛——半导体照明创新应用暨智慧照明发展论坛，2014（15）：00025-00026.

[4]赵晓燕，鲁幽公.照明LED在城市交通导向系统的应用研究[D].桂林电子科技大学,2017（15）：00035-00036.