姚大衛(wèi)

北京國道通公路設計研究院股份有限公司 北京 100053

1 城市道路照明要求

城市道路照明一方面為夜間行人和車輛通行創(chuàng)造一個良好的視覺環(huán)境，提高夜間出行安全；另一方面合理的道路照明改善城市夜景。隨著我國經濟的快速發(fā)展，城市道路的路面材料也發(fā)生了較大變化，路面材料由原來的柏油路和水泥路改為改性瀝青路面，特別是城市高架路越來越多[1]。這對道路照明的要求越來越高。為了規(guī)范城市道路照明要求，國家住房和城鄉(xiāng)建設部于2015年更新了最新《城市道路照明設計標準》（CJJ/T45-2015）。

2 城市道路照明現狀

當前我國城市道路照明仍然以高壓鈉燈為主。以蘇州為例，道路照明燈基本為400W、250W和150W高壓鈉燈。由于高壓鈉燈光衰較大，鎮(zhèn)流器的功率因數低，而且整流器耗電量大、均勻度低，所以隨著LED燈技術的發(fā)展，各地均在大力推廣路燈節(jié)能改造。

3 LED節(jié)能燈應用優(yōu)勢

3.1 節(jié)能性

LED光源功耗極低，在相同照明效果下相較于傳統(tǒng)光源可節(jié)能80%以上。隨著城鎮(zhèn)化進程的不斷加快，若將LED光源應用于道路照明系統(tǒng)，并結合新能源技術，從長遠角度看節(jié)能效益十分可觀。

3.2 科學性

與傳統(tǒng)照明相比，LED燈擁有單向性光源，二次光學的設計形式顯著抑制了光的漫反射現象，提高了照明效率。LED光源采用直流驅動，電壓低，不需額外配置器，對電源要求較低。還可通過太陽能發(fā)電、風力發(fā)電等新能源設備供電，在電力設施不完備的地區(qū)應用潛力巨大。

3.3 經濟性

在道路運營周期內，由于設備老化和損壞，傳統(tǒng)照明設施的耗能與養(yǎng)護成本逐年上升。而LED燈具作為固體冷光源，采用半導體芯片發(fā)光，照明效果隨時間衰減速率很慢，壽命較傳統(tǒng)燈具提高了十倍以上。

3.4 其他

LED光源中不含汞元素等有害元素，便于回收和二次利用，綠色環(huán)保?？萍疾拷瓿雠_了一系列政策推動節(jié)能照明的應用，LED應用場景不斷豐富，急需開拓新的應用市場，因而將LED光源應用于道路照明系統(tǒng)潛力巨大。

4 LED路燈智能光控系統(tǒng)

4.1 LED路燈智能光控系統(tǒng)的意義及必要性

在城市道路照明工程中，夜間道路上交通流量逐漸減少，若仍保持道路照明的高照度，不僅是對電能的浪費，同時也沒有實際的照明價值。采用LED智能調光系統(tǒng)可有效避免此種情況，在深夜交通流量較小時，降低LED路燈功率，從而降低照度。這樣既滿足了人們出行的要求又節(jié)約了能源。LED燈具可通過控制其工作電流的方式，簡便且不損害燈具壽命地實現0～100%的調光，這是氣體放電燈無法實現的。

4.2 LED路燈智能光控系統(tǒng)總體設計

（1）LED路燈智能開閉控制。LED路燈的開閉控制采用光控與時控相結合的方式。通過安裝光敏傳感器對自然照度進行實時監(jiān)控，隨著夜幕降臨，自然環(huán)境照度減弱，達到預設照度值時路燈自動打開。清晨，隨著太陽升起，自然照度逐漸增加，所需燈具功率相應減小，當減小到預設值時，LED路燈關閉。時控為備用方式，每個路燈專用箱變內裝設微機監(jiān)控系統(tǒng)，在微電腦中輸入當地經緯度，即可保存一年365天日升日落的時間參數，微機監(jiān)控系統(tǒng)將根據季節(jié)的變換自動調節(jié)每天的開關燈時間。

（2）LED路燈智能調光系統(tǒng)。根據LED燈的伏安特性，其光通量與正向電流成正比。LED智能調光系統(tǒng)通過控制LED的正向電流改變光源的光通量，從而調節(jié)燈具照度，使LED燈具達到優(yōu)質照明的效果。LED驅動電源有恒壓驅動和恒流驅動兩種，當采用恒壓驅動電源時，電壓稍有波動就會引起電流大幅度波動，顯然對要求連續(xù)調光的路燈不適用；當使用恒流驅動電源時，可以實現LED路燈的連續(xù)調光，但其靈活性差，一旦有一路LED出現故障，會影響其他LED燈。所以，我們采用一個恒壓驅動電源供多個恒流驅動電源的方式，每個恒流源單獨給每路LED供電，避免了故障的連帶性。通過調節(jié)流過LED燈珠的電流大小調節(jié)光的輸出，進而改變光源的光通量，調節(jié)了照度。適時的調節(jié)光源光通量可有效降低路燈的工作溫度，起到了延長LED路燈使用壽命的作用[2]。

5 LED路燈發(fā)展

5.1 加速科研速度

一方面，我國必須加速對于LED燈芯片的科研速度，獲得LED照明產品的核心技術，將LED產業(yè)從中低端產業(yè)提升至具有自主產權的全產業(yè)鏈體系，我國LED產品成本將大幅降低。另一方面，我們需要尋找能夠替代生產LED照明產品的新型材料，使其在滿足LED燈照明性能的同時，降低成本，實現LED產品的經濟性。

5.2 增加LED光譜中的紅光成分

LED照明設備之所以不具有高顯色性，是因為光的三原色為紅、黃、藍三種顏色，而現在道路上LED照明設備是由藍色芯片和黃色熒光粉所制成，LED光譜中缺少紅光成分，因此增加LED光譜中的紅光成分是解決LED燈顯色性不高的根本途徑。近年來，大量研究人員致力于研究如何增加光譜中的紅光成分，提出可以通過在LED熒光粉中摻入紅色有機磷光材料，使得LED光譜中所缺少的紅光成分得到補償。還可以在摻入了紅色有機磷光材料的基礎上再點一層YAG粉膠層的分層點，從而進一步提高LED照明設備的顯色性，并且已通過實驗證明用此方法可以顯著提高LED照明設備的顯色指數[3]。

6 結語

在能源緊缺的國際大環(huán)境下，節(jié)能理念深入人心，科學合理的照明方案不但能夠提高人們出行、生活的安全性和滿意度，還能降低城市的光污染，改善城市照明環(huán)境。城市道路綠色照明工程是一項系統(tǒng)的工程，應該從工程建設全壽命周期來考慮，綜合考慮照明工程的燈具選型、控制方式、設計方案以及后期的運營維護，才能達到最佳的效果。