LED照明控制系统在道路照明的应用研究

浅谈LED路灯在城市照明中的应用

[摘要]：当前，全球的环境在日益恶化，各国都在发展清洁能源。随着国民经济的高速增长，我国能源供需矛盾日渐突出，电力供应开始存在着严重短缺的局面，节能是目前所急需解决的问题。led路灯与以高压钠灯为代表的传统路灯比较，具有光效高、能耗低等优势，迅速普及。但目前在技术上尚未完全成熟，在光学设计、散热和驱动电路等方面存在一些技术难点有待解决。

[关键词]：城市照明 led 应用

中图分类号：tu113.6+3 文献标识码：tu 文章编号：1009-914x(2012)26-0238-01

一、城市道路照明的发展现状

路灯是照明的重要组成部分，是城市繁荣文明的象征，是城市物质文明与精神文明建设的一个窗口。按照照明用途，可分为机动车道、一般行车道、商业街及人行道。道路照明光源最早是路灯，后来相继出现了高压汞灯、高压钠（hps）灯和金属卤化物灯、高效节能灯、无极灯及led灯等。传统白炽灯和高压汞灯，正在逐步被淘汰。

2009年的国务院常务会上，半导体照明被列入扩大内需的举措。2009年4月28日，科技部批准21个城市为“十城万盏”半导体照明应用工程试点。通过“十城万盏”示范工程，推进led照明技术的应用，实现经济增长的目标。

二、led路灯的优势

1、光效高，能耗低

目前大功率白光led的光效已超过100lm/w。传统路灯光源一般向整个空间发光，容易造成光源的浪费。而led路灯，因其具有良好的方向性，在采用二次光学透镜时，灯具效率可达80%左右。如果再进行三次光学设计，灯具的出光效率可达85%-90%。

2、使用寿命长

路灯的寿命直接影响整个道路照明的维护成本。目前高压钠灯的寿命一般为2万小时左右，道路照明用高压钠灯的使用寿命仅约5000小时，而大功率led的寿命一般达5~7万小时。

“双碳”目标下城市道路照明节能减排与示范应用研究

摘要：随着我国现代化的飞速发展，国内的城市道路照明的新型路灯集多种功能于一体，已成为智慧城市物联网大数据的重要交互端口。本文阐释新型道路照明在“双碳”目标达成和供给侧结构性改革过程将发挥重要作用，并对城市道路照明节能减排预案与落实进行了梳理和分析，揭示当前建设与运营过程存在的问题，提出加强顶层设计、强链计划和纳优减繁建议，在智慧城市中体现特色设施的功效，促进多种功能路灯节能减排与智慧化升级的引领示范。

关键词：“双碳”；城市道路；照明节能减排；示范应用

引言

“绿色照明工程”以其环保、高效、舒适、安全经济等特点得到了国家大力推广和公众的广泛关注。近年来，以LED作为光源的绿色照明技术开始规模化应用到公路隧道、港区等照明需求明显的交通基础设施中，但其显现光衰等缺点，阻碍了绿色照明的进一步推广。

1“双碳”策略思考

“绿色”、“低碳”已成为２０２２年度的高频热度词，我国一直将应对气候变化作为实现可持续发展的内在需求，并积极参与和引领全球气候治理。如何有效利用新技术推动城市基础设施的智能化升级，实现高效节能及整体提升城市基础设施的融合创新能力，已成为城市公共设施管理运维的关注焦点。如何能有效利用这一重要城市基础设施，已成为城市管理者需要思考的现实问题。多功能路灯是在传统路灯基础上进行挂载功能模组升级改造的产物，通过利用路灯在城市均布的“电”、“网”优势，实现“路灯＋”的独有模式，形成城市公共区域全覆盖的重要交互端。通过在多功能路灯搭载探测设备对城市碳足迹、碳汇等领域信息的收集，有效促进城市能源形态深度融合，通过平台系统运算、预测和评估优化及快速反应提升管理效率，大幅提升城市基础设施的能源使用效率，直接或间接地降低碳排放量。

2智能城市道路照明节能控制系统的设计原则

2.1环保性

开展智能城市道路照明节能控制系统设计，首要原则是环保性，要达到人与自然和谐平衡的目标，不但要满足正常供电需求，还须对耗电量进行有效控制。同时，为了保证安全供电，须构建科学完善的节能管理系统。

智能路灯控制系统设计与应用研究

摘要：路灯作为城市夜间交通道路的主要照明系统，在城市基础设施建设中占有重要的地位。随着城市的现代化发展，人们对于路灯的性能提出了更高的要求。对于传统路灯存在的耗能大、、寿命短、难以管理等问题都亟待解决，为此，实现路灯系统的智能化、自动化就显得尤为重要。本文通过分析智能路灯控制系统的优越性和功能特点，来探讨基于gsm/gprs和zigbee网络以及控制模式下的智能路灯控制系统的设计与应用。

关键词：智能路灯 控制系统 功能特点 设计应用

随着我国大力开展节能环保理念的应用越来越广，人们开始关注城市道路两旁数量较多的路灯的耗能情况。就目前我国城市路灯照明系统管理现状来看，很多城市的路灯照明系统都存在诸多的问题，如：资源浪费较为严重，路灯的使用寿命不长，日常维护管理不全面、故障发生率较大且维修所需人工量很大，这些问题都严重制约着路灯控制系统的功能应用，也为城市居民的生活舒适度和交通道路的安全性带来很大影响。为了解决这些问题，就有必要对智能路灯控制系统进行大力研究与应用，尽快使城市路灯照明系统实现智能化管理，切实提高城市的整体建设水平。

1、智能控制型路灯的优越性

所谓智能控制型路灯，就是运用先进的通讯手段，计算机网络技术、自动控制技术、新型传感技术与自动检测技术等构成的无线监控系统，快速准确地对道路照明、城市灯饰工程、广场照明、桥

梁和隧道照明等系统进行智能监控，实现对远程路灯和电源实施遥控、遥测、摇监、遥视、摇信等功能，便于了解路灯运行状况以及它的维修和保养，能提高路灯运行质量和效率。相较于传统的路灯照明系统，采取智能控制的路灯系统有着极大的优越性，主要体现在以下几方面：

1.1具有较强的节能性。由于城市在后半夜对于照明强度的要求不是很高，若使路灯整夜都工作，就会浪费大量的电能，若采用“后夜灯”的工作方式，也会影响到一些居民的照明需求，但若采用智能控制的路灯照明系统，就可以很好的解决这一问题，实现即节能又能满足照明需求的路灯系统，同时也降低了路灯的损耗，使路灯的使用寿命更长。

电子科技　消费电子　Ｃｏｎｓｕｍｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｍａｇａｚｉｎｅ　２０１３年３月下　浅谈ＬＥＤ在道路照明中的应用　李岩　（大连市路灯管理处，辽宁大连１１６０００）　摘要：ＬＥＤ作为新型的固态光源，是未来路灯的发展趋势，发展的潜力还十分巨大。虽然ＬＥＤ路灯存在着不　足之处，但是其发展潜力有待我们去发掘和研究。文章首先介绍了ＬＥＤ路灯的优点，然后对ＬＥＤ路灯存在问题进　行分析，并提出了一点建议。　关键词：ＬＥＤ路灯；配光设计；散热；色温；寿命；维护　中图分类号：Ｕ４９１．５３文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－７７１２（２０１３）０６—００４０—０１　哥本哈根会议上中国政府宣布，到２０２０年将使国内单位生　产总值二氧化碳排放量较２００５年下降４０％至４５％。这意味着中　国要在将“节能、减排”上做出更大的努力。　近几年，大连市城市建设飞速发展，夜间道路照明成为城　市建设的一个重要组成部分。随着新建道路的增多，以及群众　对夜间照明要求的提高，大连市的路灯数量迅速增加，耗能也　随之增大。大连市路灯管理处针对耗能大的问题，采用了半夜　灯、单灯控制器、节能柜、对老旧灯具、设备进行更换等方法　实现路灯节能，取得了很好地节能效果。近几年，随着半导体　材料应用技术的高速发展，ＬＥＤ技术逐渐被照明行业重视，小　功率ＬＥＤ光源已广泛应用于的景观照明，大功率的ＬＥＤ路灯也　越来越多的引起各方面的关注。　一、ＬＥＤ路灯优点分析　在理论上大功率ＬＥＤ路灯有以下几点优点：　１．维护成本低、故障率低：相对于传统路灯，ＬＥＤ路灯维　护成本极低，平均３—４年即可收回全部投入成本。　２．寿命长：大功率ＬＥＤ光源部分能使用５万小时以上。　３．ＬＥＤ路灯的光衰小，一年的光衰不到３％，使用１０年仍达　到道路使用照度要求，而高压钠灯光衰大，一年左右已经下降　３０％以上。　４．环保，没有汞的有害物质。　５．节能显著。采用大功率ＬＥＤ光源，配合高效率电源，比　传统灯具电５０％以上，相同功率下是普通灯具亮度的３倍（根　据流明不同，倍数会更大）以上；即：ＬＥＤ路灯ｌＯＯＷ的亮度＝　普通路灯３００Ｗ（甚至更高瓦数）的亮度。　６．大功率ＬＥＤ平面集群封装，及散热器与灯座一体化设计，　充分保障了ＬＥＤ散热要求及使用寿命。　７．无频闪，纯直流工作，消除了传统光源频闪引起的视觉　疲劳。　８．宽电压范围，全球通用。ＡＣ８５—２６５Ｖ全电压范围适用。　９．ＬＥＤ技术正日新月异的在进步，它的发光效率正在取得　惊人的突破，价格也在不断的降低。　１Ｏ．安全性高。传统的灯管在高温下极易碎裂，而ＬＥＤ灯管　无灯丝和玻璃外壳，不会出现碎，具有很强的抗震力和耐冲击　力。另外，ＬＥＤ无紫外线（ｕＶ）和红外（ＩＲ）辐射，对人身没　有伤害。　二、ＬＥＯ路灯在实际应用中存在的问题　但是通过实际的应用试验，以及对某些城市的ＬＥＤ光源应　用评估可知，ＬＥＤ光源在实际应用中存在许多缺点，甚至较传　统光源更加耗费能源，并没有达到理论上的效果。　（一）ＬＥＤ路灯的配光设计　现有的ＬＥＤ路灯虽然经过了一定的优化设计，但是配光还　不能做到完全合理。灯具必须具有蝙蝠翼形的配光性能，只有　这样，两灯之间才能形成光的交叉，覆盖二灯之间交叉地方的　暗区。ＬＥＤ灯具因受到发光源方向性的限制，以及发光源太小　且数量众多，难以达到理想的蝙蝠翼形配光的要求，它的最大　光强值在１５。左右以内，光线大部分只是向灯下端路面照射，　达不到覆盖二灯之间的暗区。　（二）ＬＥＤ路灯的散热　ＬＥＤ是冷光源，本身工作不能产生高温，但是，ＬＥＤ本身的　耐温能力比较差，必须将发光管工作产生的热量有效地散发到　空气中去，保证芯片在安全的温度条件下进行工作。目前，市　面上的ＬＥＤ路灯多用铝型材作为散热器进行散热，将ＬＥＤ工作　时产生的热量迅速传导到散热器上，再由裸露在空气中的散热　片将热量散发到空气中，由流动的空气将热量带走。然而，实　际应用中散热问题和灯具的防护等级是一个矛盾，散热好的产　品，防护等级不能达标；反之，防护等级达标，散热问题得不　到很好地解决。目前这是一个行业性的难题，有待解决。　（三）ＬＥＤ路灯的色温　目前，大功率ＬＥＤ路灯基本采用白光，色温在５０００Ｋ以上，　显色指数高，但作为道路照明光源，ＬＥＤ色温太高，视觉感过　于阴森、冷清，会让人产生视觉差，不利于司机夜间行驶正确　判断事物，存在较大的安全隐患，不如高压钠灯的舒适。同时，　白光的透雾能力较差，在大雾、风沙等极端天气将对车辆行驶　造成很大困难。　（四）ＬＥＤ路灯的寿命　ＬＥＤ的一大优势是其有较长的寿命，但是在实际应用过程　中，ＬＥＤ路灯的使用寿命达不到理论预期的效果。原因一是散　热问题，ＬＥＤ路灯多应用于道路两侧，灯具长时间暴露导致散　热板灰尘堆积，散热效果大打折扣，导致工作温度急剧升高，　ＬＥＤ路灯随着温度的升高产生死灯和光衰，驱动器也因为温度　的超过而烧毁，大大的降低了灯具的可靠性和使用寿命。原因　二是寿命短的很大原因集中在其电子器件上，大多数驱动电源　因其所使用的电子元件寿命而使其整体寿命不到２００００小时。　（五）ＬＥＤ路灯的维护　高压钠灯好维护，灯具只要擦洗，不必更换，很方便。而　ＬＥＤ路灯，涉及ＬＥＤ管、模组（含透镜等）、电源装置等，元　器件、组件损坏的可能性较大，维护困难，很可能要整体更换，　费用较高。　三、建议　笔者根据工作经验认为可以采取一些发放来改良ＬＥＤ路灯　的现状问题。例如：针对ＬＥＤ路灯散热性差的问题，我们可以　设计了～个新型ＬＥＤ路灯散热装置。散热装置的设置选取蓄热　材料是非常重要的。做好相变材料的选取，相变材料要求具有　较高的相变潜热和合适的相变温度，蓄热材料传热性能好，同　时相变材料性能稳定、无毒、无腐蚀、溶解性小。另外，防水　透气阀的应用可以大大解决ＬＥＤ路灯密封腔体内出现积水的问　题，并且有效地解决“呼吸效应”产生裂缝和产生冷凝水的问　题。设计人员首先要了解了呼吸效应的原理，然后通过对ＬＥＤ　室外路灯密封腔体设计的研究，在密封腔体上安装防水防尘透　气阀。　综上所述，ＬＥＤ路灯还存在着部分缺陷，ＬＥＤ技术还在继续　发展，我们不能急功近利，为了达到节能减排而大肆推广ＬＥＤ　路灯的应用，应该冷静对待。ＬＥＤ技术作为一种新光源出现，　其优势很明显，在景观照明及其他领域可以多加利用，但是在　道路照明领域还应持观望态度，随着ＬＥＤ技术的不断发展，其　在照明领域的发展潜力还是值得期待的，一些行业性难题还有　待解决。　参考文献：　ｆ１１朱琳．防水透气阀在ＬＥＤ路灯设计中的应用［『１．湖南农　机，２０１３，１．　【２】王燕，崔勇，刘蕴青．新型ＬＥＤ路灯的散热一蓄热装置的　设计卟化学工程与装备，２０１２，９．　２０１３消费电子４０