浅谈城市道路绿色照明工程

姚大卫

北京国道通公路设计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为夜间行人和车辆通行创造一个良好的视觉环境，提高夜间出行安全；另一方面合理的道路照明改善城市夜景。随着我国经济的快速发展，城市道路的路面材料也发生了较大变化，路面材料由原来的柏油路和水泥路改为改性沥青路面，特别是城市高架路越来越多[1]。这对道路照明的要求越来越高。为了规范城市道路照明要求，国家住房和城乡建设部于2015年更新了最新《城市道路照明设计标准》（CJJ/T45-2015）。

2 城市道路照明现状

当前我国城市道路照明仍然以高压钠灯为主。以苏州为例，道路照明灯基本为400W、250W和150W高压钠灯。由于高压钠灯光衰较大，镇流器的功率因数低，而且整流器耗电量大、均匀度低，所以随着LED灯技术的发展，各地均在大力推广路灯节能改造。

3 LED节能灯应用优势

3.1 节能性

LED光源功耗极低，在相同照明效果下相较于传统光源可节能80%以上。随着城镇化进程的不断加快，若将LED光源应用于道路照明系统，并结合新能源技术，从长远角度看节能效益十分可观。

3.2 科学性

与传统照明相比，LED灯拥有单向性光源，二次光学的设计形式显著抑制了光的漫反射现象，提高了照明效率。LED光源采用直流驱动，电压低，不需额外配置器，对电源要求较低。还可通过太阳能发电、风力发电等新能源设备供电，在电力设施不完备的地区应用潜力巨大。

3.3 经济性

在道路运营周期内，由于设备老化和损坏，传统照明设施的耗能与养护成本逐年上升。而LED灯具作为固体冷光源，采用半导体芯片发光，照明效果随时间衰减速率很慢，寿命较传统灯具提高了十倍以上。

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，绿色环保。科技部近年出台了一系列政策推动节能照明的应用，LED应用场景不断丰富，急需开拓新的应用市场，因而将LED光源应用于道路照明系统潜力巨大。

4 LED路灯智能光控系统

4.1 LED路灯智能光控系统的意义及必要性

在城市道路照明工程中，夜间道路上交通流量逐渐减少，若仍保持道路照明的高照度，不仅是对电能的浪费，同时也没有实际的照明价值。采用LED智能调光系统可有效避免此种情况，在深夜交通流量较小时，降低LED路灯功率，从而降低照度。这样既满足了人们出行的要求又节约了能源。LED灯具可通过控制其工作电流的方式，简便且不损害灯具寿命地实现0～100%的调光，这是气体放电灯无法实现的。

4.2 LED路灯智能光控系统总体设计

（1）LED路灯智能开闭控制。LED路灯的开闭控制采用光控与时控相结合的方式。通过安装光敏传感器对自然照度进行实时监控，随着夜幕降临，自然环境照度减弱，达到预设照度值时路灯自动打开。清晨，随着太阳升起，自然照度逐渐增加，所需灯具功率相应减小，当减小到预设值时，LED路灯关闭。时控为备用方式，每个路灯专用箱变内装设微机监控系统，在微电脑中输入当地经纬度，即可保存一年365天日升日落的时间参数，微机监控系统将根据季节的变换自动调节每天的开关灯时间。

（2）LED路灯智能调光系统。根据LED灯的伏安特性，其光通量与正向电流成正比。LED智能调光系统通过控制LED的正向电流改变光源的光通量，从而调节灯具照度，使LED灯具达到优质照明的效果。LED驱动电源有恒压驱动和恒流驱动两种，当采用恒压驱动电源时，电压稍有波动就会引起电流大幅度波动，显然对要求连续调光的路灯不适用；当使用恒流驱动电源时，可以实现LED路灯的连续调光，但其灵活性差，一旦有一路LED出现故障，会影响其他LED灯。所以，我们采用一个恒压驱动电源供多个恒流驱动电源的方式，每个恒流源单独给每路LED供电，避免了故障的连带性。通过调节流过LED灯珠的电流大小调节光的输出，进而改变光源的光通量，调节了照度。适时的调节光源光通量可有效降低路灯的工作温度，起到了延长LED路灯使用寿命的作用[2]。

5 LED路灯发展

5.1 加速科研速度

一方面，我国必须加速对于LED灯芯片的科研速度，获得LED照明产品的核心技术，将LED产业从中低端产业提升至具有自主产权的全产业链体系，我国LED产品成本将大幅降低。另一方面，我们需要寻找能够替代生产LED照明产品的新型材料，使其在满足LED灯照明性能的同时，降低成本，实现LED产品的经济性。

5.2 增加LED光谱中的红光成分

LED照明设备之所以不具有高显色性，是因为光的三原色为红、黄、蓝三种颜色，而现在道路上LED照明设备是由蓝色芯片和黄色荧光粉所制成，LED光谱中缺少红光成分，因此增加LED光谱中的红光成分是解决LED灯显色性不高的根本途径。近年来，大量研究人员致力于研究如何增加光谱中的红光成分，提出可以通过在LED荧光粉中掺入红色有机磷光材料，使得LED光谱中所缺少的红光成分得到补偿。还可以在掺入了红色有机磷光材料的基础上再点一层YAG粉胶层的分层点，从而进一步提高LED照明设备的显色性，并且已通过实验证明用此方法可以显著提高LED照明设备的显色指数[3]。

6 结语

在能源紧缺的国际大环境下，节能理念深入人心，科学合理的照明方案不但能够提高人们出行、生活的安全性和满意度，还能降低城市的光污染，改善城市照明环境。城市道路绿色照明工程是一项系统的工程，应该从工程建设全寿命周期来考虑，综合考虑照明工程的灯具选型、控制方式、设计方案以及后期的运营维护，才能达到最佳的效果。