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背景:
当前,我国经济快速增长,能源紧张的矛盾日益显现,国家将贯
彻节能优先政策,并将“照明器具”列入节能重点领域,在“十一五”期间,大力推进绿色节能照明工程,LED路灯灯泡(电网型)就是LED技术(即半导体绿色照明技术)的重要节能应用。
LED为固体发光,按固体发光物理学原理,LED的发光效率达90%以上,因此,LED被誉为21世纪新光源,即将成为继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。
近几年,随着LED的发光效率增长100倍,成本下降10倍,其在照明领域的发展前景,吸引全球照明大厂家都先后加入LED光源及市场开发中。极具发展与应用前景的是白光LED,用做固体照明器件的经济性显著,且有利环保(无重金属污染、无气体污染、无热辐射污染),正逐步取代传统的白炽灯,白光LED世界年增长率在20%以上,美、日、欧及中国台湾省均推出了半导体照明计划。我国2001年863计划立项,2003年6月紧急启动了“国家半导体照明工程”。
2、当前LED路灯光源与其他光源的技术性能对比:
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描述 |
LED电网路灯 |
金卤灯电网路灯 |
钠灯电网路灯 |
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供电 |
电网AC100~240V |
电网AC220V |
电网AC220V |
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发光源 |
LED灯(半导体照明) 型号:ASL1W-96W |
金属卤素灯(属节能灯) |
高压钠灯 |
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功率 |
96W(节能>80%) |
500W(节能>30%) |
500W |
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发热 |
冷光源 |
中等 |
发热严重 |
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光色(色温) |
3000~10000 (太阳色至亮白光) |
4000~8000 (白色) |
2700~5000 (黄色) |
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光源照度衰减 |
小于10% |
大于30% |
大于40% |
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发光源寿命 |
40,000小时 (10年) |
5,000小时 (一年多) |
3,000小时 (一年) |
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无功损耗 |
极小 |
有 |
有 |
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垂直地面路灯中心照度(10米高度) |
22 lux 以上 |
22lux以上 |
22lux以上 |
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照度均匀度 |
0.43,优 |
>0.35,良 |
>0.40,优 |
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照射范围(均匀度) |
半径12米以上 |
半径12米以上 |
半径12米以上 |
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眩光限制 |
截光型,最大光强方向小于60°,极好 |
截光型,最大光强方向大于60°,不好 |
截光型,最大光强方向大于60°,不好 |
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穿透性 |
穿雾性极,好 |
穿雾性,差 |
穿雾性,差 |
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高压镇流器等配件 |
无,不怕破坏 |
有,灯杆底,怕破坏 |
有,灯杆底,怕破坏 |
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环境保护 |
无闪烁、冷光源 |
发热,外壳容易发黄 |
发热,外壳容易发黄 |
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防火等级 |
94V-0 |
94V-0 |
94V-0 |
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灯壳反光罩 |
不需(节约成本) |
需 |
需 |
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安装 |
方便 | ||
LED路灯推出与未来趋势分析
1、LED—新光源的革命
由于LED是一种寿命长、功耗低、无辐射的节能环保型光源,大
多专家预测21世纪将是以固体发光材料为核心的,即以LED为代表的新型光源、绿色照明的世纪。今后,随着发光二极管发光效率的提高,LED的发光强度会大幅度的提高,再结合相应控制技术的进步,相信在不久的将来,LED光源会逐步取代传统的照明光源,而掀起一次照明领域新的革命。
中国国家半导体照明产业工程日前正式启动。2003年7月18日,科技部高新司司长李健在接受记者采访时称:与人类生活、生产息息相关的照明领域,正在孕育着巨大变革。
随着第三代半导体材料氮化镓的突破和蓝、绿、白光发光二极管的问世,继半导体技术引发微电子革命之后,又在孕育一场新的产业革命——照明革命,其标志是半导体灯将逐步替代白炽灯和荧光灯。半导体灯采用发光二极管(LED)作为新光源,同样亮度下,耗电仅为普通白炽灯的1/10,而寿命却可以延长10倍。由于半导体照明(亦称固态照明)具有节能、长寿命、免维护、环保等优点,业内普遍认为,如同晶体管替代电子管一样,半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯,也是大势所趋。一场抢占半导体照明新兴产业制高点的争夺战,已经在全球打响。美国能源部预测,到2010年前后,美国将有55%的白炽灯和荧光灯被半导体LED灯替代,每年可节电350亿美元。日本提出,2006年就要用半导体灯大规模替代传统白炽灯。据测算,5年后仅在美国,半导体照明就可能形成一个500亿美元的大产业。
科技部有关领导提出:我们要以2008年北京奥运会和2010年上海世博会为契机,推动半导体灯在城市景观照明的应用。半导体照明包括普通照明和特种照明,考虑到性能价格比,宜先从特种照明做起。
“以节约为主”的指导思想,联合科技部、国家发改委及信息产业部、交通部等产业部门,从国家层面制订国家半导体照明总体计划。一个三峡电站照亮了半个中国,如果中国三分之一用上LED半导体照明,那么每年节省的电力就相当于一座三峡电站。如果中国的路灯用上LED半导体照明,那么每年节省的电力也相当于半座三峡电站。
2、LED发光原理及特点:
LED(Light Emitting Diode),又称发光二极管,它们利用固体半导体芯片作为发光材料,当两端加上正向电压,半导体中的载流子发生复合,放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。当两端加上正向电压,直接发出红、黄、绿、青、橙、紫、白色的光。
发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。其发光过程包括三部分:正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中,当电子经过该晶片时,带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合,电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量(带隙)越大,产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应,可见光的频谱范围内,蓝色光、紫色光携带的能量最多,桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙,从而能够发出不同颜色的光。
LED发光效率高, 白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明/瓦,荧光灯50~70流明/瓦,钠灯90~140流明/瓦,大部分的耗电变成热量损耗。LED光效经改良后将达到达50~200流明/瓦,而且其光的单色性好、光谱窄,无需过滤可直接发出有色可见光。
LED的能耗低,单管功率只有0.03~0.06W,且驱动电压低(1.5~3.5V),电流小(15~20mA),在形成同等照明效果的情况下,它的耗电量只有白炽灯的十分之一、荧光灯的三分之一,节能效果非常明显。
LED属于低压供电,绝缘要求不高,不需要变压器、镇流器、启动器等附件,明显节省投资。
LED结构简单,属于固体光源,不需要充气,不需要玻璃外壳,也不存在气体密封等问题,而且耐冲击,耐震动,不易破碎。
LED是冷光源,可控性好,响应时间快,可反复频繁亮灭,不会疲倦。
LED光源的色彩纯正、丰富,胜过彩色金卤灯,还可演变任意色彩,其装饰性无与伦比。
LED光源轻质结构(环氧树脂封装),体积小巧,能适应多种几何尺寸和不同的空间大小,对灯具强度和刚度的要求比其他电光源的要求低。
LED光源的使用寿命长,其寿命是白炽灯的100倍、荧光灯的20~30倍,免去了频繁维修之苦。
高节能:直流驱动,超低功耗,电光功率达90%以上,同样照明效果比传统光源节能80%以上。
寿命长: LED光源无灯丝、使用寿命可达4万到10万小时。
利环保:生产中无有害元素和重金属、无辐射。
3、LED电网路灯灯泡的结构与特性:
(1)灯泡结构:
LED路灯灯泡系采用LED作为光源、传统电网作为能源的国家专利产品,其LED具有使用寿命长,雾穿透力强,节省85%以上电费,五到十年免维护费用。在安装过程中,由于电耗低,所以降低变压器功率、减少配电柜和电缆等投资,环保、安装方便、在节约能源的城市,其高效节能的优点倍受青眯。
(2) 基本配件:
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2.1 |
型号 |
ASL1W-96W |
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2.2 |
灯泡规格 |
ASL1W-96W LED路灯灯泡一个,超高亮进口大功率LED组合 |
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2.3 |
保修卡 |
一年包换,两年免费保修 |
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2.4 |
合格证书 |
一份 |
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2.5 |
说明书 |
电网路灯说明书一份 |
(3)LED路灯照度:
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3.1 |
适应环境温度 |
-40℃至50℃ |
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3.2 |
最佳环境温度 |
-5℃至20℃ |
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3.3 |
LED灯泡耗电量 |
90-100W/盏 |
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3.4 |
LED灯泡寿命 |
(1)额定环境温度下,每天工作低于12小时,寿命可达40,000小时以上。 |
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3.5 |
LED路灯平均照度 |
22 lux以上(在10米高度) |
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3.6 |
LED路灯照度均匀度 |
>0.35(即中心区照射范围10米以上) |
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3.7 |
眩光限制 |
截光型,最大光强方向0°~65° |
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3.8 |
诱导性 |
很好,可以给驾驶员提供有关道路前方走向、线型、坡度等视觉信息 |
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3.9 |
LED照度衰减度 |
工作10000小时后衰减不超8% |
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3.10 |
防火等级 |
94V-0 |
4、LED路灯光源的未来发展趋势分析:
白炽灯的发光原理是电能将发光钨丝进行加热而发光的,经过相当长时间的加热,钨丝就会老化甚至烧断,至此,白炽灯泡的寿命也就此告终了。各种节能灯和高压钠灯都是靠高压和气体而发光,由于本身材料和发热,再加电网电压的大波动,导致它们的寿命只有一年或一年多,而发光二极管的发光机理是由二极管特殊的组成结构决定的,二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成,当在电极上加上正向偏压之后,使电子和空穴分别注入P区和N区,当非平衡少数载流子和多数载流子复合时,就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。其发光过程包括三个部分:正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。由此可见二极管主要是靠载流子的不断移动而发光的,不存在老化和烧断的现象,其特殊的发光原理决定了它的发光寿命长达5-10万个小时。
超高亮度单色光的LED已经在市场上取得了进展。尽管它们与传统的灯泡相比更加昂贵,但是它们的优点完全可以抵消其较高的价格,据科学家们测定,LED通电发光时,有90%的电能可以转化成光能,而白炽灯泡的转化效率只有7-8%,由此可见,要达到同等的照明效果,LED灯比白炽灯节能是显而易见的了.
在当前全球能源危机的时候,能源是一种宝贵的资源,所以节约能源是我们未来的面临的问题。LED做为一种新型的节能、环保的绿色光源产品,将它应用到路灯上也是未来发展的一种趋势,已被列入2003年十大前沿技术之一,2004年我公司正式开发出第一代LED路灯。LED光源这种新型照明光源必将会取代传统照明光源,LED作为照明光源,就像晶体管取代电子管一样,大势所趋,不可阻挡。
环境保护
1、环境保护的原则:
按照国际GDP和国际FDA认证标准进行环境保护设计。
2、环保概念:
LED科技为最新高科技的节能环保材料,如可以全部照明采用LED光源,照明用电将节约80%以上,用电量少了,就可以少建电厂,减少二氧化碳、氮氧化物排放量和二氧化碳温室效应,提高我市空气质量,同时LED本身不含铅、汞,无污染、无闪烁,安全、绿色环保,可以解决传统照明汞污染等问题。
项目的经济效益评价
1、 经济效益评价:
通过本文的LED技术分析,我们都会深感LED的优势,下面我们分析LED次干道路灯灯泡(ASL1W-96W)的经济性能指标:
(1)、LED电网路灯灯泡(10米高)的经济性能指标:
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描述 |
LED电网路灯 ASL1W-96W |
高压钠灯电网路灯(2*250W) |
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路灯灯泡 (改造投资) |
5,760元 |
500元 |
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单个灯泡每年电费 |
=0.096KW*12小时*365天*0.8元/KWH ≈336元 |
=0.5KW*12小时*365天*0.8元/KWH =1,752元 |
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灯泡每年维护费用 |
0元 |
500元 |
2、投入成本与回报:
从上表可容易看出,LED电网路灯在长期的投资中可获得良好的经济和节能效益,虽然前期投资较大,但在电费和维护费用方面,可大 大减少,下面我们以100盏为例测算一次性投资与回报:
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描述 |
LED电网路灯 |
高压钠灯电网路灯 |
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100盏路灯投资费用 |
62.6万元 |
5万元 |
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100盏路灯第一年电费(按0.8元计) |
3.36万元 |
17.52万元 (每日耗电6度) |
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100盏路灯第一年更换维护费 |
0元 |
5万元 |
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100盏路灯一年后总费用 |
65.96万元 |
27.52万元 |
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100盏路灯第二年电费 |
3.36万元 |
17.52万元 |
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100盏路灯第二年维护费 |
0万元 |
5万元 |
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100盏路灯两年后总费用 |
69.32万元 |
50.04元 |
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100盏路灯第三年电费 |
3.36万元 |
17.52万元 |
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100盏路灯第三年维护费 |
0元 |
5万元 |
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100盏路灯三年后总费用 |
72.68万元 |
72.56元 |
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从上表格可容易看出,100盏路灯的投资回收期为三年左右。 | ||
此外,我们还没计算更换下来的灯罩以及镇流器等配件可以折成的费用,因此实际的投资回收期可以缩短到两年半左右的时间。
社会效益评价
1、环保节能意义远大。
节能工作是一项跨行业、综合性工作,因此,在项目立项时,要注重节能。若用LED光源替代白炽灯则可节电80%以上,路灯若用超高亮度发光二极管(LED)替代白炽灯不仅可节电80%以上,不需高压镇流器等任何配件,免除小偷灯不法分子的破坏,而且LED光线的角度性控制,不会对司机产生刺眼,具有较好的路面诱导性。推广使用LED光源节能优势明显,具有划时代的社会效益和意义。
LED光源是一种绿色光源,它没有频闪,无红外和紫外辐射,并且发出的光色度纯,这些都是白炽灯和日光灯永远也达不到的。
按照科学发展观,大力推行绿色照明,不单是解决电力紧缺矛盾的重要途径,更重要的是节约能源、保护环境、促进健康、可持续发展的必然需要。从这一意义出发,我们应加速推进绿色照明的进程,为广大人民创造一个安全、健康、舒适、高品位的现代文明的城市照明环境。LED电网路灯,节能80%以上,可将节省的电能用于支持企业生产建设,具有特别重要的意义和社会效益。

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