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摘要：世界经济的飞速发展，自然资源的储量逐渐减少，节能环保已经成为全世界的共识。在道路照明这一应用分支当中，LED路灯凭借其寿命长、耗电量少、功率低等特点，使得LED路灯成为城市道路照明设计最佳的选择。所以，本文就道路LED路灯照明设计进行探讨。
关键词：道路；LED路灯；照明设计
引言
作为新一代光源的 LED 具有着节能环保、寿命长、响应快速的优点，已经被广泛的应用在交通信号、应急照明、大型屏幕显示等领域。但是其在道路照明方面的应用尚不成熟。在道路照明设计过程中，往往比较注重的是 LED 路灯的应用，LED路灯的使用不仅是为了保证道路的明亮度提高行驶车辆的安全性，还要达到节能减耗的效果。随着我国节能减排策略的实施，LED 路灯已经被看作是绿色照明，但在实际运行中，仍然存在一些因素阻碍了 LED 路灯的照明。
1 LED路灯在道路照明中设计的特点
首先，LED路灯发射的灯光能够定向，不会出现光慢反应现象，可以很好的达到节能减耗的效果．其次，LED灯具使用寿命比较长，并且显现出的色性能较好，在夜间能够清晰真实的显示事物。其次，LED灯具的安全性较高，符合低碳环保理念，还能够进行数字化控制，可以更好的实现节能资源和成本，以免出现电能浪费的现象。最后，LED灯具在城市道路照明中尚有较大的发展空间，尤其是在节能环保方面还可以进行进一步的提升。
2 LED路灯设计的常见照明型式
2.1 城市电路灯照明型式
LED电路灯是目前常见的照明形式，通过敷设电线网络实现LED照明的供电，是一种较为常见的市政照明方式。在实际应用中表现出以下优势。首先LED电路灯在照明方式方面较为灵活，能够适应较多场合。其次，LED电路灯使用稳定性较好，供电安全性不易受到外界天气影响。再则，LED电路灯在维护方面也比较便利，设备结构相对简单。但是另一方面，LED电路灯需要在前期做好电路管线的敷设，因此工作量比较大，施工周期相对较长。
2.2 太阳能路灯照明方式
太阳能是目前逐渐被广泛使用的能源应用形式，具有绿色清洁、环保可再生的特点。而在市政照明系统中利用光电转化，来替代市政电网对LED路灯进行供电是一种新的太阳能应用形式。太阳能LED路灯在实际的应用中已经表现出了较为突出的优势，在节能环保方面相比起LED电路灯有了巨大的提高。同时，在市政路灯安装过程中，并不需要敷设电线，因此在施工周期方面较短，能够快速投入使用。此外，由于不同路灯之间没有线路连接，因此个别路灯线路的损坏不会造成道路上其他太阳能LED路灯的故障问题，大大提高了照明系统的可靠性。但是，在实际情况的应用，太阳能LED路灯也存在一定使用局限性。首先，太阳能供电对光照有着较高要求，因此在恶劣天气（如雨天、阴天）情况下，太阳能的光电转化效率会受到很大影响。其次，目前太阳能LED路灯在使用范围方面也比较窄，在城市中心高层建筑密集的区域，由于受到高大建筑的遮挡，因此太阳能LED路灯也无法正常工作。因此，目前太阳能LED路灯主要应用于次干道以下的道路照明，或者应用于农村、城郊地区的道路照明建设。
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3 LED路灯技术设计优缺点
3.1 LED路灯的优点
目前，在市政照明系统的应用中，LED 路灯已经表现出了以下几方面的优点。（1）LED 灯具有较为典型的定向辐射性，在照明过程中光线的漫射较少。目前，常见的 LED 灯具都是采用单颗 LED 芯片集成的形式，同时每一颗芯片都采用二次光学设计。因此，在实际应用中，灯具的光效很高，能到80% 以上。在照明过程中，LED 光源的照明光线绝大部分都能够直射路面，提高照明光线的利用率。其次，LED 灯具的功率因数很高，常见的质量达标的 LED 灯具在功率因数方面都可以达到 95%以上的水平。因此，在照明过程中并不需要像钠灯一样配备镇流器，同时 LED 的正常运行也不会产生高次谐波，从而有效提高了 LED 灯照明过程的电能利用质量。再则，LED 灯具的光源显色指数比较高，与自然阳光的显色指数相比差距也比较高。而显色指数的提高，就能够使得人们在 LED 灯具照明范围内更加清楚的分辨颜色。此外，LED 灯具具有无闪烁、无紫外辐射的优点，对人眼具有一定的保护作用。最后，LED 灯具的制造原材料较为环保，不需要重金属元件，因此在废弃物处理方面更加环保。
3.2 LED路灯的缺点
同时，在实际应用中，LED 灯具也存在一些问题需要克服。首先，目前大多数用于市政道路照明的 LED 灯具在配光类型方面为截光型，因此在照明均匀度方面比较低，很容易出现照明范围的斑马线现象。其次，LED 灯具的色温比较高，眩光问题较为严重，相比起高压钠灯，穿雾能力较弱。最后，LED 路灯的散热问题也比较严重，LED 灯具的照明效率会受到灯芯温度的影响，一般来说，LED 灯具的温度每上升 10℃，就会导致灯具照明出现 5%左右的光衰，同时严重影响灯具的使用寿命。而目前大型 LED 路灯的温度过高问题的处理还比较困难。
4 LED路灯设计方案及参数计算
4.1 计算参数说明
计算参数有：灯具光通量φ，lm；利用系数U，依据灯具利用系数曲线查出；维护系数K，依据规范取0.7；灯具数量N，计算单侧取1，计算两侧取2；布灯间距S，m；计算路面宽度W，m。
4.2 标准段设计
标准段断面形式为：人行道3m＋非机动车道3.5m＋侧分带2m＋车行道8m＋中央分隔带3m＋车行道8m＋侧分带2m＋非机动车道3.5m＋人行道3m，
灯杆布置于侧分带，双侧对称布置，杆高9m，间距30m，双挑臂；车行道侧配LED光源180W，非机动车道侧配LED光源100W。
机动车道平均维持照度Eav＝φUKN/SW＝80×180×0.5×0.7×1/（30×8）＝21lx，满足《城市道路照明设计标准》对城市主干路平均照度的要求。
功率密度LPD＝P/SW＝180/（30×8）＝0.75W/m2，满足《城市道路照明设计标准》的节能要求。
4.3 展宽段设计
展宽段断面形式为：人行道3m＋非机动车道、车行道17.5m＋中央分隔带2m＋车行道11m＋侧分带2m＋非机动车道3.5m＋人行道3m。
灯杆对称布置（无侧分带侧布置于人行道上），杆高12m，间距40m，单挑臂，配LED光源2×250W。
机动车道平均维持照度Eav＝φUKN/SW＝80×250×2×0.6×0.7×2/（40×30.5）＝27.5lx。由于两侧车行道不等宽，因此此处两侧合并计算。
功率密度LPD＝P/SW＝250×2×2/（40×30.5）＝0.82W/m2。无侧分带侧非机动车道平均维持照度同机动车道。
结束语
在资源紧缺的大环境下，节能环保已经成为人们的共识。在道路照明领域之中，LED照明拥有耗电量少、功率低、满足国家环保节能政策、人性化、稳定性以及辐射污染少等诸多优点，这样就使得在道路照明领域之中，LED照明拥有广泛的应用前景。因此，在道路照明之中，LED等就成为最佳的选择。
参考文献：
[1]彭依彧.LED路灯智能控制系统[J].电子技术与软件工程，2017（17）：96.
[2]张德盛，王洪涛，丁成功，王升鸿.一种风光互补型LED路灯控制器设计[J].智慧工厂，2017（02）：74-76+80.
论文作者:彭晨希
论文发表刊物:《建筑细部》2018年2月上
论文发表时间:2018/9/6
标签：路灯论文; 灯具论文; 机动车道论文; 太阳能论文; 道路论文; 车行道论文; 节能论文; 《建筑细部》2018年2月上论文;