“十城万盏”工程中LED路灯应用情况调查

“十城万盏”工程中LED路灯应用情况调查张华2008年12月，科技部召开“全国地方科技工作会议”，提出了开展“十城万盏”试点示范城市的思路，会议的主要指导思想是：以应用示范拉动内需，促进科技成果的转化，并通过先试点评价、后示范、再推广。目的是通过“十城万盏”LED路灯示范工程，引导产业的健康发展，促进产品质量的提高和市场秩序的规范。两年多来，半导体照明技术发展迅速，搞LED路灯的企业蜂拥而至，不论是半导体专业企业还是做房地产，、搞建筑的都开始尝试做LED路灯，加上各大媒体过度炒作夸大LED路灯的性能和节能效果，导致资源、能源、财力、人力的严重浪费。特别是2009年3月科技部召开了“十城万盏”半导体照明应用示范城市方案座谈会，来自北京、上海、深圳、武汉等21个省市科技厅（局）领导参加会议，会后应用示范城市开始申报02009年4月科技部同意开展“十城万盏”半导体照明应用工程试点21个城市。试点和非试点城市一拥而上，而路灯行业首当其冲，有些城市盲目投资，一年更换数万盏LED路灯，背离了科技部“先试点、后示范、再推广”的初衷，全国成了LED路灯的试验场。中国市政工程协会城市道路照明专业委员会针对半导体照明是否能够替代高压钠灯、城市照明行业实际应用情况如何等问题，展开了对21个城市照明管理单位关于“十城万盏”LED路灯应用情况的调查。通过这次调查了解LED路灯的实际应用情况，从中总结经验，以求大家有一个统一认识，来推动半导体照明在我国城市道路照明行业科学、健康、有序的发展。1“十城万盏”工程中LED路灯应用调查内容(1)安装情况：道路名称、安装日期、功率、单价、安装数量。(2)LED光电参数：功率、光通量、显色指数、色温、防护等级。(3)LED路灯生产厂商名称。(4)投资情况：政府补贴、财政拨款、是否采用能源合同管理(EMC)等。(5)预计规划：城市根据相关规划预测在2011年LED路灯将安装多少条路、多少盏LED路灯。(6)意见和建议：LED路灯技术是否已经成熟；对已安装的LED路灯在光效、光衰、配光、色温、显色性、环保、寿命、成本回收等多个方面逐一分析；以及影响LED路灯使用寿命的主要因素是什么？是芯片、驱动电源、散热、元器件等故障原因造成的，还是另有其它原因。自2010年6月底调查以来，已有18个城市路灯管理部门返回调查表，占21个试点城市的85.7%据调查数据显示，18个城市路灯管理单位自2009年至2010年6月共安装LED路灯10.57万盏，其中道路照明9.42万盏，占已安装总数的89.12070，景观照明工程1.15万盏，占已安装总数的10.880/0．2LED路灯实际应用现状(1)LED路灯的规格、品种繁多：9W、24W、30W、46W、48W、50W、60W、70W、75W、80W、84W、90W、100W、112W、120W、126W、135W、136W、139W、140W、144W、．150W、154W、160W、165W、180W.、182W、189W、194W、196W、200W、208W、217W、240W、250W、280W、300W、302W、320W、360W、400W.420W共42个品种规格。对城市道路照明日常运行维护欠考虑。目前，传统的高压钠灯的规格有70W、100W、150W、250W、400W、1000W_系列。LED路灯各生产厂家品种繁多、规格不一，在产品规格的替代性、光学、光效模式的兼容性都比较差，不符合标准化、通用化的要求，给日常维护带来极大不便。(2)LED路灯价格：48W/2100元、80W/3100元100W／4400元、150W/s200元、180W/5500元、200W／6400元、280W/8l20元、360W/10600元。LED路灯价格昂贵，按高压钠灯250W进行比较，光源电器、压铸铝灯具（进口）每套1500元，光源次（含人工费、台班费）约需1000元，灯具还可以继续使用，而LED路灯必须整体全套更换。即使200WLED路灯光效已达到250W高压钠灯的水平，可节约50W功率，每年可节电200度，每度电价为1元，12.5年可节约电费2500元，可LED路灯一次投资比高压钠灯多4900元，不知何时才能收回成本。(3)LED路灯的发光效率（Im/W）：在42个LED路灯规格中有一盏80W达到90.61m/W，有一盏150W达到102.661m/W。最低的发光效率只有44.31m/W，大多数的发光效率在75~85lm/W之间。根据上海亚明高压钠灯的产品样本数据：150W光通量17000Lm,250W光通量31100Im,400W光通量55500lm。按此数据推算，LED路灯（光通量按平均80m/W)要达到高压钠灯光源的光通量，150W对应LED光源将是212W/17000lm,250W对应LED光源将是388W／311001m,400W对应LED光源将是693W/55500lmo按照上海复旦大学方志烈教授在《从科学发展角度看LED路灯和中间视觉》一文中讲到：英国的同行则进一步决定了LED路灯的照度可比高压钠灯降低20070以上（参考英国标准）o从调查资料中得知，LED路灯光通平均80lm/w，按上述英国标准把平均光通量增加20070，即为961m/W,250W高压钠灯对应324WLED光源才能达到250W高压钠灯的31lOOlm光通量。现有的LED路灯光源制造技术能做到吗？(4)LED路灯二次光学系统不够合理LED路灯的配光技术已有较大发展，已不再是在平板或V型上排列数十颗LED来配光。从厂商提供的配光曲线图看，配光还不够完全合理，最大光强方向00～50。以内，比国际标准规定的截光型灯具00~65。还要小，灯下地面特别亮，在30m间距的道路上安装均匀度无法保证。道路照明设计计算通常根据灯具光度测试报告中提供的利用系数曲线图、等照度曲线图、等光强曲线图、亮度输出曲线图、（相对）等亮度等光度数据进行计算，到目前为止尚未见到哪一个厂商提供这样的光学数据oLED路灯只是靠单个1~3W集成起来，自身带有小型反光器或透镜，数十颗排列在灯具内，其整体灯具的利用系数不可能比高压钠灯灯具的利用系数高，在发光效率相同的情况下，LED路灯计算的平均照度（亮度）值就相应偏低。(5)LED路灯显色指数(Ra)普遍在65、75、85之间，色温(K)约在3600～6000对颜色识别要求较高的商业中心或步行街，居住区人行道选用高色温的LED路灯比较适宜，因为高色温LED光源显色性好。作为快速路、主干道路，偏黄色光的高压钠灯对看清前方路灯障碍物效果比高色温白光略优。白色的LED发光表面看上去给人视觉的确比高压钠灯要亮些，但是机动车驾驶员在行驶过程中明显感觉高压钠灯比白光LED路灯要亮得多。特别是对有雾、多尘、蒙蒙细雨的环境条件下，高压钠灯较有优势。根据国外研究结果表明，低色温环境给人心理上的安全感高于高色温环境。从科学发展的角度看LED路灯和中间视觉，大家知道，采用光电探测器模拟人眼的光谱灵敏度测量计算灯具（光源）的光效、色度、配光曲线、事实上只能在暗视觉环境下测量。在我国城市道路照明设计标准和相关政策里，并没有对该理论应用的相关规定，这就意味着，城市道路照明工程在设计中不会考虑中间视觉状态下光源发光效率的变化对设计的影响。我国的道路照明设计标准基本上是参照CIE等国际标准，中间视觉函数至今没有被CIE所接受。当还没有被科学家找到比原光谱灵敏度测量更合乎逻辑、统一的评价测量方法之前，不要再争论不休、混淆基本概念、误导公众。(6)LED路灯生产厂商。根据18个路灯单位调查数据，共采用了32家生产厂商42种不同功率的LED路灯品种。据了解在18个城市路灯单位中采用本地产LED路灯较为活跃，还没有发现哪家企业垄断整个市场的局面。LED路灯安装比较多的潍坊、深圳、石家庄、绵阳五个城市路灯单位安装了83925盏，占总数（不含景观照明）89.10%，基本上都是选定的本土企业的产品。(7)应用投资情况。城市照明行业属于公益性事业单位，日常运行维护费、电费仅靠财政拨款，新建工程都有政府投资，目前全国百余个城市安装试用了部分LED路灯基本上都是免费试用。在这次21个城市“十城万盏”应用情况调查，扬州、潍坊、宁波、哈尔滨、福州等70%的城市是财政拨款，深圳有一个项目签订了能源管理合同(EMC)，绵阳与两家公司签订了EMC合同，南昌正在与相关部门商洽EMC模式管理，还有部分城市或厂商免费试用或自酬资金。(8)LED路灯市场规划预测。根据某杂志报道，2009年“十城万盏”的21个试点城市已经安装LED路灯（含隧道）大约22.2万盏，其中潍坊3.5万盏、重庆2.5万盏、武汉1.8万盏、扬州1.5万盏，四个城市装灯9.3万盏，实际调查四个城市到2010年6月才安装了73223盏。预计2011年21个试点城市达112万盏，据统计资料显示，只有三个城市（南昌1.8万盏、深圳2万盏、绵阳1万盏）报来预测数，其它城市都对本城市政府在2011年规划应用LED路灯计划不详或根本不知道。(9)过度报道宣传夸张LED路灯的发光效率、节能效果和长寿命。LED路灯是一个由多个零件组成的系统，他包括LED芯片（光源）、驱动电源、散热模块、机械结构和封装技术等环节，每一项都会影响到整灯的性能，每一个元器件出现问题都会缩短LED路灯的寿命。从目前各路灯单位应用情况表明，LED路灯的实际寿命受芯片的质量、散热条件、驱动电源性能的影响，都远远低于各生产厂商所宣传的5万小时，实际的光衰也不尽人意。很多厂商以所谓的实际应用案例来证明LED路灯节电在30%、50%甚至80%都有。据我们了解主要是将新装的LED路灯与已安装运行多年的高压钠灯比，与该条道路原本功率过大，照度超过国家设计标准进行比较，然后吹嘘LED路灯比高压钠灯节约用电百分之多少，这样的结论难以令人信服。3LED路灯推广应用的难点综上所述，LED路灯在城市照明行业推广应用的难点主要是：一次性投资成本过高，是高压钠灯的3~4倍；品种繁多、规格不一兼容互换性较差；损坏后无法再利用，日常维护浪费现象突出，由于产品通用性差、维护成本过大，各生产厂商生产的LED产品规格、功率大小、灯具造型、光学配光、安装方式等都不相同，各自不同的工作特性难以维护，维护时必须使用原厂产品，不利于日常维护检修。因此，作为LED路灯生产企业无法实现产品的规模化生产，要降低成本的难度较大。而高压钠灯由于技术标准的统一，灯具、光源、电器等方面通用性较强，不同厂家的产品可以互用，便于日常维护，同时也大大降低维护成本。4“十城万盏”工程中LED路灯应用前景展望LED路灯是否可以取代高压钠灯，在技术层面上并非已万事俱备，它取决于性能上LED路灯是否已经超过了高压钠灯，成本上是否具备长期成本效益。总体上看，LED路灯必将为人工照明带来一次新的革命，成为全面超越现有光源的一种新型光源，具有非常好的发潜力和市场前景，但现在要大规模应用于城市功能性道路照明还没有达到媒体所宣传的节能效果，还有待进一步完善提高。我们认为“十城万盏”半导体照明应用示范活动，应该坚持循序渐进的规律，道路照明在当前LED路灯技术尚未成熟、标准缺乏、价格昂贵的时候，大规模推广应用LED路灯还不适时宜，当务之急应该是科研单位和半导体照明生产企业加快LED技术的创新步伐，尽快提高LED路灯的产品质量是关键，降低产品成本，生产出“经济适用型LED路灯’！才是LED路灯企业健康发展的根本，广泛应用于城市道路照明已指日可待。