常見(jiàn)問(wèn)題

1、電費(fèi)對(duì)比：

使用60W LED路燈一年產(chǎn)生的電費(fèi)，僅為使用250W 普通高壓鈉燈路燈一年產(chǎn)生的電費(fèi)的20％，大大節(jié)省了用電開(kāi)支，是理想的節(jié)能降耗產(chǎn)品，也順應(yīng)了構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)的趨勢(shì)。

2、鋪設(shè)費(fèi)用對(duì)比

LED路燈功率是普通高壓鈉燈路燈的1/4，鋪設(shè)銅電纜所需截面積只要求普通路燈的1/3，節(jié)省了大量鋪設(shè)費(fèi)用。

綜合以上兩項(xiàng)節(jié)省的費(fèi)用，使用LED路燈較之使用普通高壓鈉燈路燈，前者可使業(yè)主在一年內(nèi)收回初期增加投入的成本。

3、照度對(duì)比：

使用LED 60W路燈可達(dá)到250W高壓鈉燈的照度，大大降低了使用功率； LED路燈因其使用功率低，可與風(fēng)能、太陽(yáng)能結(jié)合，使用在城市次干道上。

4、使用溫度對(duì)比：

比之普通路燈，LED路燈在使用過(guò)程中產(chǎn)生的溫度低，連續(xù)使用不會(huì)產(chǎn)生高溫，不發(fā)黑不燒黑燈罩。

5、安全性能對(duì)比 ：

目前市場(chǎng)上的冷陰燈、無(wú)極燈，都是通過(guò)高壓點(diǎn)極激發(fā)X光照明，含有害金屬如汞等，及有害射線(xiàn)；與之相比，LED路燈屬于安全低壓產(chǎn)品，在安裝和使用的過(guò)程中大大降低了安全隱患。

6、環(huán)保性能對(duì)比：

普通路燈含有害金屬，光譜中含有有害射線(xiàn)。與之相比，LED路燈光譜純凈，不含紅外線(xiàn)和紫外線(xiàn)，沒(méi)有輻射，不會(huì)產(chǎn)生光污染，且不含有害金屬，廢棄物可回收利用，屬于典型的綠色環(huán)保照明產(chǎn)品。

7、使用壽命與質(zhì)量對(duì)比：

普通路燈的平均使用壽命是12000小時(shí)，更換路燈不僅成本高，而且影響交通，在隧道等地施工尤其不便；LED路燈的平均壽命為100000小時(shí)，按每天使用10小時(shí)計(jì)，使用壽命長(zhǎng)達(dá)十年以上，一勞永逸。除此之外，LED路燈防水性、抗沖擊性、防震性都很好，質(zhì)量穩(wěn)定，在保質(zhì)期內(nèi)屬免維護(hù)產(chǎn)品。

隨著LED(發(fā)光二極管)技術(shù)的不斷突破以及大功率、高效率的LED的開(kāi)發(fā)成功(大功率LED光源的效率已經(jīng)達(dá)到110 lm/W)，將其應(yīng)用于城市的道路照明已經(jīng)成為可能。國(guó)內(nèi)已研發(fā)成功了LED系列路燈產(chǎn)品，并逐步替代原有的以傳統(tǒng)高壓鈉燈為主的路燈光源。由于LED的光輸出具有高度的定向性，通過(guò)特殊的燈具配光設(shè)計(jì)，高效率60W的LED路燈所達(dá)到的照明效果可以與250W高壓鈉燈相當(dāng);90W的LED路燈的照明效果可以與400W的高壓鈉燈相當(dāng)，節(jié)能效果非常明顯。下面主要從替代前后的相關(guān)數(shù)據(jù)、安裝施工、經(jīng)濟(jì)效益等對(duì)比來(lái)加以具體說(shuō)明。

1、LED路燈與傳統(tǒng)路燈的數(shù)據(jù)對(duì)比

表1給出了傳統(tǒng)的高壓鈉燈路燈與新型LED路燈的技術(shù)對(duì)比數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)中可以得出如下的信息：

(1)新型LED路燈的造價(jià)約為傳統(tǒng)路燈的3倍，使用的壽命至少為傳統(tǒng)路燈的5倍；

(2)替代后可以節(jié)約大量的電能、電費(fèi)；

(3)替代后的年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用(壽命期內(nèi))幾乎為零；

(4)新型LED路燈可以方便地進(jìn)行照度的調(diào)節(jié)，便于在后半夜將照度適當(dāng)調(diào)低；

(5)替代后的年節(jié)約電費(fèi)較為可觀，分別為893.5元(單燈)和1318.5元(單燈)；

(6)考慮到替代以后路燈的電纜截面大量減小所能夠節(jié)約的大量資金。

2、施工費(fèi)用情況說(shuō)明

假設(shè)有二條道路，長(zhǎng)度分別為3km和5km，安裝路燈以每隔30米一盞，道路每邊一盞。這二條路所需的路燈總數(shù)分別為202盞和333盞。計(jì)算時(shí)，傳統(tǒng)路燈以功率為250W的高壓鈉燈為準(zhǔn)(設(shè)鎮(zhèn)流器耗電25W)，替代的新型LED路燈以功率為60W(設(shè)鎮(zhèn)流器耗電5W)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。

設(shè)：傳統(tǒng)路燈單價(jià)為1500元(盞)，LED路燈單價(jià)為4500元(盞)。則安裝二條長(zhǎng)度的道路所需要的兩種燈具的成本分別為：3km的鈉燈路燈為202×1500=303000元；LED路燈為202×4500=909000元；5km的鈉燈路燈為333×1500=499500元；LED路燈為333×4500=1498500元。

安裝二條不同長(zhǎng)度的大功率LED路燈所需主要電纜材料的成本計(jì)算如下：

3km道路：

傳統(tǒng)路燈主干線(xiàn)采用三相配電。單個(gè)250W高壓鈉燈的工作電流約為1.5A(含有無(wú)功補(bǔ)償電容,功率因數(shù)為0.9),每相并聯(lián)有67盞燈,電流為：67×1.5A=100.5A。

配電電纜需要選用VV22－3×25+2×16的鎧裝銅芯電纜，其單價(jià)為97元/米，則電纜成本為291000元；

而單個(gè)60W的LED路燈電流為0.3A(設(shè)功率因數(shù)為0.9),總電流為67×0.3A=20.1A。配電電纜需要選用VV22－5×2.5的鎧裝銅芯電纜，其單價(jià)為20元/米，電纜成本為60000元。

5km道路：

傳統(tǒng)路燈主干線(xiàn)采用三相配電,配電電纜的電流I=P/(1.732U)=333×(250+25)/(1.732×380)≈139A,它需要選用VV22－3×35+2×16的鎧裝銅芯電纜，其單價(jià)為115元/米，則其電纜成本為345000元；

而LED路燈配電電纜的電流I=P/(1.732U)=333×(60+5)/(1.732×3801≈32.9A,它需要選用VV22－3x4+2×2．5的鎧裝銅芯電纜，其單價(jià)為27元/米，電纜成本為81000元。

3、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用

下面來(lái)計(jì)算二條不同長(zhǎng)度的道路在使用兩種光源情況下一年的耗電成本。計(jì)算方法以每天亮燈10小時(shí)，每度電費(fèi)以1元人民幣計(jì)算。

3km道路：傳統(tǒng)路燈一年有功耗電量為：

202×10×365×(250+25)/1000=202757.5(kwh)，合人民幣為202757.5元;LED路燈一年總耗電量為202×(60+5)×10×365/1000=47924．5(kwh)，合人民幣47924.5元。

5km道路：傳統(tǒng)路燈一年的有功耗電量為：

333×(250+25)×10×365/1000=334248.75(kWh)，合人民幣334248.75元；LED路燈一年總耗電量為333×(60+5)×10×365/1000=79004.25(kWh)，合人民幣79004.25元。

提示：從上面的計(jì)算中可以看出，安裝的道路越長(zhǎng)節(jié)省的費(fèi)用也就越大。

LED路燈防雷,是否小題大做?

路燈的主要客戶(hù)是政府單位，而非普通消費(fèi)者，因而是一個(gè)比較特殊、比較封閉的產(chǎn)業(yè)。路燈從最初的鈉燈、水銀燈到現(xiàn)在的LED燈，經(jīng)過(guò)了一個(gè)漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程，同時(shí)，在這個(gè)發(fā)展過(guò)程中遇到了一些技術(shù)性問(wèn)題。

時(shí)至今日，LED路燈在國(guó)內(nèi)已經(jīng)約有十年之久，包括電源供應(yīng)器、電源驅(qū)動(dòng)、散熱技術(shù)、光學(xué)技術(shù)等每年都有新的突破，而一些基本技術(shù)在國(guó)內(nèi)卻沒(méi)有得到解決，LED路燈防雷問(wèn)題就是有待解決的問(wèn)題之一。

1LED路燈防雷的必要性

雷擊是一種靜電放電現(xiàn)象，通常攜帶數(shù)百萬(wàn)伏特的電壓從云層傳輸?shù)降孛婊蛄硪辉茖印Ｔ趥鬏斶^(guò)程中，雷電會(huì)在空中產(chǎn)生電磁場(chǎng)，感應(yīng)出上千伏電壓（即浪涌）到電源線(xiàn)路并產(chǎn)生感應(yīng)電流傳輸?shù)綆子⒗镆酝猓�這些間接的攻擊通常發(fā)生在戶(hù)外暴露的電線(xiàn)，例如路燈、交通燈、基站等設(shè)備發(fā)射電涌。浪涌保護(hù)模塊是在電路前端直接面對(duì)來(lái)自電源線(xiàn)的浪涌干擾。它將浪涌能量轉(zhuǎn)移或吸收，最大限度地減少浪涌威脅其他工作電路，例如LED照明燈具中的交流／直流電源單元等設(shè)備。

對(duì)于LED路燈，雷電在電源線(xiàn)路上產(chǎn)生感應(yīng)浪涌，這個(gè)浪涌的能量會(huì)在電線(xiàn)上產(chǎn)生一個(gè)突波，即浪涌波，浪涌就是通過(guò)這樣的感應(yīng)方式進(jìn)行傳輸?shù)�，外界�?lái)一個(gè)浪涌波，就會(huì)在220V的輸電線(xiàn)中的正弦波上產(chǎn)生一個(gè)尖端，這個(gè)尖端進(jìn)入到路燈中，就會(huì)對(duì)LED路燈電路產(chǎn)生破壞。

路燈已經(jīng)存在很多年了，為什么現(xiàn)在才提出路燈需要防雷這件事情？其實(shí)，在過(guò)去使用的高壓鈉燈和傳統(tǒng)水銀燈是用高壓燈泡設(shè)計(jì)的，其本身就有防雷的效果。到近些年，LED燈逐漸普及，LED燈需要供電電壓較小，通常是利用電源供應(yīng)器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電來(lái)驅(qū)動(dòng)，這使得LED路燈本身的防雷性就沒(méi)有了，因而需要為路燈設(shè)計(jì)防雷模塊。

路燈防雷的重要性是由投資回收期這一概念決定的。由于LED路燈比傳統(tǒng)路燈價(jià)格大概貴一倍，政府在一開(kāi)始購(gòu)買(mǎi)時(shí)的投資金額較大，所以需要在運(yùn)行過(guò)程中靠節(jié)省電力支出來(lái)逐漸將成本賺回來(lái)，因而，LED燈的壽命很重要。如果LED燈還沒(méi)賺回成本就在投資回收期內(nèi)壞了的話(huà)，還需要另外花錢(qián)維修，維修時(shí)付出的人力成本比安裝時(shí)要貴一倍。因而，在LED時(shí)代，要實(shí)現(xiàn)LED省電、省錢(qián)的效果，需要保證其壽命能夠達(dá)到你的預(yù)期，即產(chǎn)品保質(zhì)期要長(zhǎng)。要實(shí)現(xiàn)節(jié)省成本，保證投資回收期內(nèi)路燈不損壞，就需要將可靠度拉高。這就需要為L(zhǎng)ED路燈加上防雷模塊，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)最大化。

國(guó)內(nèi)一直在做節(jié)能路燈，定義的路燈規(guī)格通常是亮度、發(fā)光角度、燈光色彩、功耗等看得見(jiàn)的指標(biāo)，而常常會(huì)忽略防雷這一項(xiàng)看不見(jiàn)的指標(biāo)。不僅美國(guó)和歐洲等國(guó)，其實(shí)在高落雷國(guó)家，例如馬來(lái)西亞、印度等國(guó)很早就已經(jīng)建立了要求當(dāng)?shù)芈窡敉ㄟ^(guò)一個(gè)設(shè)定的防雷測(cè)試的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于國(guó)內(nèi)也只有海南、珠江等沿海城市的落雷比較嚴(yán)重，而大部分內(nèi)陸地區(qū)則要好很多。因而，至今相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還未推出。

2美國(guó)三級(jí)防雷標(biāo)準(zhǔn)

在2015年發(fā)布的美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，就已經(jīng)推出了三級(jí)防雷標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。之所以是三種等級(jí)，是因?yàn)槊绹?guó)東西部落雷情況差異較大，高落雷地區(qū)可以達(dá)到30～40次，而低落雷地區(qū)則只有1～2次，因而做了三個(gè)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，分別是6kV、10kV和20kV。這也是給燈具廠商和地方政府一個(gè)彈性，各地地方政府可以根據(jù)實(shí)際情況決定使用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

3國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有待制定

國(guó)內(nèi)在通訊基站有類(lèi)似標(biāo)準(zhǔn)。早在十幾二十年前，手機(jī)即將開(kāi)始普及的時(shí)候，基站防雷就已經(jīng)有相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。由于基站主要是設(shè)置在屋頂或塔上，因而落雷對(duì)基站的影響會(huì)很大。而由于我國(guó)南北差異較大，沿海還有內(nèi)陸環(huán)境上的差異也較大，而且路燈基本上是各個(gè)地方政府自行管理、規(guī)定標(biāo)注規(guī)格、招標(biāo)、監(jiān)工、維護(hù)等，因而，至今仍沒(méi)有相國(guó)家關(guān)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)。

隨著近些年來(lái)的相關(guān)需求的突顯，國(guó)內(nèi)2017、2018年已經(jīng)有LED路燈防雷相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在審查中，如表2所示。參考世界各國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，驅(qū)動(dòng)電源模塊若僅滿(mǎn)足第四級(jí)別（線(xiàn)－線(xiàn) 2kV，線(xiàn)－地4kV），將不足以應(yīng)付戶(hù)外照明所可能面臨的雷擊浪涌威脅，建議對(duì)路燈采用更高的防雷等級(jí)，并采用防雷模塊。

4防雷模塊

雖然防雷模塊本身可以為L(zhǎng)ED燈提供防雷保護(hù)，但是同時(shí)其本身也有著自己的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)防雷模塊老化后，會(huì)在內(nèi)部發(fā)生過(guò)熱反應(yīng)，甚至?xí)�起火。也就是說(shuō)，防雷模塊在用到最后一刻會(huì)有起火的風(fēng)險(xiǎn)，如圖2所示是燈具廠商因防雷模塊老化起火后的器件。因而，防雷模塊的安全性是一個(gè)很重要的概念，安裝防雷保護(hù)模塊是一個(gè)概念，安裝一個(gè)安全的防雷保護(hù)模塊是更進(jìn)一步的理念和挑戰(zhàn)。

5結(jié)論

隨著智能化時(shí)代的到來(lái)，智能路燈已經(jīng)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中。智能路燈代表路燈能夠在遠(yuǎn)端物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)路燈的開(kāi)啟和關(guān)閉，能夠調(diào)整路燈燈光的顏色和亮度。相對(duì)來(lái)講，智能設(shè)備的功能越來(lái)越多，可靠性也要跟著提升，安全問(wèn)題至關(guān)重要。而對(duì)于防雷保護(hù)，則應(yīng)該同時(shí)滿(mǎn)足防雷的功能和安全的功能。