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摘?要 LED大功率灯具作为第四代光源在很多行业均有成功的应用，但在高速公路行业还处于探索阶段，本文主要针对高速公路和各类灯具的特点，对目前高速公路应用较多的高压钠灯与目前新兴的LED灯具从本身特性、经济效益和社会效益等方面进行对比分析，得出在高速公路LED灯具建设中应该注意的问题与所能带来的效益。
关键词 LED；推广与使用
中图分类号 TU731 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)072-0098-02
目前大功率LED灯具作为国家照明节能的主推灯具，在很多行业已得到成功应用，但在高速公路行业还未进行大规模的建设与使用。我们对大功率LED灯具在高速公路的推广与使用进行相关的分析与考察。
1 公司照明灯具使用现状
山东高速股份有限公司使用大功率照明灯具的路段主要有高速公路的道路照明（济广高速济南绕城北线、东绕城）、隧道照明、桥梁照明和收费广场照明等。涉及单位分别为京沪公司、济青济南管理处、京台济南管理处、济南黄河大桥管理处、滨州黄河大桥管理处等。
目前照明路段的建设时间较早，多为高压钠灯，仅蟠龙隧道使用无极灯，京台德州路段采用太阳能LED灯。2012年公司电费三千多万，其中仅路灯照明一项就达一千多万（含隧道照明费用接近六百万）。
2 当前灯具种类及特点
目前市场主流的大功率灯具主要有高压钠灯、无极灯、LED灯、荧光灯等，本章我们主要对目前使用较多的高压钠灯和具有节能优势的无极灯、LED灯进行分析比较。
1）高压钠灯的主要结构为灯泡和镇流器和触发器，电路结构为直流工作电路。具有透雾能力强、不诱虫等优点，但是高压钠灯使用寿命较短（理论值能达到三万小时，但实际远远不到），抗震性能差、发光效率不如无极灯和LED灯。
2）无极灯由高频发生器、耦合器和灯泡三部分组成，无极灯理论寿命较长，具有省电节能的优点。根据我公司南线分公司蟠龙隧道使用效果看，节电效果相对高压钠灯在33%（将长度相当的蟠龙隧道与上游隧道的年用电量进行对比），但是目前无极灯存在镇流器使用寿命短、大功率灯具制造难度大（一般灯具在200W以下）、光衰较大的缺点。现实使用和理论结论差距较大。
3）LED灯由驱动电路和发光光源封装而成，具有稳定性好、使用寿命长、眩光小、节能效果好、环保的优点；一般LED灯具的驱动电路和发光光源进行密闭封装，稳定性和抗震能力较好，实际使用寿命均在3万小时以上，理论寿命可达到10万小时。但是存在产品品质与价格参差不齐，难以选购且透雾性差等缺点。
鉴于以上分析，可以得出，随着LED大功率灯技术的发展，无论从产品寿命、节能指数还是从价格和维护优势上均优于无极灯，因此我们主要对高压钠灯与LED灯在日常使用上进行分析
比较。
3 经济效益分析
由于大功率LED灯具的各项优势，相对高压钠灯来说使用LED灯不仅能够节能，还能减少维护维修频次，节省车辆和工具的使用，同时由于维修频次降低，可减轻保畅通工作的压力。
目前市场上的高端产品多采用PHILPHS、OSRAM与CREE等这些国际知名品牌的灯珠，由于其光效远高于普通产品，理论情况下，120 W的LED灯发光效率可与400 W高压钠灯的发光效率相当。
3.1 节约的电费
以400W高压钠灯为例进行分析，理论上400 W高压钠灯的发光效果与120 W LED灯的照明效果相当。一般LED灯的功率因数为0.9，而高压钠灯的功率因数为0.85，按照每天照明时间为6小时，每度电0.8元（实际电费根据区域与用电峰谷不同有所浮动，大约为0.84元），则采用高压钠灯与LED路灯相比每盏路灯每年可节约的电费为531.33（表2）。
3.2 节约的维护维修费
仍以400 W高压钠灯为例，道路照明高压钠灯的年损坏率为60%，而LED路灯的损坏率极低，可忽略不计。更换灯具需要车辆和升降车等工具，且需要配备专门人员或者专门的代维单位。根据济青济南分公司以往的管理经验，济青济南分公司约有路灯1500盏，每年的路灯维修费用约为60万元，则每套路灯的维护维修费每年约为400元。
3.3 节省总费用的现值分析
如果采用这种相对高端的LED大功率灯具，将一套400 W的高压钠灯更换为120 W的LED灯所能在日常中节约出来的经济效益，我们取其未来报酬（节省费用）的总现值（假设公司运营中贴现率为10%），未来报酬总现值等于每年节省费用（即未来报酬）的现值之和（表3）。
未来报酬现值=（节约的电费+节约的维护维修费）/（1+贴现率）N
N=使用时间
采用高端LED灯具每套的建设成本约为3600元，而每套高压钠灯的建设成本约为200元，则每套LED灯具与高压钠灯投资成本的差额为3400元，则根据上表的计算可知当LED灯具用到第五年时投资与回报基本持平，而通过市场调查，一般高端的LED大功率灯具的使用寿命均在五年以上。
4 社会与环境效应分析
LED灯作为一种新型绿色环保光源，运用冷光源，眩光小。LED的工作电压低，采用直流驱动方式，超低功耗（单管0.03 W-0.06 W），电光功率转换接近100%，在相同照明效果下比传统光源节能70%以上，有效的节省了电力等各项资源，与我们当前倡导的节能减排相辅相成，具有良好的社会效应。
同时，LED的环保效益更佳，无辐射，使用中不产生有害物质，光谱中没有紫外线和红外线，而且废弃物可回收，没有污染，不含汞元素，可以安全触摸，环境保护方面更是一个相对较好的照明产品。
5 风险分析
通过以上分析，LED灯具有一定的经济、社会和环境效应，但是仍需要注意推广这项技术所存在的一系列风险：
1）LED大功率照明灯具，作为一种新型的照明灯具，建设和投资成本较高，且在山东省高速公路中从未进行大范围的推广使用，没有相应的准确的实际使用数据，我们所做的分析仅仅基于理论结合某些个案所进行的分析，在实际运用可能会有一定的差距。
2）LED大功率照明灯具，其产品品质参差不齐，品牌众多，属于国家扶持产业，行业内还未形成一种相对稳定的格局，品牌优劣说法莫衷一是，产品价格从几百元到几千元不定。同时使用寿命上也差距较大，而产品的使用寿命直接关系到我们本项投资所产生的节能效果，如何能选取一款性能稳定、性价比较高的产品还需要我们的进一步实践。
3）LED大功率照明灯具虽然有诸多优点，但也有其缺点。首先，透雾能力差，恶劣天气下不如高压钠灯所提供的照明效果好；其次，高压钠灯是360度发光、发黄光、光线柔和，而LED灯光源为白色直线光源，只能通过灯具的设计来提高其发散性，发散效果不如高压钠灯。因此LED灯的户外照明产生的视觉效果不如高压钠灯。
关键词 LED；推广与使用
中图分类号 TU731 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)072-0098-02
目前大功率LED灯具作为国家照明节能的主推灯具，在很多行业已得到成功应用，但在高速公路行业还未进行大规模的建设与使用。我们对大功率LED灯具在高速公路的推广与使用进行相关的分析与考察。
1 公司照明灯具使用现状
山东高速股份有限公司使用大功率照明灯具的路段主要有高速公路的道路照明（济广高速济南绕城北线、东绕城）、隧道照明、桥梁照明和收费广场照明等。涉及单位分别为京沪公司、济青济南管理处、京台济南管理处、济南黄河大桥管理处、滨州黄河大桥管理处等。
目前照明路段的建设时间较早，多为高压钠灯，仅蟠龙隧道使用无极灯，京台德州路段采用太阳能LED灯。2012年公司电费三千多万，其中仅路灯照明一项就达一千多万（含隧道照明费用接近六百万）。
2 当前灯具种类及特点
目前市场主流的大功率灯具主要有高压钠灯、无极灯、LED灯、荧光灯等，本章我们主要对目前使用较多的高压钠灯和具有节能优势的无极灯、LED灯进行分析比较。
1）高压钠灯的主要结构为灯泡和镇流器和触发器，电路结构为直流工作电路。具有透雾能力强、不诱虫等优点，但是高压钠灯使用寿命较短（理论值能达到三万小时，但实际远远不到），抗震性能差、发光效率不如无极灯和LED灯。
2）无极灯由高频发生器、耦合器和灯泡三部分组成，无极灯理论寿命较长，具有省电节能的优点。根据我公司南线分公司蟠龙隧道使用效果看，节电效果相对高压钠灯在33%（将长度相当的蟠龙隧道与上游隧道的年用电量进行对比），但是目前无极灯存在镇流器使用寿命短、大功率灯具制造难度大（一般灯具在200W以下）、光衰较大的缺点。现实使用和理论结论差距较大。
3）LED灯由驱动电路和发光光源封装而成，具有稳定性好、使用寿命长、眩光小、节能效果好、环保的优点；一般LED灯具的驱动电路和发光光源进行密闭封装，稳定性和抗震能力较好，实际使用寿命均在3万小时以上，理论寿命可达到10万小时。但是存在产品品质与价格参差不齐，难以选购且透雾性差等缺点。
鉴于以上分析，可以得出，随着LED大功率灯技术的发展，无论从产品寿命、节能指数还是从价格和维护优势上均优于无极灯，因此我们主要对高压钠灯与LED灯在日常使用上进行分析
比较。
3 经济效益分析
由于大功率LED灯具的各项优势，相对高压钠灯来说使用LED灯不仅能够节能，还能减少维护维修频次，节省车辆和工具的使用，同时由于维修频次降低，可减轻保畅通工作的压力。
目前市场上的高端产品多采用PHILPHS、OSRAM与CREE等这些国际知名品牌的灯珠，由于其光效远高于普通产品，理论情况下，120 W的LED灯发光效率可与400 W高压钠灯的发光效率相当。
3.1 节约的电费
以400W高压钠灯为例进行分析，理论上400 W高压钠灯的发光效果与120 W LED灯的照明效果相当。一般LED灯的功率因数为0.9，而高压钠灯的功率因数为0.85，按照每天照明时间为6小时，每度电0.8元（实际电费根据区域与用电峰谷不同有所浮动，大约为0.84元），则采用高压钠灯与LED路灯相比每盏路灯每年可节约的电费为531.33（表2）。
3.2 节约的维护维修费
仍以400 W高压钠灯为例，道路照明高压钠灯的年损坏率为60%，而LED路灯的损坏率极低，可忽略不计。更换灯具需要车辆和升降车等工具，且需要配备专门人员或者专门的代维单位。根据济青济南分公司以往的管理经验，济青济南分公司约有路灯1500盏，每年的路灯维修费用约为60万元，则每套路灯的维护维修费每年约为400元。
3.3 节省总费用的现值分析
如果采用这种相对高端的LED大功率灯具，将一套400 W的高压钠灯更换为120 W的LED灯所能在日常中节约出来的经济效益，我们取其未来报酬（节省费用）的总现值（假设公司运营中贴现率为10%），未来报酬总现值等于每年节省费用（即未来报酬）的现值之和（表3）。
未来报酬现值=（节约的电费+节约的维护维修费）/（1+贴现率）N
N=使用时间
采用高端LED灯具每套的建设成本约为3600元，而每套高压钠灯的建设成本约为200元，则每套LED灯具与高压钠灯投资成本的差额为3400元，则根据上表的计算可知当LED灯具用到第五年时投资与回报基本持平，而通过市场调查，一般高端的LED大功率灯具的使用寿命均在五年以上。
4 社会与环境效应分析
LED灯作为一种新型绿色环保光源，运用冷光源，眩光小。LED的工作电压低，采用直流驱动方式，超低功耗（单管0.03 W-0.06 W），电光功率转换接近100%，在相同照明效果下比传统光源节能70%以上，有效的节省了电力等各项资源，与我们当前倡导的节能减排相辅相成，具有良好的社会效应。
同时，LED的环保效益更佳，无辐射，使用中不产生有害物质，光谱中没有紫外线和红外线，而且废弃物可回收，没有污染，不含汞元素，可以安全触摸，环境保护方面更是一个相对较好的照明产品。
5 风险分析
通过以上分析，LED灯具有一定的经济、社会和环境效应，但是仍需要注意推广这项技术所存在的一系列风险：
1）LED大功率照明灯具，作为一种新型的照明灯具，建设和投资成本较高，且在山东省高速公路中从未进行大范围的推广使用，没有相应的准确的实际使用数据，我们所做的分析仅仅基于理论结合某些个案所进行的分析，在实际运用可能会有一定的差距。
2）LED大功率照明灯具，其产品品质参差不齐，品牌众多，属于国家扶持产业，行业内还未形成一种相对稳定的格局，品牌优劣说法莫衷一是，产品价格从几百元到几千元不定。同时使用寿命上也差距较大，而产品的使用寿命直接关系到我们本项投资所产生的节能效果，如何能选取一款性能稳定、性价比较高的产品还需要我们的进一步实践。
3）LED大功率照明灯具虽然有诸多优点，但也有其缺点。首先，透雾能力差，恶劣天气下不如高压钠灯所提供的照明效果好；其次，高压钠灯是360度发光、发黄光、光线柔和，而LED灯光源为白色直线光源，只能通过灯具的设计来提高其发散性，发散效果不如高压钠灯。因此LED灯的户外照明产生的视觉效果不如高压钠灯。