摘要：城市道路照明是城市道路公共设施的重要组成部分，在我国当前快速推进城镇化发展的形势下，城市道路照明灯的数量也在快速增加，因此道路照明用电量也在急剧上升，在维护城市道路夜间行驶安全的同时，能源消耗量也在大幅增加。随着技术的发展，绿色照明和大数据管理的理念逐渐被人们所熟知，部分城市道路照明开始应用推广智能化管理系统和高效节能的LED光源的应用，以降低城市道路照明能耗。
关键词：城市道路；道路照明；LED路灯；照明环保节能
1城市道路照明要求
根据中华人民共和国行业标准《城市道路照明设计标准》CJJ 45-2015有关标准，城市道路照明可分为主要供机动车使用的机动车道照明和交会区照明以及主要供行人使用的人行道照明。光源的选择应符合下列规定：
（1）快速路和主干路宜采用高压钠灯，也可选择发光二极管灯或陶瓷金属卤化物灯；
（2）次干路和支路可选择高压钠灯、发光二极管灯或陶瓷金属卤化物灯；
（3）居住区机动车和行人混合交通道路宜采用发光二极管灯或金属卤化物灯；
（4）市中心、商业中心等对颜色识别要求较高的机动车交通道路可采用发光二极管灯或金属卤化物灯；
（5）商业区步行街、居住区人行道路、机动车交通道路两侧人行道或非机动车道可采用发光二极管灯、小功率金属卤化物灯或细管径荧光灯、紧凑型荧光灯。
（6）道路照明不应采用高压汞灯和白炽灯。
（7）当采用发光二极管(LED)灯光源时，应符合下列规定：
①光源的显色指数(Ra)不宜小于60；
②光源的相关色温不宜高于5000K，并宜优先选择中或低色温光源；
③选用同类光源的色品容差不应大于7SDCM；
④在现行国家标准《均匀色空间和色差公式》GB／T 7921规定的CIE 1976均匀色度标尺图中，在寿命周期内光源的色品坐标与初始值的偏差不应超过0.012
2城市道路照明现状
近年来，城市道路照明伴随着我国城市化建设的高速发展，获得了快速发展。据国家统计局数据显示，从2014年至2018年，我国城市道路照明灯数量由2301.9144万盏增加到2738.3445万盏，近5年的复合增长率达3.53%，城市道路照明行业保持持续快速发展的趋势。
当前我国城市道路照明仍然以传统高耗能的高压钠灯为主，部分次干路和支路任使用淘汰的高压汞灯和白炽灯，由于传统光源存在光衰大、镇流器功率因数低、耗电量大等缺点，全国各地均在大力推广路灯节能改造工程。根据住房城乡建设部《“十三五”城市绿色照明规划纲要》要求，到“十三五”期末，单位 GDP 城市照明耗电量下降 20%，道路照明节电率达到 10 %。城市道路照明装灯率应当达到 90%；道路照明主干道的亮灯率应达到 98 %；次干道、支路的亮灯率应达到 96 %。道路照明设施完好率应达到 96 %，景观照明设施完好率应达到 92%。到 2020年底，新、改（扩）建城市景观照明中 LED 产品应用率不低于 90 %；新、改（扩）建道路照明中 LED 路灯应用率不低于 50 %。同时，国家已经出台了相应的财政补贴政策，国内各大城市也相继提出了路灯 LED 改造规划，因此，未来几年，在政府政策支持的大背景下，节能环保型城市照明替代传统照明将成为城市照明行业新的增长点。
3城市道路照明中LED光源应用的优劣势
3.1LED光源的优势
3.1.1显色性高
显色性是指光源对于物体自然原色的呈现程度，也就是颜色的逼真程度，也叫"显色指数"（Ra），是评价照明质量的重要指标之一。显色性越高，就越接近自然光，对物体的色彩还原能力越强，人眼区分物体的色彩就越轻松。相反，如果显色性低，色彩就约容易失真，长时间还导致人眼敏感度降低，容易造成眼疲劳。LED光源一般显色指数在80左右，而高压钠灯的显色指数仅为20左右。城市道路路灯应用LED光源，可以为出行者提供更为舒适、安全的视觉环境，不容易造成视觉疲劳，从而大大提升城市道路夜间行驶的安全性，消除道路行驶的安全隐患。
3.1.2可靠性高
LED属于固体冷光源，采用密闭材料环氧树脂封装，灯体内没有灯丝，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，与传统光源相比，LED光源寿命更长，一般可以维持在5万小时之上，是传统光源的10倍。
3.1.3节能环保
LED是通过半导体芯片发光，材料中不含有汞等重金属污染物，不会对使用者和周边环境造成损害，而且LED光源具备寿命长、能耗低、可靠性高、响应速度快、显色指数高等优点，是一种节能型材料。
3.2LED的弊端
3.2.1多种因素制约
LED灯具目前仍然存在一定的缺陷，LED灯具在光学设计的基础上实现，采用排列方式配光，设计非常有限。同时LED光源的光色方向性较强，所以难以有效的均衡平均照度，导致环境照度表现效果差强人意，灯下黑的情况时有发生。采用二次光学设计补充LED灯具在一次光学设计方面存在的短板，LED颗粒封装技术要求较高，如果没有完善的技术，很难解决LED光源颗粒封装期间，散热性差以及高色温差形成的实际问题[1]。LED颗粒封装存在问题，不仅会影响LED光源颗粒本身，还会影响整体寿命。这无疑会提高LED灯具维护成本，为此LED颗粒封装工作还需要进一步加强，保证电子元器件在灯具应用中，可以有效的解决其存在的故障，降低维护成本。
3.2.2光线照度不均匀
LED颗粒第一次配光，采用排列组合的方式组合在灯具内部，由于LED光源发出的光具有单向性，没有光的漫射，LED光源存在极大的局限性，导致光线照射平均照度无法达到人们日常使用要求。通过对灯具进行二次光学设计，可以弥补部分一次配光的缺陷，LED灯具平均照度可以得到有效提升，但是会影响到平均照度和均匀度，在灯下黑情况出现后，导致行人在道路上并不能准确判断路面环境[2]。
3.2.3LED散热问题
LED的散热问题一直是LED技术发展的瓶颈，不仅直接影响LED的发光效率和光衰速度，还容易导致电子元器件快速老化，稳定性降低，从而缩短了LED产品的寿命。由于LED路灯都是安装在户外，苛刻的使用环境要求灯具要具有一定等级的防护等级（IP），才能保障电器的安全，但是良好的防护性能却往往妨碍散热。如果热量急剧上升，会导致灯具内温度迅速提高，从而使得发光效率大幅度下降，这样便会影响到LED发光的表现效果，导致电光转换率快速降低，并不断衰减直到失效。热能需要通过热传导、热对流、热辐射才能散发，LED光源目前散热途径主要是通过与LED铝基板密切组合的散热器来导出热量。这就要求除了要能快速地把热量从发热源传导到散热器的表面，还是要能通过对流和辐射把热量散发到空气中去。因此，实际应用过程中，一款LED灯具散热性能的好坏，将直接影响LED驱动电源是否稳定、LED光衰是否严重等一系列使用常见问题。
4道路照明节能改造方向
随着城市照明路灯数量的快速增长，这也使得城市照明管理难度也不断增加。如何有效利用5G通信技术、大数据、云计算、物联网技术等高新科技手段来解决城市照明的管理难题，已成为目前城市照明管理维护领域的一个重要课题。新兴起的路灯智能化管理系统可将整个城市的道路照明信息（包括 灯具、灯杆、车流量等信息）进行联网录入统计，采取智能化的控制方式来管理整个片区乃至整个城市的路灯照明系统。
4.1 自动化控制
由于不同时间段的光照强度不同以及车流量不同，所以对于道路照度的要求也不同，可根据实际光照强度、道路行人和车流量的变化规律，在满足市民生活需求和保证社会治安需求的前提下，将全天的照明划分时段，设定控制模块，将道路照明设置成多个场景，通过自动降低照明亮度、采用隔一亮一、隔二亮一、双臂灯单侧亮灯等自由组合的控制方式进行切换。如当光线充足的时候可以全部关闭；当光线不足且人员流动不大的情况下，只需要开启1/2或1/3场景模式；当光线不足但人流量比较大的时候，可以全部开启。这样可以将照明系统利用率实现最大化，大大降低城市照明能耗，从而达到节能目的，同时还可降低照明灯具的使用时间，延长LED灯具的使用寿命。
4.2 智能化控制
与传统整条路段一个开关的控制方式相比，路灯智能化管理系统在减少控制人力的情况下，可对管辖的照明设施实现智能监控、筛选，定位故障灯具，及时发现路灯故障、老化、短路及断路等问题，全面真实的监测亮灯率、故障灯率等数据，对城市道路照明实现精细化动态管理， 将彻底改变费时费力的人工巡查模式，减少人员、车辆外出巡查次数，大大减轻维护人员的劳动强度，并有效地降低维护成本，同时也减少了不必要的照明，实现降低照明能耗的目的。
结语：
随着我国“绿色照明工程”的持续推进，越来越多的新建道路和现有道路改造都将采用LED光源。道路照明采用低能耗的LED和自动化、智能化控制，可以大幅度减少道路照明用电，城市照明应该以满足安全、舒适的功能需求为前提，严格限制光污染，积极推动绿色节能照明产品的广泛应用。
参考文献：
[1]王骏.关于市政道路照明电气节能设计标准探析[J].现代物业(中旬刊)，2019(08):172.
[2]田再强，边耀龙.智能控制在道路桥梁照明节能中的应用[J].工程建设与设计，2019(14):263-264.
[3]王骏.城市道路照明节能问题及解决方案浅析[J].现代物业(中旬刊)，2019(07):43.
[4]周科.城市道路照明节能问题及解决方案浅析[J].工程建设与设计，2019(10):63-64.
[5]李铁楠.关于修编CJJ45《城市道路照明设计标准》的说明[J].照明工程学报,2016,27(04):8-11.