1、前言
随着国民经济的快速发展，能源需求量日益攀升，能源价格亦随之高涨。电力是我国能源的重要组成部分，其中照明用电占了不小比例。相关统计数据显示，早在2013年，我国的总发电量超过了5.2万亿千瓦时，而照明用电在占据总发电量的比例达到了13%以上，其中，城市道路照明用电又占据了照明用电比例的30%以上。在我国城市化进程不断加快的背景下，城市道路照明用灯的数量正在以每年150—200万的速度增加。随着我国城市化进程的加快，道路照明用电比重还将会逐步提高。对此，相关部门在下发的《关于进一步推进“中国绿色照明工程”的意见》的通知中，提出了绿色照明的概念，希望能够以节能灯具取代传统高耗能灯具。本文就目前城市道路照明存在的问题进行阐述；从节能环保要求着手，比较分析高压钠灯与LED灯在道路照明中各自特点及节能潜力，进而证明了用LED灯取代高压钠灯作为道路照明的可行性和必要性。
2、高压钠灯与LED 灯用于城市道路照明的比较
目前城市道路照明的光源主要有传统高压钠灯、日光灯等，其中，高压钠灯以其光效高、雾穿透能力强等特点，在道路照明中使用量最大。结合我国目前道路照明设计特点，采用高压钠灯的道路照明存在以下以下不足：
（1）灯具直接照射在地面上，并且照度极高，在一些次干道也可以达到401x以上，但是显然，这种照度属于过度照明，造成了大量的电能浪费。同时，在相邻两个灯具的交叉位置，照度仅仅达到直接照射方向的40% 左右，无法有效满足照明需求。
（2）高压钠灯的反射器效率仅为50—60%左右，这也就表明在照明中，由将近30—40%的光都照射在了灯具内部，整体效率仅仅达到60%，存在严重的浪费现象。
（3）理论上，高压钠灯的寿命可以达到15000小时，但是受电网电压波动以及运行环境的影响，其使用寿命远远无法达到理论寿命，每年灯具的损坏率都超过60%。
与传统高压钠灯相比，LED 路灯具有如下优势：
（1）作为一种半导体元件，理论上，LED灯的有效使用寿命可以达到50000小时，较高压钠灯的15000小时远远高出。
（2）与高压钠灯相比，LED灯的显色指数可以达到80以上，相当接近自然光照，在这样的光照下，人眼的识别功能能够得到有效发挥，从而保证道路行车安全。
（3）在路灯开启时，高压钠灯需要一个预热的过程，其光线从暗到明需要一定的时间，不仅造成了电能的浪费，而且影响了智能化控制的有效开展。而相比之下，LED灯在打开的瞬间就能够达到最佳光照，不存在所谓的启动时间，因此能够实现良好的智能化节能控制。
（4）从发光机制看，高压钠灯采用的是汞蒸汽发光，在光源废弃后，如果不能有效处理，必然会造成相应的环境污染。LED等采用的是固态照明，不存在对人体有害的物质，是一种绿色环保的光源。
（5）从光学系统方面分析，高压钠灯的光源属于全向发光，有超过50%的光线需要经反射器反射后才能照射到地面，在反射过程中，必然会损失一部分光线，影响其利用率。LED灯属于单向发光，光线能够直接定向照射，因此利用率相对较高。
（6）在高压钠灯中，配光曲线需要由反射器决定，因此存在着很大的局限性；在LED灯中，采用的是分布式光源，通过对各个电光源的有效设计，能够使得灯具的光源呈现出理想状态，实现对配光曲线的合理调整，控制光线的分布，在灯具的有效照射范围内，照度相对比较均匀。
（7）同时，LED灯拥有更加完善的自动化控制系统，可以根据不同的时段和光照条件，对灯具的亮度进行相应的调整，能够起到良好的节能效果。
用LED作为路灯来取代高压钠灯，亦存在一些不同观点，例如，相比高压钠灯，LED灯的发光效率较低，照度较差；LED灯的照射过于集中，照射的均匀度相对较差；LED灯的光衰减率较大，使用寿命远远无法达到理论寿命等。其实，这些观点可通过下面的分析予以说明。
首先是所谓的“发光效率”问题，在当前的技术条件下，LED灯的发光效率的确比不上高压钠灯，这是一个不争的事实，但是高压钠灯的光谱集中在黄色区域，其色温较低，只有2000—2500K，而LED等色温相对较高，LED 路灯的中性白色温达4000—5000K，LED的冷白色温达5000—8000k。同时相比于高压钠灯，LED灯具有较高的显色指数，在实际照明中接近自然光，可以带给人舒适的感觉。
其次是“照射均匀度”问题，虽然LED灯的光照相对集中，但是可以通过对其光路的二次设计，能够使得灯具的光源呈现出理想状态，实现对配光曲线的合理调整，控制光线的分布，从而实现照度的均匀性。
然后是“光衰”问题，在实际应用过程中，由于长期处于高温工作环境中，LED灯的使用寿命会受到相应的影响，在不同结温时的寿命如图1所示。可以看出，如果结温由115℃提升到135℃，则LED 灯的使用寿命会从理论的50000小时降到20000小时。
在当前的技术条件下，要想在短时间内提升LED灯的发光效率基本上是不可能的，因此只能通过加强散热的方式来延长LED灯的使用寿命。当前，在台湾的一家光炬科技有限公司（LightTorch Technology）中，采用回路热管（LHP）冷却技术，实现对LED灯的工作散热，取得了良好的效果，能够将LED灯的结温降低到65℃，在这样的温度下，若灯具每天工作12小时，则其光衰小于3%。
3、LED路灯的照度及节能分析
在某城市某主干道14 根灯杆上分别安装了功率400W的某品牌钠灯和160W的某品牌LED路灯，进行路面照明测试，结果如表1所示。结果表明，用160W LED路灯代替400W高压钠灯，照明效果完全可以达到《城市道路照明设计标准》的要求，且LED可以比高压钠灯高出很多。表2给出了，LED路灯与高压钠灯较为全面的节能效果对比情况。
4、结语
综上，与使用高压钠进行灯道路照明比较，采用LED路灯更能节能环保。毫无疑问，随着科学技术的进步，节能高效光源将不断涌现，作为道路照明设计人员应不断创新设计，随时掌握照明新技术及新设备的运用，始终把节能环保放到工作的首位。
