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来源：职称驿站所属分类：微电子应用论文 发布时间：2012-08-23浏览：80次
摘要：在我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，LED路灯等半导体照明产品被明确列入“重点领域及优先主题”，我国科技部还启动“十城万盏”半导体照明工程，三年计划安装达百万盏LED路灯，众多城市都计划将传统的高压钠灯更换为新型的LED路灯，使得LED路灯的应用得到了快速的发展。本文试从LED路灯的投资回报期进行分析，以得出将高压钠灯更换为LED路灯的可行性。
关键词：LED路灯，EMC，节电率，投资回报期
LED路灯（LightEmittingDiode，发光二级管）即半导体照明灯。它是一种基于半导体PN结形成的用微弱的电能就能发光的高效固态光源，在一定的正向偏置电压和注入电流下，注入P区的空穴和注入N区的电子在扩散至有源区后经辐射复合而发出光子，将电能直接转化为光能。它是一种固态冷光源，具有环保无污染、耗电少、光效高、寿命长等特点。
1LED路灯替代高压钠灯的方案
根据照度软件的计算，结合现状道路照明状况及国家对照度的规范要求，高压钠灯替换为LED路灯的方案如下：
1、84WLED路灯可替代150W高压钠灯；
2、140WLED路灯可替代250W高压钠灯；
3、224WLED路灯可替代400W高压钠灯。
以224WLED路灯为例，其照度计算如下：
LED路灯（224W）照度计算
2LED路灯的节电率分析
根据很多LED路灯厂家的描述，LED路灯的节电率能达到60%以上，厂家普遍都描述高压钠灯的损耗功率高，而LED路灯的损耗功率小，事实是否真的如此呢，笔者曾对所在的城市的路灯进行过一次详细的测试，通过测试的数据表明LED路灯的损耗功率=标称功率×1.1（LED芯片功耗）×1.09（LED电源功耗），高压钠灯的损耗功率=标称功率×1.1，一般高压钠灯的功率损耗为标称功率的20%左右，但为什么只有10%的功耗呢？出现这种情况的原因主要在于高压钠灯的投入使用1-2年后，其输出的光通量降低，从而导致灯具整体消耗的功率降低。
根据上述测得的数据及替代方案，LED路灯节电率计算如下：
150W：节电率=（150*1.1-84*1.1*1.09）/(150*1.1)=38.96%
250W：节电率=（250*1.1-140*1.1*1.09）/(250*1.1)=38.96%
400W：节电率=（400*1.1-224*1.1*1.09）/(400*1.1)=38.96%
3LED路灯投资回报期分析
为便于计算，笔者以150W、250W、400W高压钠灯各3000支替换为LED路灯的方案进行分析。
（1）LED路灯投入成本
LED路灯的造价与其功率大小关系密切，根据当前一些知名品牌的LED路灯生产厂家产品价格综合测算，LED路灯的综合价格为35元/W，该价格包括有设计费、施工费、各阶段测试检测费、灯臂改造费、项目建议书编制费、工程可行性研究报告编制费、工程可行性研究报告评估费、施工图审查费、招标代理费、专家评标费及招标场地使用费、项目监理费、建设单位管理费、项目税款等等。LED路灯投入的总成本为(84+140+224)*3000*35/10000=4704.0万元
（2）LED路灯节约的维护费用
更换为LED路灯后，将导致LED路灯的维护费用大大降低，根据笔者所在的城市路灯管理部门提供的数据，高压钠灯的维护费用平均为220元/支/年，而LED路灯的维护费用平均为120元/支/年，每支路灯年节省的维护费用为100元，以9000支路灯来计算，每年总共节省的维护费用为90万元。
（3）LED路灯年节电费用
每天路灯的亮灯时间平均按12小时计，电费按0.89元/度，年节电费用=(150*1.1-84*1.1*1.09+250*1.1-140*1.1*1.09+400*1.1-224*1.1*1.09)*12*365*3000
*0.89/1000/10000=400.95万元
（4）管理费用
当前为促进LED路灯的发展，主要采用合同能源管理（简称EMC），是用节约的能源费用来支付节能项目全部成本的节能投资方式。在这种方式下，EMC公司的管理费用为1%，即4704.0*1%=47.04万元。
（5）投资回报期计算
LED路灯的投入回报期可由下面平衡公式计算得出（按等额本金还款方式计算）：
贷款总额+贷款总利息=总节电费用+总节约的维护费用
贷款总额=4704.0+47.04=4751.04万元
贷款总利息=贷款总额×贷款月利率×（投资回报期+1）÷2
贷款月利率按同期银行利率7.05%÷12=0.005875计算，投资回报期以月计，设定投资回报期为N，根据公式得：
贷款总利息=4751.04×0.005875×（N+1）÷2
总节电费用=年节电费用÷12×投资回报期
年节电费用=400.95万元
总节约的维护费用=年节约的维护费用÷12×投资回报期=90÷12×N
将上述各参数代入平衡式得：
4751.04+4751.04×0.005875×（N+1）÷2=400.95÷12×N+90÷12×N
解平衡式得投资回报期N≈176.8个月≈14.7年
LED灯具的寿命一般在7-8年，根据平衡式得出的结果却是需要14.7年才能收回所有的投资费用，这显然是不合理的，也因此而证明完全通过节能收益来偿还投资费用是不现实的，为使LED路灯能顺利的推广，政府必须在节能收益上给予适当的补贴。
根据LED路灯的寿命，LED路灯投资回报期定在7年时间比较合理，也就是84个月时间，假定政府每年补贴的节能费用为X，将上述各参数代入平衡式得：
4751.04+4751.04×0.005875×（84+1）÷2=(400.95+X)÷12×84+69.34÷12×84
解平衡式得政府每年补贴节能费用X≈357.24万元
工程造价分析，EMC模式
项目内容 数据 备注
工程造价
分析 灯具数量（盏） 9000
灯具总价（万元） 4704.00
EMC管理费用（万元） 47.04 1%
年补贴节能费用（万元） 357.24
融资成本（万元） 1186.28 回报周期内利息
合计工程造价（万元） 5937.32
节能周期
分析 项目收益回报周期（年） 7.0
核心成本 总价分摊单灯平均成本（元） 6597
4结束语
通过对以上数据的分析，根据现有LED路灯的技术，在LED路灯寿命期内，LED路灯的投入成本不能全部从节能收益中获取，为了支持LED路灯产业链的发展，必须要有政府部门的资金补贴，单纯依靠节能效益来获取投入成本，在当前阶段不现实，政府相关部门在决策时，对于这一点要予以充分的重视。
参考文献
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6、陈光明，城市道路照明的节能分析[J]；灯与照明；2010年01期
《关于LED路灯投资回报期的分析》
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文章名称： 关于LED路灯投资回报期的分析
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