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LED路灯和高压钠灯的比较

2024-08-07 10:47:06
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LED的发光效率虽然从数字上比不过高压钠灯(高压钠灯的发光效率为132lm/W,而LED只有90lmW),但是LED的发展潜力很大。表44是各种灯具的发光效率的比较。

高压钠灯的光谱比较集中于黄色,它的色温比较低,只有2000~2500K,而LED的色温较高,可以达到3500~4500K以上。另外高压钠灯的光线是向四处发射的,有很大一部分光无法到达路面。还有,高压钠灯的显色指数低,只有20~40,感觉昏暗;而LED的显色指数高,可以达到75~80,所以路面明亮,感觉舒适。从实际的发光效果来看,LED比高压钠灯好很多。100W的LED可以取代250W的高压钠灯或300W的水银灯。100W的LED的输出光通量大约只有6250lm(经过二次光学设计,会有所损失),到达路面时的光通量仍为6000lm,而路面的平均照度可以达到16lx(12m高杆)。250W高压钠灯的输出光通量为20000x,但到达路面的光通量就只有70001m,路面的照度为30~401x。由于显色系数的差别,LED的照度修正系数为2.35,高压钠灯的修正系数为0.94。所以,100W的LED经过修正以后地面的照度为37.6kx,而高压钠灯修正后的照度为282~37.61x,二者相当。所以,采用100W的LED可以取代250W的高压钠灯,LED可以节能60%。

高压钠灯设计寿命为20000h,由于受电压变化及大启动电流的影响,其实际寿命通常只有4000h,假定每天工作10h,则只能工作400天,使用一年多就要更换;而大功率LED的寿命为5000,假定每天工作10h,使用13.7年才需要更换,这就大大节省了维护费用。

与目前普通的高压钠灯相比LED路灯的优势如下

①节能。目前白光LED的发光效率约为80lm/W,采用超高亮度大功率LED光源配合高效率电源,实际照明效果经测试比目前道路使用的高压钠灯综合节能50%~60%,技术进步空间依然很大。随着LED效率的快速提高,LED路灯在节能方面显示出了巨大的潜力。

②维护成本低。以目前的技术水平和测试结果推算,大功率LED光源可以正常使用10年不用更换,而传统高压钠灯平均一年半就要更换一次,使用LED光源可以大大降低维护成本。

③显色性佳。LED的显色指数高(75~80),路面看起来更明亮,感觉更舒适,驾驶员也感觉更安全;而高压钠灯的光谱窄,显色性差(20~40),路面感觉昏暗。

④绿色环保。光源中没有铅、汞等污染元素,光线健康,LED路灯光线中不含紫外线和红外线,不产生辐射(高压钠灯光线中含有紫外线和红外线),对环境没有任何污染,从生产过程到使用过程直至报废几乎全无污染,实现了真正意义上的绿色环保节能照明,而且不会产生电磁干扰(高压钠灯中含有汞、氙等元素,其中的电子镇流器会产生电磁干扰),对电网无污染,功率因数大于或等于0.9,谐波失真小于或等于20%,EM符合全球指标。

⑤色温可选,能满足不同场合对色温的需求,消除了钠灯色温过低和汞灯色温过高引起的催眠情绪和压抑情绪,使观察者倍感舒适,可在不同场合中应用,也是提高效率、降低成本的一个重要途径。

⑥采用LED作为光源的道路灯具在设计时应在满足IP防护的前提下,保证散热的可靠和持续有效,LED驱动电路应具有高效率且完善的EM和EMS防护特性。具备这些特点的LED道路灯具不仅照明功率密度(LPD)指标好,而且输出光无频闪,这对于运动物的照明是十分有益的

⑦超长寿命。LED路灯采用半导体芯片发光,LED光源无灯丝和玻璃外壳,没有传统灯管碎裂问题,抗震力强,使用寿命可达50000h以上(普通白炽灯的使用寿命仅有1000h左右,普通节能灯的使用寿命也只有8000h)。采用高可靠性的先进封装工艺,充分保障了LED的超长寿命,是传统钠灯、汞灯的5~10倍。

⑧LED路灯可以方便地调整照射角度,使被照区域的照度变得更为均匀,同时减少对环境空间的光污染。

⑨安全系数高。直流低压工作的特点相比传统的灯具更加安全可靠,LED路灯所需电压、电流较小,发热量较少,不产生安全隐患。

单一黄色的高压钠灯的显色指数很低(约23),在其照射下物体颜色失真非常明显。而LED路灯的显色指数很高(高于80),接近日光(显色指数为100),对颜色的呈现更真实、更鲜艳。根据原建设部《城市道路照明设计标准》有关条文,与高压钠灯相比,显色性好的白光灯的光谱中有较多的蓝绿成分,因此,在道路照明(非明视)条件下可以产生更高的可见度,因此达到相同的视觉效果所需要的光源功率,白光灯就要比高压钠灯低很多。

目前,LED光源还存在以下不足。

①发光效率还不够高。目前虽然试验室水平大功率白光LED的发光效率已经超过了100mW,但量产的、性价比高的大功率白光LED的发光效率还在60lmW左右,节能优势还没有充分发挥出来。

②地面对LED光的反射率低。由于目前白光LED的光谱特征,路面及周边物体对它的反射率低,所以路面的亮度较低。与钠灯的黄光相比,这是它的一个弱点

大功率白光LED光源的理论发光效率可以达到300lm/W左右,因此在技术上还有非常大的发展空间。同时,LED路灯目前正处于产业发展的开始阶段,在提高散热效率、驱动控制系统优化以及配光设计方面还有非常大的提升空间,还有大量的研发工作需要深入开展。

现投入使用的LED路灯由于技术条件的限制,功率为30~100W,光效为50~80lm/W,道路照度较低。若杆高8.5m,间距为30m,则光源为2×50W的LED灯的灯下照度为191x,两灯之间为11k,***暗处为3.5x。以上数据为新安装灯具的初始照度值,故其照度不能满足快速路与主干道的要求。

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