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LED路灯与传统钠灯的对比

 

led路灯与高压钠灯

当前我国正在创建资源节约型、环境友好型社会,“绿色照明”的概念也在逐步深入人心。随着科技的不断进步,半导体材料应用技术的高速发展,小功率LED光源已广泛应用于的景观照明,大功率的LED路灯也越来越多的引起各方面的关注。

LED灯的发光原理 :

LED(Light Emitting Diode),发光二极管,是由Ⅲ—Ⅳ族化合物制成,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片,半导体晶片由三部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体。当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子和空穴就会被推向量子阱,在量子阱内电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色,是由形成P-N结的材料决定的。

高压钠灯的发光原理 :

高压钠灯是利用通电后,电弧管两端电极之间产生电弧,由于电弧的高温作用使管内的钠汞齐受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气,阴极发射的电子在向阳极运动过程中,撞击放电物质的原子,使其获得能量产生电离或激发,然后由激发态回复到基态;或由电离态变为激发态,再回到基态无限循环,此时,多余的能量以光辐射的形式释放,便产生了光。

大功率LED路灯是一种通过直流低压点亮发光二极管组来实现照明需求的一种新型照明方式,具有亮度高、显色性好等特点;另外,由于LED路灯的输入为低压直流,能与太阳能结合起来,使得太阳能LED路灯成为了未来道路照明方式的一种可能。

1、关于能效分析、比较

应按照达到相同照度(亮度)水平,接近的照明质量标准的前提下比较两者的照明安装功率。由于高压钠灯大功率灯管(250~400W)光效高,可达130~1401m/W,而小功率灯管(100~150W)光效约为80~1001m/W,而现用大功率LED路灯多用1WLED管,其光效都差不多,所以宜分别对大功率路灯与小功率路灯作分析。

(1)大功率(≥250W)路灯:

高压钠灯光效高,考虑镇流器损耗,灯具效率以及光道利用率等三个因素,综合效率若按0.55计,则钠灯的有效光效约为70~751m/W;而LED路灯的有效光效,目前在美国约为621m/W,国内最好的企业已达56~581m/W。因此,对大功率路灯,目前LED比钠灯的能效要低一些。

(2)小功率(≤150W)路灯:

钠灯的有效光效(计入综合效率0.55)约为45~551m/W,而LED仍按56~581m/W计,则LED比钠灯可实现节能10%~20%,最高可达30%。从上分析,可知用于支路的小功率(≤150W)时,LED路灯比钠灯的可节能达10%~30%,而大功率仍比不上钠灯的能效。所以,那些笼统宣称LED路灯比高压钠灯节能,甚至可节 能50%,60%等说法,显然有夸大和炒作之嫌。我们应坚持科学的分析,实事求是的原则,否则容易误导使用者和广大群众。

2、光源光色对道路照明效果的分析

高压钠灯的相关色温(Tcp)为2100K 左右,属暖色温,其显色指数(Ra)只有23~25,显色性低;而LED路灯现在使用的色温多大于5300K,属冷色温,较好的产品,其Ra 可达70~80,显色性好。作为机动车行驶的快速道、主干道,偏黄色光的钠灯,对看清前方90~160m左右距离路面状况,效果比白色光略优,特别是对有雾、多尘的空气条件下,钠灯较有优势。对于人行道、商业步行街、居住小区等道路,LED的显色性优于钠灯,分辨人的状况更清晰,较有优势。

3、经济性分析对比

高压钠灯具,每套约为1200~1500 元;目前LED路灯,按功率大小不同,价格相差较大,大约在4000~8000元左右。就现状而言,LED路灯明显太贵,价高达3~5倍之巨。如前?小于150W的LED可以节能10%~30%,每年每灯节电约50~150KWh,根本无法回收多花费的购灯费用。只能期望在未来若干年,LED发展趋势看其价格会逐步下降,能效进一步提高,再比较其经济性能。

4、使用寿命分析

比较使用寿命应立足于整灯寿命。高压钠灯包括光源、电器附件(主要是镇流器、触发器)和灯具,钠灯用于路灯平均寿命3~5 年,节能型电感镇流器不会低于20 年,灯具也是如此。而LED路灯的使用寿命暂无使用经验,现有的企业号称5 万、6万小时,尚无可靠依据。美国能源之星制订的要求,分为不低于35000h和25000h两档,主要是LED芯片寿命很长,却与封装后的温度,散热等诸多因素关系极大,另外还有驱动电路装置的电子元器件寿命问题,如电容器往往只有8000h至10000h。所以整体说,LED路灯使用寿命不能和钠灯路灯比拟。

5、维持性能比较

以城市路灯管理部门为代表的用户,更关心路灯的维护性能。按分析,钠灯的维护性能好,灯具只要擦洗,不必更换,镇流器很少更换,光源3~5 年更换一次,也很方便。而LED路灯、涉及LED管、模组(含透镜等)、电源装置等,发生元器件、组件损坏的可能性较大, 维修更换也有困难,很可能要整体更换,费用较高,还有待今后解决。LED路灯还没有标准可循,对招标、订购,对使用、维护都不利。综上所述,我们认为LED路灯是近年来出现的新事物,随着LED产业的发展必将会有更大的发展,前景广阔。但目前应用现状,还存在不少问题,尽管有少数从事LED路灯研究、开发和生产企业、做出了很大努力,解决了一些技术难题,推动了该产品的前进,他们不愧行业的精英;但从整体说,LED路灯产品的水平、质量、参差不齐、差异甚大,尚无标准予以规范,有的急功近利,产品能效不高,散热问题没有处理好,光衰很大,使用寿命不长,没有合理的灯具配光,不能达到推广使用要求。 我们希望,科研、教学、设计单位,使用单位和生产企业共同努力,致力于解决各种技术难题,提高产品水平,制订和完善一系列的标准,为推广应用作好各项准备。在推广应用上,应坚持循序渐近,从试点开始,总结经验,不断改进;应从小功率LED路灯应用于支路、小区道路开始,再发展到干道,大功率路灯,逐步推进。不论用什么光源、灯具,都应符合《城市道路照明设计标准》(CJJ45-2006)的规定,包 括亮度、照度、均匀度及其他质量指标。坚持实事求是,切忌过分夸大之词,对比中忌抬高自己,更忌压低其他,坚持照明质量、照(亮)度水平,坚持技术与经济结合,适用与节能环保结合,防止过分炒作,为用户服务,对用户负责,不要误导使用者,还用户一个真实面貌。 不要轻言“取代”什么光源,应该经过几年或若干年努力,不断完善自身,以求在道路照明中成为一种优质、高效的新型光源、灯具,供用户选择。让用户说话,让使用效果去评价。发光效率:单位为每瓦流明Lm/w。即电光源将电能转化为光能的能力,以发出的光通量除以耗电量来表示。

6、发光效率

LED光源的发光效率,目前国外美国、日本约75Lm/w左右,国内生产的LED约65Lm/w左右。 高压钠灯光源的发光效率为100Lm/w左右,每w发出的光通量比LED高25~35Lm/w。400w高压钠灯的发光效率高达120Lm/w。

7、透雾性

在道路照明中对于LED路灯对于大雾的穿透性的认识有很大的误区。大多数人一直认为LED路灯的穿透性要比传统照明光源钠灯的穿透性低,这是一个错误的认识。大多数人多是从网络上看到一些资料或是看到道路上的一些感官的感受,并没有做科学的评估与分析,从而认为LED路灯的光的穿透性差。在本文中将对此状况作一个科学的分析。 我们都知道可见光的范围是380nm到780nm之间,在此范围呢的光线都是可被人眼接受与识别的。也就是说所有灯具只有在此波段范围内的光才有利用价值,出了此范围人眼是无法识别的。本文对于穿透性的分析也只在此范围内进行。光谱图中可以看出LED的光谱要比钠灯的全面的多,两者的波峰都在580nm处,LED的蓝光部分只占总光通量的6%左右,而钠灯几乎没有。LED红光区的分布要比高压钠灯更宽泛。

8、性能比较:

对比项目

高压钠灯

LED光源照明灯

功耗

低(比高压钠灯节电60%以上)

色温

2000~2500K

3000~7000K

显色指数

20~25

75~85

工作电压范围

AC200V~AC230V

AC180V~AC280V

电源效率

光效

光效低,光衰严重

光效高,光衰小

光源使用寿命

短,<5000小时,光衰>60%

长,60000小时~100000小时光衰<30%

防护等级

IP65

IP65

防触电保护类别

I类

I类

启动时间

5~10分钟

瞬间启动,无延时

连续启动

不允许,需要等待几分钟

允许

环保性

汞污染、紫外线辐射

发热量

发热量大

发热量小,仅为高压钠灯的30%

 

功率高度

45W

60W

90W

120W

150W

4m

73 Lux

98 Lux

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————

————

5m

50 Lux

68 Lux

108 Lux

————

————

6m

37 Lux

49 Lux

79 Lux

101 Lux

140 Lux

7m

28 Lux

39 Lux

52 Lux

78 Lux

112 Lux

8m

22 Lux

28 Lux

46 Lux

61 Lux

82 Lux

9m

18 Lux

24 Lux

39 Lux

48 Lux

64 Lux

10m

————

20 Lux

31 Lux

42 Lux

51 Lux

11m

————

————

26 Lux

34 Lux

47 Lux

12m

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22 Lux

28 Lux

43 Lux

13m

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————

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24 Lux

38 Lux

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