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行业知识
LED照明洗墙灯和路灯七大优势
编辑:中山德艺美照明科技有限公司   发布时间:2018-03-21

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洗墙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洗墙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洗墙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。

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