LED与高压钠灯路灯对比.doc

浅谈LED在道路照明的试用情况摘要：本文主要介绍了城市道路照明光源、灯具关键性指标的对比，通过LED光源的试运行所得出的数据与高压钠灯比较分析，谈谈LED光源的发展前景。关键词：LED 指标对比 案例介绍 对比分析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。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。一城市道路照明光源、灯具关键性指标对比1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。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2535Lm/w。400w高压钠灯的发光效率高达120Lm/w。2平均寿命：单位为小时（H）。即指一批光源至百分之五十的数量损坏时的小时数。LED光源的平均寿命50000小时，但在实际应用中影响寿命的因素太多太复杂，除LED器件本身的材料、制造工艺、技术外，LED颗粒组合、灯具的设计、控制电路配套的元器件、散热、防水、防尘等都会影响LED光源的寿命。所以LED光源寿命50000小时只能指光源的理论寿命。高压钠灯光源的平均寿命24000小时，其配套的节能型电感镇流器的寿命50000小时，钠灯光源寿终后镇流器仍可使用。3灯具利用系数：指光源发出的光通量通过灯具反光器将光二次分配反射的利用效率，城市道路照明设计标准规定灯具利用系数70%。LED光源光束发射角小，光源方向性强，在一个灯具内用成百上千，甚至上万颗LED组成才能代替高压钠灯。这就带来LED组合光源与LED灯具的匹配问题，再说每颗LED功率和体积太小，光通输出量也少，直射到反光器再将光二次分配利用效率极低（没有测试数据，用目测效果分析意见）。高压钠灯光源为线、柱型发光源，即为光芒四射，能较好地利用光通过反光器的折射进行光的二次分配，所以利用系数较高。4灯具必须具有蝙蝠翼形的配光性能。因为道路的纵向两灯之间距离在40m左右，灯具必须把光照射到20m以上，形成两灯之间光的交叉，覆盖二灯之间交叉地方的暗区。LED灯具因受到发光源方向性的限制，以及发光源太小且数量众多，难以达到理想的蝙蝠翼形配光的要求，它的最大光强值在15左右以内，光线大部分只是向灯下端路面照射。达不到覆盖二灯之间的暗区。详见图一和图二两个灯具的配光曲线图。高压钠灯的发光源不受方向性的限制，通过光的二次分配形成蝙蝠翼形，它的最大光强值在6065左右。能将光照射到更远的方向，覆盖二灯之间的暗区。5.灯具的防护等级：单位为IP。即是灯具防尘、防水的密封程度。一般灯具要求在IP55IP65，两种光源的灯具都能达到这个要求。二、LED在道路照明的试用案例介绍我们为了深入了解LED路灯灯具的特性，在常州市郊区次干道且交通量不大的道路做了一些尝试性的试验，并作了短期的跟踪测试，以下就试点情况作简单的介绍：厂方提供灯具参数：灯具光通量：8000流明、LED发光功率：125W、耗电量：150W、单颗LED功率：1.3W、美国CREE芯片、灯具尺寸：600*296*210。实验测试数据：平均照度( E a v )：1 8 . 9 8 L x、水平照度均匀度（Emin/Eav)：0.07。试验点二：位于钟楼开发区的梅花路，该机动车道宽14m，双侧对称布置150wLED路灯，间距缩短我市目前已在三条路上选择不同布灯方案对大功率LED路灯进行试验安装，情况如下：试验点一：位于新北区岷江路，该机动道宽9米(详见图三)，替换了3套常规的路灯灯具，单侧布置安装了3套150wLED路灯，间距33米，灯高9米。安装初期，经过实际测量其灯下最大照度达66.1Lux，平均照度有18.98Lux，可满足标准值，但其灯下照度随着距离的延伸降低较快，在两灯间出现明显暗斑(详见图四夜景照明)，最低照度值仅为1.4Lux，均匀度只有0.07，远未达到标准的要求。(详见图五照度实测)为27m，灯高降低为8m(详见图六)，安装55天后实测得平均照度27.5Lux，均匀度0.09，状况比岷江路稍好，但其均匀度仍不足以达到标准的要求。经过现场实际测量，150wLED路灯在两个试验点的灯下最大照度值均可达到约70Lux，但最低照度值仅为2.1Lux。由此可以看出，这种大功率LED路灯在缩小灯间距的情况下其平均照度虽然能够满足道路照明的要求，但其均匀度仍有待提高，道路上斑马线很明显(见图七梅花路夜景)。实验测试数据：平均照度(Eav)：27.5Lx、最大照度70.1Lx、最小照度2.5Lx、水平照度均匀度(Emin/Eav)：0.09、功率密度：0.79W/m2。试验三：位于新北区电子科技产业园区内，由业主自行安装的路灯，路宽14m（详见图九），两侧对称布置125wLED路灯，光源中心距22m，路灯间距50m，为了进行对比，在其北侧有一段间隔安装250w高压钠灯（详见图十一照度实测）。灯具大约安装半年后进行实地测量，LED路灯的平均照度仅为4.72Lux，照度均匀度只有0.04，两套LED路灯的中间区域几乎没有光照，最小照度0.2Lx,却发现灯下最大照度值为30.7Lux（详见图十）。灯具技术参数:功率125W、总光通量为8000lm，其他不详。实验测试数据：平均照度(Eav)：4.72Lx、最大照度30.7Lx、照站照度0.2Lx、水平照度均匀度(Emin/Eav)：0.04。实验测试数据：平均照度(Eav)：7.14Lx、高压钠灯最高照度53.1Lx、离灯30m处照度为0.8Lx、LED灯最高照度27.4Lx、离灯15m处照度为0.7Lx、水平照度均匀度(Emin/Eav)：0.1。梅花路LED与高压钠灯比较项目梅花路案例光源150wLED400w高压钠灯安装高度(M)810路灯布置方式双侧对称单侧路灯间距(M)2735路宽(M)1414挑臂长度(M)11.5仰角1010平均照度(Lux)27.529.7均匀度0.090.35三LED路灯实际使用效果初步分析：一、发光效率：目前单颗LED产品光效很多达平均每瓦80lm，平均LED窄谱照度：10Lx（照明效果等同于金卤灯）。但是对于灯体对光的吸收和损耗以及无法投射到路面的光应该去除；其投入到地面的有效光不同灯具产品需进行不同的系统测试。二、路面均匀度：从LED发光原理来讲，其指向性决定了LED路灯灯具光强分布受到限制，与常规路灯光源+合理配光灯具方式存在根本的区别。因此其灯下最大照度值往往会比较高，但同时其照度随着距离的增加衰减迅速，其照射面积直接影响到其均匀度，若达到照明水平的综合指标，必须缩短灯间距，结果造成增加灯杆投资和灯杆林立的现状，同样会涉及一次性投资过大的问题。因此道路照明灯具必须具备蝙蝠翼形配光性能，前面讲过，LED路灯的配光曲线（图一）是完全不符合功能性的道路照明要求。三、功率密度：以梅花路为例，通过测试数据推算，若达到良好的均匀度，路灯间距最好不要超过20m，这样功率密度将达到1.07W/m2，有些偏高。因此，从LED发光原理来讲，对于LED灯具需要解决均匀度与功率密度的矛盾。四、寿命方面：LED路灯产品的寿命和功耗不能仅限于光源本身，应考虑其整个光源电器的系统寿命，其电路中的配套电器、散热系统等各个器件均需考虑在内，才能测算一个比较科学的平均寿命。五、散热问题：目前还没有十分理想的方法来解决LED芯片的散热问题，这就导致其随着时间的推移会产生很大的光衰；对于长时间全夜连续开启的道路照明的影响更大；这就导致LED路灯的功率无法有很大的突破，同时其光效、稳定性也受到了极大的限制，可以说目前这种照明方式暂不适合安装在交通流量大的快速道路。六、长期应用有待进一步试验测试:LED路灯在常州还处于试验阶段，实测数据因时间较短，还无法完全判定其光学稳定性，仍需运行一段时间作进一步进行跟踪测试。综上所述，随着科技进步，提高发光二极管（LED）发光效率的潜力巨大，已成为全球照明领域关注的热点。理论上讲高光效的LED将会做为一种新型的绿色、节能、环保产品取代传统光源完全可能。但在实际应用中，景观照明已得到了广泛采用，我们认为：对照度要求不高的庭院灯、草坪灯等局部照明、点照明或辅助照明应该是可行的；大范围的功能性道路照明和主照明,短期之内实现还有待时日，如要达到蝙蝠翼形配光性能、LED光源电器整体寿命等，需要解决的问题还很多。性能比较对比项目高压钠灯LED光源照明灯功耗高低(比高压钠灯节电60%以上)色温20002500K30007000K显色指数20257585工作电压范围AC200VAC230VAC180VAC280V电源效率低高光效光效低，光衰严重光效高，光衰小光源使用寿命短，60%长，60000小时100000小时光衰30%防护等级IP65IP65防触电保护类别I类I类启动时间510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、紫外线辐射好发热量发热量大发热量小，仅为高压钠灯的30%功率高度45W60W90W120W150W4m73 Lux98 Lux5m50 Lux68 Lux108 Lux6m37 Lu