XED灯在道路照明应用中的技术优势.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除X E D灯在道路照明应用中的技术优势电子科技有限公司二零一六年背景介绍路灯是一种功能性市政道路照明设备，其主要目的是为了人的夜晚出行提供“安全”保障，同时兼顾了城市的亮化美化作用，随着城市化的快速发展，人口越来越集中骤居，出行方式多种多样。同时随着人们生活水平的提高，汽车量急速增多，这样就给城市夜晚交通安全带来很大的隐患。毫无疑问，优质的城市道路照明是保障出行“安全”的最好办法。此外，随着全国各地建设“智慧城市（包含平安城市）”，大量监控摄像设备的安装，到了晚上，没有一种良好光源照明的辅助，再高清的摄像设备，也拍摄不清现场的实况效果，雨雾天等恶劣天气条件下传统照明灯光效果更差，拍摄效果更加糟糕。人类尝试在城市街道上进行人工照明始于 15 世纪初，1417 年,为了让伦敦冬日漆黑的夜晚明亮起来,伦敦市长亨利巴顿发布命令,要求在室外悬挂灯具照明。后来,他的倡议又得到了法国人的支持。16 世纪初的时候,巴黎居民住宅临街的窗户外必须安装照明灯具。路易十四时,巴黎的街道上出现了许多路灯。1667 年,被称为太阳王的路易十四还正式颁布了城市道路照明法令。传说,正是因为这部法令的颁布,路易十四的统治才被称为法国历史上的光明时代 。最早的路灯采用的是煤气灯以及汽灯，1879 年，爱迪生最先成功发明了白炽灯，然后开始在道路上应用。1843 年，中国上海街头出现了第一盏路灯，尽管它是煤油点燃的，可在人们的心目中，比月光还要圣神。黄浦江边摩肩接踵的人群专门前往一睹风采。后来，上海租界的路灯又改为煤气灯。是从伦敦移植过来的，亮度比煤油灯提高了数倍，在夜间行人的眼中，简直就是夜晚的“太阳”。直到 1879 年，上海十六浦码头终于亮起了中国第一盏电灯，配备的是一台 10 马力的内燃机发电组，相当于一辆手扶拖拉机的功率。随着光源技术的不断创新进步，路灯也开始从白炽灯汞灯高压钠灯（金卤灯、无极灯）LED 灯XED 灯发展演变，路灯照明的光色越来越好，发光效率也越来越高，既能看的清晰，保证道路照明的第一核心诉求“安全性”，同时也看的舒适。 目 录一、光谱对道路照明的影响.4二、不同光源在道路应用中的效果7三、XED路灯照明对智慧城市（平安城市）摄像监控的助力作用9四、XED灯光在不同天气条件下道路上应用的照明效果11五、XED灯与其它灯的节能对比12六、XED灯的其他技术特点14七、XED灯背景介绍16八、附件其他光源在公路隧道中应用的照明效果影响17一、光谱对道路照明的影响1 、光谱与视觉的对应关系 人眼的光谱光视效率，人眼的视觉神经对各种不同波长光的感光灵敏度是不一样的。对绿光最敏感，对红、蓝光灵敏度较低。另外，由于受生理和心理作用，不同人对各种波长光的感光灵敏度也有差异。 国际照明委员会(CIE)根据对许多人的大量观察结果，确定了人眼对各种波长光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”光谱光视效率，或称为“视见函数”。如下图所示：此文档仅供学习与交流从视见函数图可以看出，视觉对光谱波长，在明视觉条件下，眼睛对波长为550nm 的光最灵敏。也就是说，波长为 550nm处的辐射有最大的光效率，称为最大光谱光视效率，其数值为 683lm/W。在多数情况下，感觉的是光谱光视效率的相对值，假定波长 550nm 处的光谱光效率为 1，记为 V（ ）555=1，而越远离这个波长，眼睛就越不灵敏，发光效率越小于 1。在可见光波段（380nm-780nm）以外，眼睛失去光的感觉，辐射的发光效率为零。按波长及其相对应的光谱光视效率（ ）做出的曲线，在明视觉条件下，其最大值在 =555nm 处，称为明视觉的光谱光视效率曲线或光谱灵敏度曲线。在暗视觉条件下，眼睛的最大灵敏度在波长为 510nm 处，其最大值为16991m/W。 2 、可见光谱、光源色温对应视觉敏感度、舒适度的关系，如下图所示：3 、光源波长对辐射距离的影响 到达照射物的光通量与光源的辐射强度有关，还与波长有关，由于受到气体分子、云雾降水和气溶胶粒子的散射和吸收以外，还受到大气折射率不均匀的结构(湍流区)的散射，光波在空气均匀介质传递的过程中，受到各种粒子的阻挡，波长短的直接被吸收或反射或散射，波长越短，到达的距离越短，波长长的才有可能绕过粒子以外或漫折射后达到更远的距离。4 、不同光源的光谱特性4.1高压钠灯的光谱特性 高压钠灯的光谱主要集中在550630纳米处,照射物体成黄偏红,其他光谱谱段严重缺失。虽然在道路照明中目前其他光源光效(光效决定照度)无法与高压纳灯相比，但高压钠灯因光谱不全，导致显色性极低（Ra2740）,在道路照明中，由于驾驶员无法有效看清路面穿深色衣服行人或深色物体，难以做出准确识别、快速判断，极易导致交通事故发生。经研究发现：47.5%的道路事故发生在晚上，其重要原因就是高压钠灯做主照明的道路上“可视度（清晰度）”太差，极易导致交通事故发生。4.2LED 的光谱特性LED芯片发出的是蓝光，中心光谱在400纳米处，然后再经过磷光荧光层后，转化成人眼见到的光，经转化后的光谱在可见光带内呈现蜗牛状，蓝光能量仍然很高，而可视光明显低于蓝光部分（见上图示），从光谱对人眼的影响来说，蓝光对眼球内黄斑具有伤害作用，长时间对视，会产生散光现象，严重的会引起白内障病变。由于对视觉好的光谱能量低，从视觉上，被照物呈现一种“依着乳状视觉效果”，可视性、舒适性差，在雨、雾、霾等天气条件下照明效果尤其糟糕。2016年6月14日，美国医协会（AMA）在芝加哥召开的年会上通过了一份关于“白光”LED路灯的正式声明，声明LED路灯所带来的各种问题包括对“人体健康”和“环境”的伤害。AMA认为：LED灯光光谱很窄，有着大量的蓝光，它会非常刺眼，会让瞳孔收缩。蓝光比长波段的黄光和红光更容易在人眼中散射，达到一定程度后会伤害视网膜。这会给安全驾驶和晚上走路带来安全问题。此外，AMA还认为即使CCT低于3000K也不能保证蓝光最小化。4.3XED 的光谱特性从XED光谱来看，最接近太阳光光谱的人造光源是 XED 光源，XED光源也是目前全球唯一一款全光谱大功率照明光源，对于功能性照明光源来讲，越接近自然光的光源，其显色指数越高，看到的色彩也越逼真，越清晰，同时眼睛在视觉上也感觉越舒适。二、不同光源在道路应用中的效果对比。1、高压钠灯在道路照明中的效果从高压钠灯道路照明可以看出，其带宽很窄，尽管光的透过性好（波长长），由于光谱不全，被照物还原性（显色性）很差，为了达到可视性好、安全性好，只能加大功率来弥补这一缺陷。起不到节能的目的。 由于是黄色光，行人在道路上行走时，会有模糊感（行人溶入背景中），容易引起交通安全事故的发生！ 2、LED 灯在道路照明中的效果LED 是蓝光激发磷光荧光层而发白光的 LED ，蓝光能量很高，眼睛正视很刺眼，白光部分能量低，在道路照明上，色温很高，造成抬头看灯很刺眼，实际照到的路面可视度很差。从视觉上，被照物呈现一种依着乳状视觉效果。行人与被照路面在雨雾霾等糟糕天气状况下是易溶入在一起，可视度极差，非常容易导致交通安全事故的发生。3、XED 灯在道路照明中的效果 XED 灯可视光谱带宽内的特性接近太阳光。整个可见光谱带的能量几乎相当。从视觉效果上，呈现的是与自然光照的效果相近。被照物界定清楚分明，没有依着乳状视觉效果(如上图所示)，行人与被照路面背景视觉分明，“可视度（清晰度）”非常好，不易造成交通安全事故的发生。是目前在道路照明上应用效果最好的大功率照明光源。 4、XED 灯与 LED 灯在雨、雾、霾天气照明效果 从不同光源在雨、雾、霾天气中的表现对比来看，XED灯可视效果最好，主要是因为XED 的光谱最全，最接近太阳光谱，在可视光谱带宽内的等幅带能量足，面宽，这样，尽管经过气体分子、云雾降水和气溶胶粒子的散射和吸收，全光谱到达被照物仍具有足够的能量。因此，XED灯对道路照明就具有其独特的技术应用优势。5、综合分析不同光源对道路照明安全性、舒适性。光在道路照明上应该是为了人的出行“安全”提供方便和保障。城市交通事故发生在晚上所占的比例高达47.5%，照明不良是造成事故的一个很重要的因素。一味追求照度指标，而不考虑到安全性的“可视度（清晰度）”是道路照明设计的误区，应该从安全性、可视度（清晰度）、舒适性、节能性等加以全面考虑。如果一味地只追求节能，而忽视了道路照明对交通安全的重要性，这种节能方式是有所欠缺的。三、XED路灯照明对智慧城市（平安城市）摄像监控的助力作用1、高显指照明对行人安全有较大帮助。随着国民经济水平不断提高和城市的快速发展，人行道和步行街的照明越来越受到重视。城市公共照明的目的，是为了减少对人身和财产侵犯的行为发生。优质的人行道照明可以提高可见度，行人可以较早地防范潜在的危险，保证自身安全。在行人较多的区域，比如步行街，夜间照明主要的视觉要求是能够快速识别正在走近的行人。从安全角度考虑，必须能及时辨别来人是友好的、无异样的，还是不安分的、有进攻性的，以便有足够的时间做出正确反应。在夜间，由于陌生人之间的关注主要在于脸部及面部表情，很少关注着装等，所以人脸的识别尤为重要。夜晚，人脸的识别与照明质量的好坏密切相关。近几年，关于辨认人脸的照明评价指标，越来越多的研究者指出垂直面照度不如半柱面照度合适。为了确保行人的安全，减少犯罪活动和美化城市，国际照明委员会出版了第92号技术报告“城区照明指南”，该指南在采用传统照度指标（垂直面照度和水平面照度）的同时，还引入了显色指数指标，提出了不舒适眩光的评价方法，但我国现行的行业标准CJJ45-2006城市道路照明设计标准仅给出了路面平均照度、路面最小照度和垂直面照度三项照明质量评价指标，有欠缺。人行道照明应考虑人行交通的特点，重视行人的安全性、舒适性，针对人多、低亮度的步行区域的防侵犯照明应尤其引起重视。为了达到防侵犯的照明要求，应采用高“可视度（清晰度）”照明效果光源作为设计人行道照明的一个重要衡量指标。2、XED照明对城市监控作用。 XED光源是目前全球唯一一款发出类似太阳光的全光谱照明光源，XED灯光下的监控、摄像设备都能清晰摄录所发生事情的经过，并且能够清晰的看清楚每一张人脸和每一个物体。 每年中国各地都有因照明效果差，而导致无法看清车牌照不能破获的案件，一种是照明光源频闪而导致抓取的照片车牌照错位，另一种是过度曝光造成根本无法识别牌照。XED光源提供的优质光照效果（见下图）均可有效解决监控拍摄效果差的难题。 四、 XED灯光在不同天气条件下道路上应用的照明效果 1、XED路灯照明效果 晴天XED灯光下道路照明效果（左图） 雨雾天XED灯光下效果（右图）2、XED路灯下照射时所拍摄的植物高清图片（下图）3 、XED灯照射150米远的照明效果（下图）经过对比应用研究发现：XED灯光下高清摄像机拍摄的画质才能真正实现“高清”的效果，这是高压钠灯，金卤灯，LED灯等其他光源都无法做到的，尤其在雨、雾、霾等恶劣天气条件下，XED灯下的高清效果对比优势更加明显、突出。五、XED灯与其它灯的节能对比光源类型白炽灯高压钠灯LED灯XED灯安装高度12米设计要求照度（LX）30需要安装的功率(W）1100400200150实际功率（W）1100553.6235163每天平均照明时间(小时）10101010年耗电（度）40152022.1857.75594.95估算工业用平均电费（元/度）0.70.70.70.7年电费2810.51415.47600.43416.46XED灯同比其它光源节电率87.5 %70 %30.64 %-从上表中可以看出，在12米高安装灯，要达到同样照度下，LED需要200W，XED灯只要150W即可，同比LED灯节能高达30.64%。黑龙江省绥化市明水县XED灯路灯改造项目实例明水县路灯改造项目的实施说明:改造前路灯型号为400W高压钠灯，改造路灯数量为1205只，路灯每天实际工作10小时，以实施期当地电费1.1元/度计，改造前后数据对比情况如下： 1、改造前测试数据路灯类型路灯数量改造前路灯功率实测功率单只日耗电量全县年用电费髙压钠灯1205 只400W470.58 W4.71 度2278733元2、改造后测试数据路灯类型路灯数量改造后路灯功率实测功率单只日耗电量全县年用电费XED灯1205 只150 W163.00 W1.63 度788606元根据测试数据对比，改造后明水县路灯照明年节省耗电量为135.47万度，年节省用电费为149.01万元。按照1度电消耗标准煤0.4千克、产生二氧化碳 2 6千克计算，改造项目实施后每年可以节省标准煤为541. 88吨，减少二氧化碳排放量为1408.89吨。XED灯不仅创造了可观的经济效益，还具有极高的社会效益。六、XED灯的其他技术特点1、超节能节能率87.5%，入选国家发改委国家重点节能技术推广目录。2 、 长寿命、低光衰20000小时光效可维持在70%以上。3、热启动：突破了高压钠灯，金卤灯等的技术局限性，可以在1-3S实现快速热启动。4、可调光：XED灯可以根据用户需要进行调光控制。5、功率因素：XED灯的功率因素99%6、高低温：XED灯可以在-45环境温度下低温启动，在85环境温度下24小时不间断无故障运行。7、谐波干扰：2%，远远优于LED灯15%，高压钠灯20%的谐波干扰。8、无频闪：即使在高速摄像机下，也没有频闪，这是其他光源做不到的。（照明光源的频闪已经严重影响人的“健康”和“安全”。光源频闪与偏头痛，头痛，自闭症，眼睛疲劳，视力模糊等多种神经科疾病有着密切的关系。研究表明：3-70Hz的低频闪烁光源对于一些人可能引发光敏性癫痫；对于100Hz闪烁频率被认定可导致头痛，偏头痛；对于120Hz频率的闪烁光源会影响人的情绪，出现厌烦、焦虑等。而频闪效应和相关机械运动合拍时造成的视觉错觉在工业场所和路灯，隧道灯等领域是十分危险的。 照明光源的频闪问题因关系到人的“健康”和“安全”，已经得到了国际社会的广泛关注，特别是智能LED照明产品极易出现不可接受的频闪现象。因此，对于照明光源产品的频闪特性进行准确测量和评估直接关系人们的“健康问题”和“安全问题”。）9、无VDT综合症危害：XED灯既能看的清晰，又能看的舒适，这是目前唯一同时具备这两项优点的全球唯一一款全光谱大功率照明光源。10、高性价比：XED灯通用原有照明的灯具，避免整灯替换，安装维护简单、便利，省时省力，经济实惠。七、XED灯背景介绍1、XED灯（“Xenon Energy-saving Discharge-Lamp”简称“XED灯”）是由氙气气体采用特殊工艺封注在一个无封口装石英球内，在二级变频控制技术驱动下，产生等离子放电，发出类似太阳光谱的光，这种光源技术具有发光效率高，照射距离远，有效使用寿命长，具有自然光照明的效果。 XED产品取得发明专利两项，实用新型专利8项，结构外观专利11项，其中“二级变频控制技术”入选了国家发改委国家重点节能技术推广目录；XED灯经过了国家强制性产品CCC检测认证和CQC检测认证，经“国家光电检测中心”检测，取得了国家认证的节能认证证书，节能等级达到1级标准。2、电子科技有限公司是一家集XED灯研发、制造、销售于一体的大型集团化公司，XED灯发明人唐耀宗先生于1999年开始研究氙气灯在汽车上的应用，2003年开始研究XED灯在道路，隧道，车站，机场，公园，广场，道路拐角灯，商场，体育馆，服务区，工矿企业，港口码头，船坞，户外广告牌，展览厅等场所要求大功率、高光效、远距离照明要求的应用。由于XED灯很好地解决了LED照明在大功率（指100W以上功率）照明应用上多年以来一直难以解决的16项技术难题，而且XED比LED照明更节能20%以上，光照效果更好，使用寿命更长，光衰更低，应用领域更广泛，不受气候条件影响，因此XED灯一经问世即被业内专家誉为第五代照明光源领导者（第一代：白炽灯。第二代：节能灯。第三代：高压钠灯，。第四代：LED灯）。因为唐耀宗先生杰出而卓越的贡献，其亦被称为“XED灯发明之父”！八、附件：其他光源在公路隧道中应用的照明效果影响一、LED对隧道照明方面的影响1、 分析对比序号项目比较XEDLED1光效（lm/W）110952显色指数(Ra)90653功率因素0.990.95420000H光衰30%30%5使用寿命20000-25000H10000H后光衰很快6环境