LED照明燈具與高壓鈉燈照明燈具的比較

1、LED照明燈具與高壓鈉燈照明燈具的比較LED光源作為一種綠色光源進(jìn)入人們視野的時(shí)間并不短暫，小功率LED光源由于其高亮度、低能耗的優(yōu)勢(shì)已廣泛應(yīng)用于家庭照明、 景觀照明等領(lǐng)域；大功率的 LED路燈、投光燈由 于其日臻成熟的產(chǎn)品開始漸漸引起各方面的關(guān)注。據(jù)了解目前港區(qū)內(nèi)絕大多數(shù)道路的路燈、 以及工廠的投光燈、 高桿燈基本采用高壓鈉燈 燈具， 僅有少數(shù)如遠(yuǎn)航礦石堆場(chǎng)、聯(lián)盟國(guó)際等新建或改造項(xiàng)目在高桿燈中采用了大功率LED投光燈具。本次沙龍對(duì)大功率 LED燈具與高壓鈉燈就工作原理、技術(shù)參數(shù)、能效分析、使用壽命、 經(jīng)濟(jì)性、 結(jié)構(gòu)及維修、 電能質(zhì)量等方面做一個(gè)綜合比較， 為港區(qū)內(nèi)新建或改造項(xiàng)目對(duì)大功率 光源

2、的選擇提供一些參考。1、關(guān)于發(fā)光原理的比較LED燈的發(fā)光原理：LED (Light Emitting Diode ),發(fā)光二極管，是由m W族化合物制成，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，半導(dǎo)體晶片由三部分組成，一部分是 P 型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是 N 型半導(dǎo)體。 當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候， 電子和空穴就會(huì)被推向量子阱， 在量子 阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色， 是由形成P-N結(jié)的材料決定的。 基于此發(fā)光原理，其通電后響應(yīng)速度很 快，可立即點(diǎn)亮。高壓鈉

3、燈的發(fā)光原理： 高壓鈉燈是利用通電后，電弧管兩端電極之間產(chǎn)生電弧，由于 電弧的高溫作用使管內(nèi)的鈉汞齊受熱蒸發(fā)成為汞蒸氣和鈉蒸氣，陰極發(fā)射的電子在向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)過程中， 撞擊放電物質(zhì)的原子， 使其獲得能量產(chǎn)生電離或激發(fā)， 然后由激發(fā)態(tài)回復(fù)到基態(tài)； 或由電離態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)， 再回到基態(tài)無限循環(huán)，此時(shí)，多余的能量以光輻射的形式釋放，便 產(chǎn)生了光?；诖税l(fā)光原理，高壓鈉燈通電后需要 2-3 分鐘才能完全點(diǎn)亮。2、光通量、光效分析查相關(guān)產(chǎn)品樣本得知 400WLED 燈具光通量約為 45000lm ， 400W 高壓鈉燈光通量約為 480001m, 1000W高壓鈉燈光通量約為 1200001m。但在實(shí)際使用中

4、， 如遠(yuǎn)航中部堆場(chǎng)項(xiàng)目業(yè) 主與設(shè)計(jì)對(duì)高桿燈使用了 400WLED燈具代替了傳統(tǒng)1000W鈉燈燈具，一些LED廠商在宣傳 產(chǎn)品的時(shí)候也介紹說路燈250W鈉燈可用100WLED燈替代，達(dá)到節(jié)能的效果。這種說法是否正確呢,通過查閱產(chǎn)品樣本以及其他文獻(xiàn)了解到：從結(jié)構(gòu)上看，LED燈是半空間發(fā)光屬于面光源，發(fā)光面為單一的方向，光通量損失小， 光源利用率高, 一般可達(dá) 80%以上； 高壓鈉燈是全空間發(fā)光的光源屬于點(diǎn)光源, 是360度發(fā) 光,實(shí)際上應(yīng)用到照射方向上的光很少, 大約只有 30%左右。 所以高壓鈉燈必須通過燈具內(nèi) 的反射罩將非照射方向上的光反射, 以實(shí)現(xiàn)更高光的利用的目的, 由于燈具的設(shè)計(jì)和成本問

5、 題,普通鈉燈燈具效率只有 40-45%。 400WLED 燈具按光源利用率 80%考慮,實(shí)際光通量則 約為360001m，則該燈具實(shí)際光效為 90lm/W ; 1000W高壓鈉燈按光源利用率 40%考慮，實(shí) 際光通量則約為 480001m，則該燈實(shí)際光效為 48lm/W。通過以上分析對(duì)比得出的最終光效值，我們可以發(fā)現(xiàn)400W LED燈具的光效是1000W高壓鈉光效的1.9倍。所以LED燈具基本可替代大于兩倍同功率的高壓鈉燈，但查閱其他資料發(fā)現(xiàn)，一些高壓鈉燈企業(yè)也在專注于提高自己產(chǎn)品的光源利用率，如哈工大400W鈉燈具通過光反射板材質(zhì)的不同宣稱可以達(dá)到1000W鈉燈的照明效果(已在二、四公司、

6、集裝箱、太 平洋有過應(yīng)用業(yè)績(jī)），采用美國(guó)科瑞光珠產(chǎn)品的 400WLED燈具光效最高可達(dá)120lm/w，已在 遠(yuǎn)航礦石堆場(chǎng)使用。 因此在日后項(xiàng)目中， 應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)技術(shù)參數(shù)的要求，結(jié)合使用環(huán)境、投 資、維修等因素以及實(shí)際使用效果來選擇最具性價(jià)比的一款。3、光色分析高壓鈉燈的相關(guān)色溫（Tcp）為2100K左右，屬暖色溫，其顯色指數(shù) （Ra）只有2325,顯色 性低；而LED路燈現(xiàn)在使用的色溫多大于3500K，屬冷色溫，較好的產(chǎn)品，其Ra可達(dá)7080，顯色性好。對(duì)于人行道、商業(yè)步行街、居住小區(qū)等道路，LED的顯色性優(yōu)于鈉燈，分辨人的狀況更清晰，較有優(yōu)勢(shì)。作為機(jī)動(dòng)車行駛的快速道、主干道，偏黃色光的鈉燈波

7、長(zhǎng)比偏白光LED燈的長(zhǎng)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光的穿透能力越強(qiáng)，從而能更好的實(shí)現(xiàn)照明，對(duì)看清前方 90160m 左右距離路面狀況， 效果比白色光略優(yōu)，特別是對(duì)有霧、多塵的空氣條件下，鈉燈較有優(yōu)勢(shì)。4、使用壽命分析比較使用壽命應(yīng)立足于整燈壽命。高壓鈉燈包括光源、電器附件（主要是鎮(zhèn)流器、觸發(fā)器）和燈具，鈉燈用于路燈、投光燈光源壽命為2 萬小時(shí)，節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器一般壽命會(huì)超過10年，燈具也是如此。而 LED燈具的使用壽命廠家宣稱可長(zhǎng)達(dá)5萬小時(shí)，查找資料了解到主要指的是LED芯片壽命很長(zhǎng)，但是其也與封裝后的溫度，散熱等諸多因素關(guān)系極大，另外還有驅(qū)動(dòng)電路裝置的電子元器件壽命問題，如電容器往往只有 8000h至100

8、00h。因此LED燈具整體上壽命要優(yōu)于鈉燈，但不排除電子元器件損壞的問題。另外一點(diǎn)，鈉燈在工作狀態(tài)下， 燈具腔體內(nèi)的溫度要超過 150度，而LED燈溫度是高壓 鈉燈的 30%，在非工作狀態(tài)下因?yàn)樨?fù)壓回吸進(jìn)燈具非常多的灰塵和昆蟲，大大影響鈉燈的出光效果與壽命。這一點(diǎn) LED燈具要比鈉燈穩(wěn)定許多。5、經(jīng)濟(jì)性分析以普通1000W高壓鈉燈與400WLED燈具價(jià)格為例，鈉燈每套約為2000元；LED燈具每套約為8500元左右。就現(xiàn)狀而言，LED燈具明顯太貴，價(jià)格高達(dá) 4倍之多。功率差別上 節(jié)省的電費(fèi)不足以彌補(bǔ)在使用壽命之內(nèi)投資的差價(jià)。 造成價(jià)格較高的原因主要是目前國(guó)內(nèi)生 產(chǎn)大功率LED燈具的廠商其核心部

9、件芯片均為原裝進(jìn)口產(chǎn)品，以美國(guó)科瑞、普瑞等知名度較高的LED企業(yè)為主，然而國(guó)產(chǎn)大功率 LED芯片封裝能力不足， 水平參差不齊，目前業(yè)主一般 不會(huì)選用國(guó)產(chǎn)芯片的 LED產(chǎn)品。但是放眼LED發(fā)展趨勢(shì)來看，現(xiàn)在的價(jià)格已經(jīng)比前幾年有很 大的下浮，降價(jià)應(yīng)該是大勢(shì)所需。6、結(jié)構(gòu)與維修LED的燈具一般顆粒感都比較明顯，且其發(fā)光位置比較集中。所以LED需要在均光上面做更好的設(shè)計(jì)，提高眼睛的舒適度。再有就是很多產(chǎn)品都會(huì)做LED調(diào)光設(shè)計(jì)，以節(jié)約能源。目前，大部分廠商設(shè)計(jì)生產(chǎn)的LED路燈自重極重，往往都超過 10公斤。這樣大的自重往往會(huì)使燈桿不勝負(fù)荷，降低了其抗風(fēng)能力。但另一方面，LED 屬于冷光源，抗震性好，運(yùn)輸

10、便捷。鈉燈的維護(hù)性能更好，燈具只要擦洗，不必更換，鎮(zhèn)流器很少更換，光源2-3 年更換一次，也很方便。而LED燈具涉及導(dǎo)熱管、散熱器、電源裝置等，發(fā)生元器件、組件損壞的可 能性較大，維修更換也有困難，很可能要整體更換燈具，費(fèi)用較高，還有待今后解決。LED路燈標(biāo)準(zhǔn)多為行業(yè)及地方標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)尚不完善，對(duì)招標(biāo)、訂購(gòu)，對(duì)使用、維護(hù)都不利。7、節(jié)能與環(huán)保LED燈高效節(jié)能，超低功耗。白光 LED的能耗僅為白熾燈的 1/10，節(jié)能燈的1/4,高壓 鈉燈的一半。并且LED燈的光源不含有害金屬汞。 高壓鈉燈光源中含金屬汞、金屬鈉 （通電 后變成汞蒸氣和鈉蒸氣），壽命短（相對(duì)于 LED來講），后續(xù)廢品處理對(duì)環(huán)境污

11、染大。8、電能質(zhì)量分析通過沙龍交流，評(píng)委建議補(bǔ)充LED燈具在諧波及功率因數(shù)方面與鈉燈對(duì)比的數(shù)據(jù)。通過查閱文獻(xiàn)了解對(duì)用電設(shè)備諧波進(jìn)行分析與評(píng)估確實(shí)十分必要，根據(jù)最新電能質(zhì)量國(guó)標(biāo)，對(duì)產(chǎn)品電壓V電流A功率W功率因數(shù)2次%3次%5次%7次%THD%鈉燈（帶電容補(bǔ)償）218.52.214404.70.8430.19.46.76.422.7鈉燈（無電容補(bǔ)償）216.83.019287.80.4430.1317.53.4514.1LED燈221.50.643141.90.9990.72.81.90.54.1400W鈉燈以及135W LED燈的電能質(zhì)量通過分析儀測(cè)量結(jié)果如下:取最具代表性的2,3,5,7次諧波

12、以及總的畸變率進(jìn)行分析對(duì)比， 根據(jù)GB/T 14549-1993電 能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波可以看出鈉燈的總畸變率大于國(guó)標(biāo)規(guī)定 5%限制，而LED燈小于5%， 符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。因此 LED燈在電能質(zhì)量方面要優(yōu)于鈉燈?？偨Y(jié)：隨著時(shí)代的發(fā)展、科技的進(jìn)步，大功率LED照明的前景廣闊。LED燈最大的優(yōu)勢(shì)在于節(jié)能環(huán)保、壽命長(zhǎng)，其他不足的地方需要不斷的去完善與改進(jìn)。目前，在投資允許的情況下 LED照明可以很好地應(yīng)用于堆場(chǎng)、碼頭等生產(chǎn)作業(yè)區(qū)； 若將LED照明推廣到路燈的使用中，考慮到投資、光透性、維修保養(yǎng)等方面，此做法仍需謹(jǐn)慎。 我認(rèn)為從推廣路燈使用上可從小功率LED路燈應(yīng)用于支路、廠區(qū)道路照明開始，再發(fā)展到干道，大功率路燈，逐步推進(jìn)。不論用什么光源、燈具，都應(yīng)符合城市道路照明設(shè)計(jì)