綠色道路照明用光源的種類和特性

——海寧新光陽光電有限公司城市的道路需要合理的照明。隨著發(fā)光效率更高，使用壽命更長照明質(zhì)量更好的各種新光源的不斷面世，道路照明中使用的光源也不斷更新?lián)Q代：如從上世紀30年代采用低壓鈉燈和直管熒光燈為主，發(fā)展到上世紀60年代采用高壓汞燈和高壓鈉燈為主，再到本世紀初開始推廣使用陶瓷金鹵燈系列和LED路燈系列，其目的都是體現(xiàn)符合時代特征的綠色道路照明的宗旨。中國的城市化率在2008年已達到45.8%，有城市655座?！耙司雍涂沙掷m(xù)發(fā)展”已成為各城市描繪未來發(fā)展藍圖的關(guān)鍵詞。而綠色道路照明體現(xiàn)出的節(jié)能與和諧城市環(huán)境的效果，必將成為各個城市不約而同的選擇。目前，綠色道路照明用光源有超高光效高壓鈉燈系列，曖白光陶瓷金鹵燈系列和LED路燈系列三大類。本文主要對這類光源的特性進行綜合性的評價，供中國城市道路照明的主管部門或工程師們參考。一、超高光效高壓鈉燈1、發(fā)光效率超高光效高壓鈉燈在國外被稱為節(jié)能型高光效高壓鈉燈，其特征自然是其發(fā)光效率要比常用的普通型高壓鈉燈的更高。表一列出了兩類高壓鈉燈的光通量（光效）值比較。表一普通型和超高光效型高壓鈉燈的光通量（lm）功率（W）類別70100150250400600普通型5400830014000250004400090000超高光效型67001030018200335005750093000浙江省寧波亞茂照明電器有限公司研發(fā)生產(chǎn)的超高光效高壓鈉燈，其綜合性能已達到國際同類產(chǎn)品水平（見表二）表二 國內(nèi)外超高光效高壓鈉燈的光通量比較（lm）功率（w）生產(chǎn)商70100150250400600飛利浦66001070018000332005650090000歐司朗66001070017500330005650090000GE66001070017500332005650090000亞茂670010800182003350057500930002、特點a） .節(jié)能、發(fā)光效率是傳統(tǒng)光源中最高的b） .長壽命（可達35000小時以上）；c） .價格低，維護費用少；d） .黃光透霧性好，不誘蟲；e） .發(fā)光體長，適用于寬幅型主干道照明f）.可調(diào)光（＞70%）,使用變功率鎮(zhèn)流器;g）.用在對色彩分辨要求不高的場合。800700-CustomizedgeneralardspeciallightingProj白cisSpecialapplications800700-CustomizedgeneralardspeciallightingProj白cisSpecialapplications{ouidoor,stage,etc.)(dtesigni-in.

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waiShint)(newjrEDproducts,rAtrofir/lamps)3、結(jié)論a） ?在光效和使用壽命方面有明顯的優(yōu)勢，透霧力強和不誘蟲，使用方便，成本低，是目前道路（特別是主干道）、機場碼頭等大面積場合照明用主要光源；b） .逐步用超高光效高壓鈉燈替代普通型高壓鈉燈。二、LED路燈白光LED技術(shù)發(fā)展迅速，發(fā)光效率不斷提高（實驗室：2541m/w,商用化：200lm/w，工作電流350mA，功率型單顆1w，Ra=75），價格不斷下降，LED芯片壽命超過5萬小時，市場發(fā)展前景不容置疑。1、LED光源的總發(fā)展趨勢：在發(fā)達國家的大城市中首先推廣（價格問題），低光通量要求的普通照明用LED燈泡和反射燈首先推廣（如圖一）圖一LED應(yīng)用市場發(fā)展路線圖900General/fghtingmassm_arket(trafiiclightedhaeklight^.8iU：arnotivehscklight2、LED路燈的優(yōu)點a）?多個發(fā)光點排列結(jié)合，光照均勻；b） .顯色指數(shù)較高，75左右（但輸出光譜中僅有藍綠光）；c） .100%可調(diào)光；d） .單顆（lw）LED光效高，壽命長（模組化后？）替換傳統(tǒng)光源的路線明確。3、目前LED路燈的性能a） .模組化后的系統(tǒng)光效約是單顆光效的70%左右，溫升使光效下降約20%，光路損耗約10%。例：飛利浦采用單顆功率為lw、發(fā)光效率為1101m/w的LED組裝的路燈，其系統(tǒng)光效為62lm/w（約56%）。b） .集成后的LED路燈壽命不可能超過3萬小時，驅(qū)動芯片不能保證恒流；LED發(fā)光強度與工作電流大小有關(guān)；電流小，發(fā)光弱；電流過大，光衰增大（發(fā)熱）。恒流下（如350mA）才能體現(xiàn)節(jié)能與長壽命的優(yōu)點。功率型LED的工作電壓為低壓（2.75?3.8V）,目前大多數(shù)驅(qū)動電源難以保證恒流工作，影響光效與壽命。驅(qū)動電源自身壽命不超過2萬小時：主要是電解電容受溫升的影響。CREE：3年，國內(nèi)：2年。襯底技術(shù)是影響光效與壽命的關(guān)鍵：CREE：SiC襯底，專利技術(shù)；一般：藍寶石襯底，先天不足。C）?價格高，維護成本大；d）?專利瓶頸：CREE：1700項美國專利，589項中國專利，3600項國際專利；優(yōu)勢：碳化碳襯底技術(shù)，熒光粉技術(shù)與芯片設(shè)計技術(shù)的組合，領(lǐng)先國際。4、結(jié)論a） .最佳組合的LED路燈光效高（系統(tǒng)光效可達1401m/w）,可調(diào)光，節(jié)電效果最佳（40%以上）；b） .采用最佳組合的LED路燈，遠低于傳統(tǒng)HPS的實際使用壽命；其使用壽命也僅三年左右；C）.透霧透雨性差，惡劣天氣條件下易產(chǎn)生交通事故；d） .價格高，維護費用大；e） .國內(nèi)生產(chǎn)廠家眾多，產(chǎn)品規(guī)格不統(tǒng)一，性能差別很大，做成“真正的LED路燈”有一段路要走?！鶎Ω鞯赝茝V更換LED路燈的質(zhì)疑1、 2009年5月科技部組織的十城萬盞計劃（2010年底有42座城市列入計劃），以“國家付出沉重代價”結(jié)束；2、 廣東將所有路燈改為LED路燈將是災(zāi)難-瑞森尼科照明系統(tǒng)技術(shù)有限公司（8月22日）；LED作為未來照明的方向是肯定的，也不反對使用LED路燈（真正的路燈），但不能拿公眾的利益作為白老鼠，人民的健康和生命傷不起(周國紅副總)。3、山東淮坊市2萬盞LED路燈使城市變“鬼城”。經(jīng)濟領(lǐng)域中的左傾典型，無科學(xué)發(fā)展觀。目前主干道最好的是鈉燈和陶瓷金鹵燈，次干道可選陶瓷金鹵燈及試點LED。政府對LED推廣不應(yīng)做補貼和強制使用。三、陶瓷金鹵燈路燈陶瓷金鹵燈集石英金鹵燈和高壓鈉燈的優(yōu)點于一身，不但具有高的顯色指數(shù)，其發(fā)光效率和壽命指標也極其優(yōu)秀。表三和表四分別列出了飛利浦公司和新光陽公司的性能參數(shù)。表三飛利浦cosmopolis陶瓷金鹵燈系列的光電參數(shù)產(chǎn)品型號額定功率(w)光效(lm/w)顯色指數(shù)色溫(k)壽命(hrs)45w/62845966028003000060W/728601146628003000090W/7289011666280030000140W/72814011866280030000表四海寧新光陽光電有限公司陶瓷金鹵燈系列的光電參數(shù)產(chǎn)品型號額定功率(w)光效(lm/w)顯色指數(shù)色溫(k)壽命(hrs)50w/83050>90>803000±2001500070W/83070>95>803000±20015000100w/830100>100>803000±20015000150W/830150>110>803000±20015000

1、陶瓷金鹵燈路燈（曖白色）的優(yōu)點a） 輸出光譜為接近太陽光的自然白光，可產(chǎn)生如下效果：※色彩表現(xiàn)力強，能更好地創(chuàng)造更生動更有吸引力的夜間環(huán)境，增加商場營業(yè)額；※顯著提高可視度，安全感加強，可使城市犯罪率下降（如華盛頓的搶卻率下降了85%，紐約的流氓行為減少了50%以上）；※更易分辨道路和周邊環(huán)境的細節(jié)，從而提升行車安全性，可明顯減少交通事故。b） 中間視覺效應(yīng)使陶瓷金鹵燈的實際光效更高；圖二為高壓鈉燈和陶瓷金鹵燈光譜分布及其與不同視覺條件下的的視見函數(shù)Va的對應(yīng)關(guān)系。由圖可見，中間視覺條件下（馬路照明狀況），高壓鈉燈的實際光效下降了，而含有豐富藍綠光的陶瓷金鹵燈的實際光效上升了，如圖三所示。圖二中間視覺富晶鈉燈E"]WUMi4Ml1U1CDM-T富晶鈉燈E"]WUMi4Ml1U1CDM-T棗踐筆臉就升陸康妾達創(chuàng)莊養(yǎng)宙廿化缶惟的呢武環(huán)優(yōu)下崎視矍金祜惦力;'富斌基站氐垃時閭.出專直理高狂制燈.*.t3.9Gd/m2,即視覽麵卓比達創(chuàng)3.9:1°血爭斛空了#百燈時栽￡慟砂.備萍、Ct羈曙軸卑.見寸f吧老很計丿、克軌署網(wǎng)盔.輒戟咅壓鈉燈用柞矍酷魚酣屯諫箱昆躍軽淸需壯鮎老瀟=

圖三不同光源在中間視覺下的光譜分布霧都英國倫敦政府鼓勵道路照明推廣曖白光陶瓷金鹵燈，并制定iuuinousGfficacy/la*v200圖三不同光源在中間視覺下的光譜分布霧都英國倫敦政府鼓勵道路照明推廣曖白光陶瓷金鹵燈，并制定iuuinousGfficacy/la*v200 " P—中間視覺區(qū)］MHiFLgFL卻HPS+JLPW了不同等級道路的亮度標準（見表五）。表五英國道路照明中采用白光燈的標準道路照明等級ME1ME2ME3ME4ME5ME6平均亮度值（cd/tf）2.01.51.00.750.50.3白光下的平均亮度值（cd/tf）1.631.160.740.520.320.18下降值（％）18.522.726.030.736.040.0c） 壽命長（15000?30000小時）；d） 可調(diào)光【（30?40）%下浮時Ra基本不變】e） 價格低，維護費用少；f） 黃色光譜豐富，透霧性好。

2、不同道路照明中用陶瓷金鹵燈的區(qū)別飛利浦：Cosmopolis系列GE:StreetWise系列前二款為同一類型，其特點是電弧放電管的管徑與長度比為1：5，比高壓鈉燈的1：8要短，而XGY公司的G12系列其比例為1：1.5，發(fā)光長度更短。飛利浦公司認為當管徑/發(fā)光長度=1：5時有最佳光學(xué)效率，如圖四所示。

圖四飛利浦公司認為放電管管徑/長度比例/1:5?串驗PGZ論卡b圖四飛利浦公司認為放電管管徑/長度比例/1:5?串驗PGZ論卡b燈屍障r舟什科除刪老滋應(yīng)電丄老尊推工Goscnot^tjCOM屯*，扎常1J.5與4A.R.? 1:8實際上，不同發(fā)光長度的光源配用匹配的燈具反射器都能滿足被照路面照度值和均勻度的要求，接近點光源的光源更有利于燈具光學(xué)效率的提高。Cosmopolis陶瓷金鹵燈采用了傳統(tǒng)高壓鈉燈類似的燈具，而新光陽采用了利用系數(shù)更高的鍍膜型反射器。圖五是該反射器的圖片，圖六和圖七分別是配用新光陽公司G12陶瓷金鹵燈的配光曲線和路面亮度分布圖。圖五鍍膜型反射器圖六配用新光陽公司G12陶瓷金鹵燈的光強度分布曲線圖七 配用新光陽公司G12陶瓷金鹵燈的路面