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智慧智能照明系統淺談LED路燈與傳統鈉燈的對比分析!

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智慧智能照明系統淺談LED路燈與傳統鈉燈

發布日期:2016-04-14 10:59 來源:http://www.gladdchina.cn 點擊:

智慧智能照明系統淺談LED路燈與傳統鈉燈的對比分析!


當前(qian)我國(guo)正(zheng)在創建資源(yuan)(yuan)節約型(xing)、環境(jing)友好(hao)型(xing)社會,“綠色照(zhao)明(ming)”的(de)概(gai)念也在逐步深入人心。智(zhi)慧智(zhi)能照(zhao)明(ming)系統隨著科技的(de)不斷進步,半導體材料應用技術(shu)的(de)高速發展,小功率(lv)LED光源(yuan)(yuan)已廣(guang)泛應用于的(de)景觀照(zhao)明(ming),大功率(lv)的(de)LED路燈也越來越多的(de)引起各方(fang)面的(de)關(guan)注(zhu)。

   LED燈的發光原(yuan)理(li) :

  LED(Light Emitting 

Diode),發光二極管,是(shi)由Ⅲ—Ⅳ族(zu)化合物制成(cheng),是(shi)一種固態的(de)半導(dao)體(ti)(ti)器件,它(ta)可以直(zhi)接把電轉化為(wei)光。LED的(de)心臟是(shi)一個半導(dao)體(ti)(ti)的(de)晶片,半導(dao)體(ti)(ti)晶片由三

部分組成,一部分是P型半導(dao)體,在它(ta)里面空穴占主導(dao)地(di)位,另一端是N型半導(dao)體。當電(dian)流通過導(dao)線作用于這個(ge)晶片的時候,電(dian)子和空穴就(jiu)會被推(tui)向量子阱,在量子

阱內電子(zi)跟空穴復合,然后就會(hui)以光(guang)子(zi)的(de)形式(shi)發出能量,這(zhe)就是(shi)LED發光(guang)的(de)原理(li)。而光(guang)的(de)波長也(ye)就是(shi)光(guang)的(de)顏色,是(shi)由形成P-N結的(de)材料(liao)決定的(de)。

高壓鈉(na)燈的發光原理 :


  高壓(ya)鈉(na)燈(deng)是利用(yong)(yong)通(tong)電后,電弧管兩端電極(ji)之(zhi)間產(chan)生(sheng)電弧,由于電弧的高溫(wen)作用(yong)(yong)使管內的鈉(na)汞(gong)齊受熱蒸(zheng)發成(cheng)為汞(gong)蒸(zheng)氣和(he)鈉(na)蒸(zheng)氣,陰極(ji)發射的電子在向陽(yang)極(ji)運

動(dong)過程(cheng)中,撞(zhuang)擊放電物質的(de)原子(zi),使其獲得能量(liang)產生(sheng)電離(li)或(huo)激(ji)發,然后由激(ji)發態(tai)回復到基(ji)態(tai);或(huo)由電離(li)態(tai)變為激(ji)發態(tai),再回到基(ji)態(tai)無限(xian)循(xun)環,此時,多余(yu)的(de)能量(liang)以(yi)光

輻射的形式(shi)釋放,便產生(sheng)了光。

  大功(gong)率LED路燈(deng)是一種(zhong)(zhong)通過直流低壓(ya)點亮發光二極管(guan)組(zu)來實現(xian)照(zhao)(zhao)明(ming)需求的一種(zhong)(zhong)新型(xing)照(zhao)(zhao)明(ming)方(fang)式(shi),具有(you)亮度高、顯色(se)性好等特點;另外,由于LED路燈(deng)的輸入為(wei)低壓(ya)直流,能與太(tai)陽能結合起來,使得(de)太(tai)陽能LED路燈(deng)成為(wei)了(le)未來道路照(zhao)(zhao)明(ming)方(fang)式(shi)的一種(zhong)(zhong)可能。

  1、關于(yu)能效分析、比較

  應按照(zhao)(zhao)達到相(xiang)同照(zhao)(zhao)度(du)(亮度(du))水平(ping),接近的(de)照(zhao)(zhao)明質量標準的(de)前提下比較兩(liang)者的(de)照(zhao)(zhao)明安裝功率。由(you)于高壓鈉(na)燈(deng)大功率燈(deng)管(guan)(250~400W)光效高,可

達(da)130~1401m/W,而(er)小功率燈管(guan)(100~150W)光效約為80~1001m/W,而(er)現(xian)用(yong)(yong)大(da)功率LED路燈多用(yong)(yong)1WLED管(guan),其光效都(dou)差不(bu)多,

所以(yi)宜分(fen)別(bie)對大功(gong)率(lv)路燈與小功(gong)率(lv)路燈作分(fen)析。

  (1)大功率(≥250W)路(lu)燈(deng):高壓(ya)鈉燈(deng)光效高,考慮鎮流器損(sun)耗,燈(deng)具效率以及光道利(li)用 

率等三(san)個因素(su),綜合(he)效(xiao)(xiao)率若按0.55計,則(ze)鈉燈的有效(xiao)(xiao)光效(xiao)(xiao)約為70~751m/W;而(er)LED路燈的有效(xiao)(xiao)光效(xiao)(xiao),目前(qian)在美(mei)國約為621m/W,國內(nei)最好(hao)的企業

已(yi)達56~581m/W。因(yin)此,古鎮潤景路燈覺得(de)對(dui)于(yu)大功率路燈來(lai)說,目前(qian)LED比(bi)鈉燈的能效(xiao)要低一(yi)些。

(2)小(xiao)功(gong)率(lv)(lv)(≤150W)路(lu)燈:鈉(na)燈的有效光效(計入(ru)綜合效率(lv)(lv)0.55)約為45~551m/W,而LED仍按(an)56~581m/W計,則(ze)LED比(bi)

鈉燈可(ke)實現節(jie)能10%~20%,最高(gao)可(ke)達30%。從上(shang)分析(xi),可(ke)知(zhi)用于支路的小功率(≤150W)時,LED路燈比(bi)鈉燈的可(ke)節(jie)能達10%~30%,而大功率

仍(reng)比不(bu)上鈉燈的能效。所(suo)以,那些(xie)籠統宣稱LED路(lu)燈比高壓鈉燈節(jie)能,甚至可節(jie) 

能(neng)50%,60%等說法,顯然(ran)有夸大和炒作之嫌。智慧(hui)智能(neng)照明系統我們應堅(jian)持科學的(de)分析,實事(shi)求是的(de)原則(ze),否則(ze)容易誤(wu)導使(shi)用者和廣大群眾。

  2、光源光色對道(dao)路照明效果的分析

  高(gao)壓鈉燈的相關色溫(wen)(Tcp)為2100K左右,屬暖色溫(wen),其顯色指數(Ra)只有23~25,顯色性(xing)低;而(er)LED路燈現在使用的色溫(wen)多大于(yu)

5300K,屬冷(leng)色溫,較好(hao)的產品(pin),其Ra 

可達70~80,顯(xian)色(se)性好。作為(wei)機動車行駛的(de)快(kuai)速道、主(zhu)干(gan)道,偏**光的(de)鈉燈(deng),對(dui)看清前(qian)方90~160m左右(you)距(ju)離(li)路面(mian)狀況,效果比白色(se)光略優,特別是對(dui)有

霧、多塵的空(kong)氣條件下,鈉燈較(jiao)有優勢。對于人(ren)行道、商業步行街、居住(zhu)小區等道路,LED的顯(xian)色性優于鈉燈,分辨人(ren)的狀況更清晰,較(jiao)有優勢。

  3、經濟性(xing)分析對比

  高(gao)壓鈉燈具,每套約為(wei)1200~1500 

元;目前LED路燈(deng)(deng),按功率(lv)大(da)小(xiao)不同,價(jia)格相差(cha)較(jiao)大(da),大(da)約在4000~8000元左(zuo)右。就現狀而言,LED路燈(deng)(deng)明(ming)顯太貴,價(jia)高達3~5倍之巨。如(ru)前?小(xiao)于

150W的(de)LED可以節(jie)能10%~30%,每(mei)年每(mei)燈節(jie)電約50~150KWh,根本無法(fa)回收多花費的(de)購燈費用。只能期望(wang)在未來(lai)若干年,LED發(fa)展趨(qu)勢看(kan)其

價格會逐步下降,能效進一步提高,再比較其經濟性能。

   4、使用壽命分析

  比較使(shi)用(yong)壽(shou)(shou)(shou)命(ming)應立(li)足于(yu)(yu)整燈(deng)壽(shou)(shou)(shou)命(ming)。高壓(ya)鈉燈(deng)包(bao)括光源、電(dian)(dian)(dian)器(qi)附(fu)件(主(zhu)要是鎮流器(qi)、觸發(fa)器(qi))和(he)燈(deng)具(ju),鈉燈(deng)用(yong)于(yu)(yu)路燈(deng)平均壽(shou)(shou)(shou)命(ming)3~5 年,節能型電(dian)(dian)(dian)感(gan)鎮流器(qi)不會低(di)于(yu)(yu)20 年,燈(deng)具(ju)也是如(ru)此(ci)。而(er)LED路燈(deng)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)(shou)(shou)命(ming)暫無使(shi)用(yong)經(jing)驗,現有(you)的(de)企業號稱5 萬(wan)、6萬(wan)小(xiao)時,尚無可靠依據。美國能源之星制訂的(de)要求,分(fen)為(wei)不低(di)于(yu)(yu)35000h和(he)25000h兩檔(dang),主(zhu)要是LED芯片壽(shou)(shou)(shou)命(ming)很長,卻與封(feng)裝后的(de)溫度,散熱(re)等諸多因素(su)關系極(ji)大,另外還有(you)驅動電(dian)(dian)(dian)路裝置的(de)電(dian)(dian)(dian)子元器(qi)件壽(shou)(shou)(shou)命(ming)問題,如(ru)電(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)往(wang)往(wang)只有(you)8000h至10000h。所以(yi)整體說,LED路燈(deng)使(shi)用(yong)壽(shou)(shou)(shou)命(ming)不能和(he)鈉燈(deng)路燈(deng)比擬。

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5、維持性能(neng)比較(jiao)

  以城市路燈管理(li)部門為代表的(de)(de)用戶,更關心路燈的(de)(de)維護性能。按(an)分析(xi),鈉燈的(de)(de)維護性能好,燈具只(zhi)要擦(ca)洗,不(bu)必更換,鎮流器很少更換,光源(yuan)3~5 

年(nian)更換一次,也(ye)很(hen)(hen)方(fang)便(bian)。而LED路(lu)燈、涉及LED管(guan)、模組(含透鏡等)、電(dian)源裝置等,發生(sheng)元器件(jian)、組件(jian)損壞的可能(neng)性較大(da),維修更換也(ye)有困難,很(hen)(hen)可能(neng)要整(zheng)體

更(geng)換,費用(yong)較(jiao)高,還有待今(jin)后解決。LED路燈還沒有標準可循(xun),對招標、訂購,對使用(yong)、維護都不利。綜上所述,我(wo)們(men)認為LED路燈是近(jin)年來出現的新事物,隨

著(zhu)LED產(chan)業的發(fa)展(zhan)必將會有更(geng)大(da)的發(fa)展(zhan),前(qian)(qian)景(jing)廣闊。但(dan)目前(qian)(qian)應用現狀(zhuang),還存在不少(shao)問題,盡管有少(shao)數從事LED路燈研(yan)究(jiu)、開發(fa)和(he)生(sheng)產(chan)企業、做出了(le)很大(da)努力,解

決(jue)了一些技(ji)術難題(ti),推動了該產品的(de)(de)前進,他們不愧行業的(de)(de)精英(ying);但從整體說,LED路燈(deng)產品的(de)(de)水平、質量、參差不齊、差異(yi)甚大,尚無標準(zhun)予以規范(fan),有的(de)(de)急功(gong)

近利(li),產品能(neng)效不高,散熱問題(ti)沒(mei)有(you)處理好,光(guang)衰很大,使用壽命不長,沒(mei)有(you)合理的燈具配光(guang),不能(neng)達(da)到推廣(guang)使用要求。我(wo)們希(xi)望,科研、教學、設計單位,使用單

位和生產企(qi)業共(gong)同努力(li),致(zhi)力(li)于解(jie)決各種技(ji)術難題,提高產品水(shui)平,制訂和完善一系列的標準,為推(tui)廣應(ying)用(yong)作好各項準備。在推(tui)廣應(ying)用(yong)上(shang),應(ying)堅持循序漸近,從試點

開(kai)始,總結經驗,不斷改進;應從(cong)小(xiao)功率LED路(lu)燈(deng)應用(yong)于支(zhi)路(lu)、小(xiao)區道路(lu)開(kai)始,再發展到干(gan)道,大功率路(lu)燈(deng),逐步推進。不論用(yong)什么光源(yuan)、燈(deng)具,都應符合《城市

道路照明(ming)設計標準》(CJJ45-2006)的(de)規定,包 

括(kuo)亮(liang)度、照度、均勻度及(ji)其他質(zhi)量(liang)指標。堅持(chi)實(shi)事求是,切忌過分夸大之詞,對比(bi)中(zhong)忌抬高(gao)自己,更忌壓低其他,堅持(chi)照明(ming)質(zhi)量(liang)、照(亮(liang))度水平,堅持(chi)技術與(yu)經濟

結合,適用(yong)(yong)與節(jie)能(neng)環保結合,防止(zhi)過分炒作(zuo),為用(yong)(yong)戶(hu)(hu)服務,對用(yong)(yong)戶(hu)(hu)負(fu)責(ze),不(bu)要誤導使用(yong)(yong)者(zhe),還用(yong)(yong)戶(hu)(hu)一個真實面貌(mao)智慧智能(neng)照(zhao)明系統。不(bu)要輕言“取代(dai)”什么光源(yuan),應(ying)該經過幾年或(huo)若干

年努(nu)力,不斷完(wan)善自身,以求在道路(lu)照(zhao)明中(zhong)成(cheng)為一種優質、高(gao)效(xiao)的新型光(guang)源、燈具,供用(yong)戶選擇。讓(rang)用(yong)戶說話,讓(rang)使用(yong)效(xiao)果去評價。發光(guang)效(xiao)率:單(dan)位為每瓦(wa)流(liu)明

Lm/w。即電(dian)(dian)光源將電(dian)(dian)能(neng)轉化為(wei)光能(neng)的能(neng)力,以發出(chu)的光通量(liang)除以耗(hao)電(dian)(dian)量(liang)來表示(shi)。

  6、發光效率

  LED光(guang)源的(de)發光(guang)效率(lv),目前(qian)國外美(mei)國、日(ri)本約75Lm/w左(zuo)右(you),國內生(sheng)產的(de)LED約65Lm/w左(zuo)右(you)。高(gao)(gao)壓鈉燈光(guang)源的(de)發光(guang)效率(lv)為100Lm/w左(zuo)右(you),每w發出的(de)光(guang)通量(liang)比LED高(gao)(gao)25~35Lm/w。400w高(gao)(gao)壓鈉燈的(de)發光(guang)效率(lv)高(gao)(gao)達120Lm/w。

  7、透霧性

  在道路(lu)照明中(zhong)對于(yu)(yu)LED路(lu)燈(deng)對于(yu)(yu)大霧的(de)穿透性的(de)認識有很大的(de)誤區。大多數人一(yi)直認為LED路(lu)燈(deng)的(de)穿透性要比傳統(tong)照明光源鈉燈(deng)的(de)穿透性低,這是一(yi)

個錯誤的(de)認識。大多(duo)數人多(duo)是從(cong)網絡上看(kan)到一些資料或是看(kan)到道路上的(de)一些感官(guan)的(de)感受,并沒有做(zuo)科學的(de)評估與(yu)分析,從(cong)而(er)認為(wei)LED路燈的(de)光(guang)的(de)穿(chuan)透性差。在本文

中將對(dui)此狀況作一個科學的分析。

  我們都知(zhi)道可見光(guang)的范圍(wei)是380nm到780nm之間(jian),在此(ci)范圍(wei)呢(ni)的光(guang)線(xian)都是可被人眼(yan)接受(shou)與識別的。古鎮潤景(jing)路燈認為所有燈具(ju)只有在此(ci)波段范圍(wei)

內的(de)光(guang)才有利用價值,出(chu)了此范圍(wei)人眼是無法識別的(de)。本文對于穿(chuan)透(tou)性的(de)分析也只在此范圍(wei)內進行。光(guang)譜(pu)圖中(zhong)可以看出(chu)LED的(de)光(guang)譜(pu)要(yao)比鈉燈的(de)全面(mian)的(de)多,兩(liang)者(zhe)的(de)波

峰都在580nm處,LED的(de)藍光部分只占總光通量(liang)的(de)6%左右,而鈉燈(deng)幾乎沒有。LED紅光區的(de)分布要(yao)比高(gao)壓鈉燈(deng)更(geng)寬泛。

   8、性能(neng)比較:


  高壓鈉(na)燈(deng)和(he)LED光源(yuan)照明(ming)燈(deng)性能對比(bi)

  1、使用壽命(ming)上(shang)比(bi)較

  LED燈

是一種半導體二極管,它的光(guang)源理(li)論壽(shou)命都(dou)非常長(前提是滿足在規定(ding)節溫范圍內(nei),L70光(guang)衰標準下),但一個燈具(ju)的整體壽(shou)命不簡單(dan)是光(guang)源壽(shou)命,燈具(ju)還包括透

鏡部分的(de)(de)影響。所以最終燈具的(de)(de)壽(shou)命應以所有燈具部件中壽(shou)命部件最短為限。當光通量衰減到(dao)30%時,其壽(shou)命達到(dao)了50000小時,而金(jin)屬(shu)鹵(lu)化物燈的(de)(de)壽(shou)命在

6000-12000小時,高壓鈉燈(deng)的壽命是20000小時。

  2 、光的照(zhao)明(ming)效果上比較

  (1)顯色(se)指數LED白光:①LED色(se)溫在3500-7000K;②顯色(se)指數在80~93。傳統高(gao)壓(ya)鈉(na)燈(deng):①高(gao)壓(ya)鈉(na)燈(deng)色(se)溫在

2000-2500K;②顯(xian)色(se)指(zhi)數(shu)在20~30。通過(guo)以上對(dui)比結果可看出高(gao)壓(ya)鈉燈(deng)顯(xian)色(se)指(zhi)數(shu)低,顯(xian)色(se)性(xing)差,對(dui)物(wu)體本身色(se)彩的還原性(xing)差,不利于對(dui)周邊環境深度

進行判斷(duan);LED光源(yuan)顯色指數高,顯色性好,能很(hen)好的(de)還原物體(ti)的(de)實際(ji)色彩(cai),但白光偏冷。看高壓鈉燈(deng),比(bi)較接近自然光。現階段的(de)LED燈(deng)的(de)燈(deng)具光效要略優于

鈉燈,隨著LED技術(shu)的發展和成熟,燈具光效(xiao)會再大大的提高。

  (2 )調光功能

  LED燈具有較完(wan)美(mei)的(de)調光(guang)功(gong)能。LED燈具光(guang)輸出和工作電流(liu)成(cheng)正比,因此(ci)可以通過(guo)減小電流(liu)的(de)方法來調光(guang)。另外,由于(yu)LED燈進行(xing)頻繁(fan)開關對(dui)其沒(mei)

有(you)太(tai)大的(de)損傷,LED燈還可以采用(yong)脈沖寬度調(diao)節(jie)(jie)的(de)方法來調(diao)光,通過(guo)調(diao)節(jie)(jie)電壓的(de)占空比和工作頻率,能夠(gou)有(you)效調(diao)節(jie)(jie)LED燈的(de)發光強度。

3 、光線(xian)利用率(lv)、發光率(lv)

  LED燈

光(guang)(guang)源(yuan)的光(guang)(guang)通量損失(shi)最小,與(yu)傳統(tong)光(guang)(guang)源(yuan)不同,LED燈(deng)是半空間(jian)(jian)發光(guang)(guang)的光(guang)(guang)源(yuan)。高(gao)壓鈉燈(deng)是全(quan)空間(jian)(jian)發光(guang)(guang)的光(guang)(guang)源(yuan),需(xu)要將一個半空間(jian)(jian)的出射(she)光(guang)(guang)線改變方向投(tou)向另(ling)一半空間(jian)(jian)內

反射器(qi)反射同時,不(bu)可避免的(de)對光線(xian)的(de)吸收和對光源自身的(de)擋光。而使(shi)用(yong)(yong)LED燈作為光源,不(bu)會存在這方(fang)面的(de)損失,光線(xian)的(de)利(li)用(yong)(yong)率比也(ye)比高壓納(na)燈高。目(mu)前(qian)LED

燈在(zai)65-100流明(ming)/瓦(wa),而高壓鈉燈可以達到140流明(ming)/瓦(wa)。高壓鈉燈的(de)光譜比較集(ji)中于**,色溫2000-2500K穿霧性強。鈉燈燈具有(you)一個非常大

的(de)問題(ti)就是(shi)鈉(na)燈(deng)(deng)的(de)照明持續(xu)性非常不好。鈉(na)燈(deng)(deng)在(zai)工作狀態(tai)下(xia),燈(deng)(deng)具腔體內的(de)溫(wen)度(du)(du)(du)要超過150度(du)(du)(du),而LED燈(deng)(deng)溫(wen)度(du)(du)(du)是(shi)高壓(ya)鈉(na)燈(deng)(deng)的(de)30%,在(zai)非工作狀態(tai)下(xia)因為負壓(ya)回

吸進去(qu)非常多的灰塵和昆蟲,大大影響鈉燈的出光效果(guo)與壽命。而LED比較穩定。

  4、節能與(yu)環保上的比較

  LED燈(deng)高效節(jie)能(neng),超低功(gong)耗(hao)。白(bai)光LED的(de)能(neng)耗(hao)僅為白(bai)熾燈(deng)的(de)1/10,節(jie)能(neng)燈(deng)的(de)1/4。并且LED燈(deng)的(de)光源(yuan)不含(han)有(you)害(hai)金屬(shu)汞。高壓鈉燈(deng)光源(yuan)中含(han)金

屬汞(gong)、金屬鈉(通電后變成(cheng)汞(gong)蒸(zheng)氣和鈉蒸(zheng)氣),壽(shou)命短(相對(dui)于LED來(lai)講),后續廢品處理對(dui)環境污染大。LED燈(deng)抗震性好,運輸便捷。固態封裝(zhuang),屬于冷光源

類型。所以它很方(fang)便運輸和安裝。

  5、構造(zao)和(he)造(zao)價上(shang)比較(jiao)

  LED的(de)(de)(de)燈具一般顆(ke)粒感都比較明(ming)顯,且其發光位置比較集中。所以LED需要(yao)在均(jun)光上面做更好的(de)(de)(de)設計(ji),智(zhi)(zhi)慧智(zhi)(zhi)能照明(ming)系(xi)統將點光源(yuan)盡量(liang)擴展成(cheng)面光源(yuan),提高眼(yan)睛的(de)(de)(de)舒適度。再有就(jiu)是(shi)很(hen)多產品都會做LED調光設計(ji),以節約能源(yuan)。目前(qian),古鎮(zhen)潤景路(lu)燈和大部分廠商設計(ji)生產的(de)(de)(de)LED路(lu)燈的(de)(de)(de)

燈具一樣,其(qi)自重極重,往(wang)往(wang)都(dou)超過10公斤(jin)。這樣大的(de)自重往(wang)往(wang)會使燈桿不勝負荷,降(jiang)低(di)了(le)其(qi)抗風(feng)能(neng)力。大多數LED燈具的(de)廠家,均將LED燈具設計成可替換

方式,即直接替換現有的燈具。并將LED的電流做(zuo)大以(yi)在維持亮(liang)度不變的情況下減少燈芯數量以(yi)節約(yue)成本(ben),或者(zhe)壓縮(suo)PCB面積,抑或是減少安規件(jian)。


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