高效光源在道路及景观照明中的应用

发布于：2015-07-29 11:57:29 来自：电气工程/照明工程 [复制转发]

道路照明的根本目的在于为车辆驾驶者和行人提供良好的视觉条件，以便提高交通效率或降低夜间的交通事故; 或帮助道路使用者看清周围环境，辨别方位；或照亮环境，吓阻犯罪发生。近几年来，随着照明工业技术的发展和国内经济水平提高，越来越多的高效光源在道路和城市景观照明中得到应用，并取得了很好的效果。

1 光源的效率

光源的效率, 即光视效能 K, 指光源每消耗单位电能所发出的光通量，单位是流明瓦特（ lm W ）。光视效能（下称光效）是道路和城市景观照明光源选择的一个非常重要的指标，因为道路照明使用的光源数量多，用电量大，选择高效的光源可极大地节约能源。白炽灯虽然价钱便宜，但由于其流明效率太低（低于 20lm W ），已很少在新建的道路照明中使用；高压钠灯由于其平均超过 100 lm W 的效率，在道路照明中非常受欢迎；而新型光源，发光二极管（ LED ）的工艺发展快，光效越来越高，功率越做越大，已经开始应用于景观照明，在国外已经有试验成功的道路，相信不久即将直接用于道路照明。

表1 是部分可用于道路和城市景观照明的光源特性。

表1 道路照明光源的特性

从表 1 可见, 适合用于道路和城市景观照明的光源品种已远远超出以前的汞灯、钠灯、白炽灯，而且，即使同样是高压钠灯，现在的成熟工艺和先进技术也使得其光效一直在提高。

一直以来, 高压钠灯的光效都被认为比金属卤化物灯要高很多，但照明的效果要从多方面考虑。对人视觉在不同亮度水平下的最新实验表明, 在一般道路照明亮度下（低于3 cdm2 ）的中间视觉与日常高于 3 cdm2 的明视觉有很大程度的不同，人眼的反应速度是与光源的光谱密切相关的，即每一种光源除了普通的明视觉光通量（表1 中都是明视觉光通量）外，还有一种可更准确衡量其在暗亮度水平的有效光通量。它决定于光源光谱和人眼的暗视觉光谱光视效率。在中间视觉时，人眼对蓝、绿光的反应速度远高效光源在道路及景观照明中的应用高于对黄色光的反应速度。也就是说，在同样的照明水平下，如果使用蓝、绿光谱丰富的光源，人的感觉会比在使用黄光的情况下更亮、更舒适. 一系列的视觉试验结果表明, 要达到同样的视觉反应时间，使用金属卤化物灯只要 1 cdm2 的亮度，而高压钠灯需要 3.9 cdm2 的亮度，即前者的相对有效流明系数是后者的 3.9 倍。正因为如此，金属卤化物灯越来越多应用于道路和城市景观照明。但其寿命比高压钠灯的短很多，这限制了它的大面积使用。

2 高效光源在道路及景观照明中的应用

在道路及景观照明中应用较为广泛的高效光源有以下几种。

2.1 荧光灯

荧光灯是一种低压汞蒸气放电灯。通过紫外线激发荧光粉转成可见光。具有光效高、光色好、发光柔和、寿命长等特点。三基色荧光灯有更好的显色性，T5 、T4 型等细管径荧光灯则有更高的发光效率。荧光灯在以前主要用在室内照明，在近年来兴起的城市景观照明中运用较为广泛，主要用在大楼的内光外透、洗墙灯和护栏光带等场合，尤以 T5 型居多，颜色也较丰富。

2.2 高压汞灯

汞灯是运用较早的气体放电灯, 根据放电气压不同, 有高压、低压之分。目前应用最为广泛的是高压汞灯。高压汞灯是一种高强度气体放电灯，利用汞放电时产生的高气压获得高光视效能。其光效为 40 ~ 60 lm/W ，光效较高，寿命长，可靠性高，显色性差，目前主要在道路照明中得到运用，一般使用在次干道或小区道路。汞灯在景观照明中运用较少，但高压汞灯颜色偏绿，较多用于景观植物的照明中，作投光灯或地埋灯。

2.3 钠灯

钠灯也是一种气体放电灯, 比汞灯具有更高的发光效率。根据钠蒸气放电气压的不同，也有低压、高压之分。

低压钠灯为照明电光源中发光效率最高 ( 可达200 lm/W ）的一种光源。一般适用于道路、高架桥、隧道和交叉路口等高能见度和显色性要求不高的地方。但其显色性能差和寿命较短，应用远不及高压钠灯来得广泛。

高压钠灯是一种高发光效率( 可达 120 lm/W) 的气体放电灯，因其光效高、寿命长、经济性好以及能减少汞的环境污染，目前在道路、广场、车站、码头、工业场所等大面积场所获得最广泛的应用。也常用于景观照明中，尤其在建筑物的泛光照明中，其大面积金黄色的灯光，可以很好地表现出建筑的稳重大方的气势。这种色彩和亮度，没有其他光源可替代。

2.4 金属卤化物灯

金属卤化物灯是 20 世纪中期在高压汞灯基础上发展起来的新型光源。它是一种高强度气体放电灯。光效高，寿命长，显色性好，特别是陶瓷金属卤化物灯，品质更为优良，但其价格较高。金属卤化物灯在道路照明中正在逐步应用，其在景观照明中却是应用最为广泛的光源之一。凭借其尺寸小、光效高、显色性好、色彩丰富以及可以制成大功率光源等优势，在地埋灯、草坪灯、壁灯、柱灯、庭院灯、大小不同功率的投光灯中都有运用。

2.5 发光二极管

发光二极管(Lighy Emitting Diode, LED) 利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。其优点是，发光效率高、耗电量少，使用寿命长，耐震动，响应速度快便于控制变化，方向性较好，易避免光污染，体积小便于隐藏灯具。其缺点是功率无法做大，价格昂贵，因此无法作为通用光源推广应用。但在景观照明中得到非常广泛的运用，如点光源、灯带、数码光管、地埋灯、投光灯，几乎涉及传统光源的所有领域。目前在道路照明中使用较少。因发光二极管节能省电的特点, 目前正越来越多地与太阳能装置相结合，组成最为节能环保的照明设施。

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