當(dāng)前我國正在創(chuàng)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，“綠色照明”的概念也在逐步深入人心。隨著科技的不斷進(jìn)步，半導(dǎo)體材料應(yīng)用技術(shù)的高速發(fā)展，小功率LED光源已廣泛應(yīng)用于的景觀照明，大功率的LED路燈也越來越多的引起各方面的關(guān)注。

LED燈的發(fā)光原理：

LED(Light Emitting Diode)，發(fā)光二極管，是由Ⅲ—Ⅳ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。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。

高壓鈉燈的發(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。

大功率LED路燈是一種通過直流低壓點(diǎn)亮發(fā)光二極管組來實(shí)現(xiàn)照明需求的一種新型照明方式，具有亮度高、顯色性好等特點(diǎn);另外，由于LED路燈的輸入為低壓直流，能與太陽能結(jié)合起來，使得太陽能LED路燈成為了未來道路照明方式的一種可能。

1、關(guān)于能效分析、比較

應(yīng)按照達(dá)到相同照度(亮度)水平，接近的照明質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提下比較兩者的照明安裝功率。由于高壓鈉燈大功率燈管(250~400W)光效高，可達(dá) 130~1401m/W，而小功率燈管(100~150W)光效約為80~1001m/W，而現(xiàn)用大功率LED路燈多用1WLED管，其光效都差不多，所 以宜分別對大功率路燈與小功率路燈作分析。

(1)大功率(≥250W)路燈：高壓鈉燈光效高，考慮鎮(zhèn)流器損耗，燈具效率以及光道利用率 等三個(gè)因素，綜合效率若按0.55計(jì)，則鈉燈的有效光效約為70~751m/W;而LED路燈的有效光效，目前在美國約為621m/W，國內(nèi)最好的企業(yè)已 達(dá)56~581m/W。因此，我們覺得對于大功率路燈來說，目前LED比鈉燈的能效要低一些。

(2)小功率(≤150W)路燈：鈉燈的 有效光效(計(jì)入綜合效率0.55)約為45~551m/W，而LED仍按56~581m/W計(jì)，則LED比鈉燈可實(shí)現(xiàn)節(jié)能10%~20%，最高可達(dá) 30%。從上分析，可知用于支路的小功率(≤150W)時(shí)，LED路燈比鈉燈的可節(jié)能達(dá)10%~30%，而大功率仍比不上鈉燈的能效。所以，那些籠統(tǒng)宣稱 LED路燈比高壓鈉燈節(jié)能，甚至可節(jié)能50%、60%等說法，顯然有夸大和炒作之嫌。我們應(yīng)堅(jiān)持科學(xué)的分析，實(shí)事求是的原則，否則容易誤導(dǎo)使用者和廣大群眾。

2、光源光色對道路照明效果的分析

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23~25，顯色性低;而LED路燈現(xiàn)在使用的色溫多大于 5300K，屬冷色溫，較好的產(chǎn)品，其Ra 可達(dá)70~80，顯色性好。作為機(jī)動(dòng)車行駛的快速道、主干道，偏黃色光的鈉燈，對看清前方90~160m左右距離路面狀況，效果比白色光略優(yōu)，特別是對有 霧、多塵的空氣條件下，鈉燈較有優(yōu)勢。對于人行道、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。　　

3、經(jīng)濟(jì)性分析對比

高壓鈉燈具，每套約為1200~1500 元;目前LED路燈，按功率大小不同，價(jià)格相差較大，大約在4000~8000元左右。就現(xiàn)狀而言，LED路燈明顯太貴，價(jià)高達(dá)3~5倍之巨。如小于 150W的LED可以節(jié)能10%~30%，每年每燈節(jié)電約50~150KWh，根本無法回收多花費(fèi)的購燈費(fèi)用。只能期望在未來若干年，LED發(fā)展趨勢看其 價(jià)格會(huì)逐步下降，能效進(jìn)一步提高，再比較其經(jīng)濟(jì)性能。

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，鈉燈用于路燈平均壽命3~5 年，節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器不會(huì)低于20 年，燈具也是如此。而LED路燈的使用壽命暫無使用經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)有的企業(yè)號(hào)稱5 萬、6萬小時(shí)，尚無可靠依據(jù)。美國能源之星制訂的要求，分為不低于35000h和25000h兩檔，主要是LED芯片壽命很長，卻與封裝后的溫度，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10000h。所以整體說，LED路燈使用壽命不能和鈉燈路 燈比擬。

5、維持性能比較

以城市路燈管理部門為代表的用戶，更關(guān)心路燈的維護(hù)性能。按分析，鈉燈的維護(hù)性能好，燈具只要擦洗，不必更換，鎮(zhèn)流器很少更換，光源3~5 年更換一次，也很方便。而LED路燈、涉及LED管、模組(含透鏡等)、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，費(fèi)用較高，還有待今后解決。LED路燈還沒有標(biāo)準(zhǔn)可循，對招標(biāo)、訂購，對使用、維護(hù)都不利。綜上所述，我們認(rèn)為LED路燈是近年來出現(xiàn)的新事物，隨 著LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必將會(huì)有更大的發(fā)展，前景廣闊。但目前應(yīng)用現(xiàn)狀，還存在不少問題，盡管有少數(shù)從事LED路燈研究、開發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)、做出了很大努力，解 決了一些技術(shù)難題，推動(dòng)了該產(chǎn)品的前進(jìn)，他們不愧行業(yè)的精英;但從整體說，LED路燈產(chǎn)品的水平、質(zhì)量、參差不齊、差異甚大，尚無標(biāo)準(zhǔn)予以規(guī)范，有的急功 近利，產(chǎn)品能效不高，散熱問題沒有處理好，光衰很大，使用壽命不長，沒有合理的燈具配光，不能達(dá)到推廣使用要求。我們希望，科研、教學(xué)、設(shè)計(jì)單位，使用單 位和生產(chǎn)企業(yè)共同努力，致力于解決各種技術(shù)難題，提高產(chǎn)品水平，制訂和完善一系列的標(biāo)準(zhǔn)，為推廣應(yīng)用作好各項(xiàng)準(zhǔn)備。在推廣應(yīng)用上，應(yīng)堅(jiān)持循序漸近，從試點(diǎn) 開始，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn);應(yīng)從小功率LED路燈應(yīng)用于支路、小區(qū)道路開始，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)標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ45-2006)的規(guī)定，包括亮度、照度、均勻度及其他質(zhì)量指標(biāo)。堅(jiān)持實(shí)事求是，切忌過分夸大之詞，對比中忌抬高自己，更忌壓 低其他，堅(jiān)持照明質(zhì)量、照(亮)度水平，堅(jiān)持技術(shù)與經(jīng)濟(jì)結(jié)合，適用與節(jié)能環(huán)保結(jié)合，防止過分炒作，為用戶服務(wù)，對用戶負(fù)責(zé)，不要誤導(dǎo)使用者，還用戶一個(gè)真 實(shí)面貌。不要輕言“取代”什么光源，應(yīng)該經(jīng)過幾年或若干年努力，不斷完善自身，以求在道路照明中成為一種優(yōu)質(zhì)、高效的新型光源、燈具，供用戶選擇。讓用戶 說話，讓使用效果去評價(jià)。發(fā)光效率：單位為每瓦流明Lm/w。即電光源將電能轉(zhuǎn)化為光能的能力，以發(fā)出的光通量除以耗電量來表示。

6、發(fā)光效率

LED光源的發(fā)光效率，目前國外美國、日本約75Lm/w左右，國內(nèi)生產(chǎn)的LED約65Lm/w左右。高壓鈉燈光源的發(fā)光效率為100Lm/w左右，每w發(fā)出的光通量比LED高25～35Lm/w。400w高壓鈉燈的發(fā)光效率高達(dá)120Lm/w。

7、透霧性

在道路照明中對于LED路燈對于大霧的穿透性的認(rèn)識(shí)有很大的誤區(qū)。大多數(shù)人一直認(rèn)為LED路燈的穿透性要比傳統(tǒng)照明光源鈉燈的穿透性低，這是一個(gè)錯(cuò)誤的 認(rèn)識(shí)。大多數(shù)人多是從網(wǎng)絡(luò)上看到一些資料或是看到道路上的一些感官的感受，并沒有做科學(xué)的評估與分析，從而認(rèn)為LED路燈的光的穿透性差。在本文中將對此 狀況作一個(gè)科學(xué)的分析。

我們都知道可見光的范圍是380nm到780nm之間，在此范圍呢的光線都是可被人眼接受與識(shí)別的。我們認(rèn)為所 有燈具只有在此波段范圍內(nèi)的光才有利用價(jià)值，出了此范圍人眼是無法識(shí)別的。本文對于穿透性的分析也只在此范圍內(nèi)進(jìn)行。光譜圖中可以看出LED的光譜要比鈉 燈的全面的多，兩者的波峰都在580nm處，LED的藍(lán)光部分只占總光通量的6%左右，而鈉燈幾乎沒有。LED紅光區(qū)的分布要比高壓鈉燈更寬泛。

8、性能比較：

高壓鈉燈和LED光源照明燈性能對比

(1)使用壽命上比較

LED燈是一種半導(dǎo)體二極管，它的光源理論壽命都非常長(前提是滿足在規(guī)定節(jié)溫范圍內(nèi)，L70光衰標(biāo)準(zhǔn)下)，但一個(gè)燈具的整體壽命不簡單是光源壽命，燈 具還包括透鏡部分的影響。所以最終燈具的壽命應(yīng)以所有燈具部件中壽命部件最短為限。當(dāng)光通量衰減到30%時(shí)，其壽命達(dá)到了50000小時(shí)，而金屬鹵化物燈 的壽命在6000-12000小時(shí)，高壓鈉燈的壽命是20000小時(shí)。

(2 )光的照明效果上比較

①顯色指數(shù)LED白光：①LED色溫在3500-7000K;②顯色指數(shù)在80～93。傳統(tǒng)高壓鈉燈：①高壓鈉燈色溫在2000-2500K;②顯色指 數(shù)在20～30。通過以上對比結(jié)果可看出高壓鈉燈顯色指數(shù)低，顯色性差，對物體本身色彩的還原性差，不利于對周邊環(huán)境深度進(jìn)行判斷;LED光源顯色指數(shù) 高，顯色性好，能很好的還原物體的實(shí)際色彩，但白光偏冷?？锤邏衡c燈，比較接近自然光?，F(xiàn)階段的LED燈的燈具光效要略優(yōu)于鈉燈，隨著LED技術(shù)的發(fā)展和 成熟，燈具光效會(huì)再大大的提高。

②調(diào)光功能：LED燈具有較完美的調(diào)光功能。LED燈具光輸出和工作電流成正比，因此可以通過減小電流 的方法來調(diào)光。另外，由于LED燈進(jìn)行頻繁開關(guān)對其沒有太大的損傷，LED燈還可以采用脈沖寬度調(diào)節(jié)的方法來調(diào)光，通過調(diào)節(jié)電壓的占空比和工作頻率，能夠 有效調(diào)節(jié)LED燈的發(fā)光強(qiáng)度。

(3)光線利用率、發(fā)光率

LED燈光源的光通量損 失最小，與傳統(tǒng)光源不同，LED燈是半空間發(fā)光的光源。高壓鈉燈是全空間發(fā)光的光源，需要將一個(gè)半空間的出射光線改變方向投向另一半空間內(nèi)反射器反射同 時(shí)，不可避免的對光線的吸收和對光源自身的擋光。而使用LED燈作為光源，不會(huì)存在這方面的損失，光線的利用率比也比高壓納燈高。目前LED燈在 65-100流明/瓦，而高壓鈉燈可以達(dá)到140流明/瓦。高壓鈉燈的光譜比較集中于黃色，色溫2000-2500K穿霧性強(qiáng)。鈉燈燈具有一個(gè)非常大的問 題就是鈉燈的照明持續(xù)性非常不好。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) 去非常多的灰塵和昆蟲，大大影響鈉燈的出光效果與壽命。而LED比較穩(wěn)定。

(4)節(jié)能與環(huán)保上的比較

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。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(相對于LED來講)，后續(xù)廢品處理對環(huán)境污染大。LED燈抗震性好，運(yùn)輸便捷。固態(tài)封裝，屬于冷光源類型。所 以它很方便運(yùn)輸和安裝。

(5)構(gòu)造和造價(jià)上比較

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)，將點(diǎn)光源盡量擴(kuò)展成面光源，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。大多數(shù) LED燈具的廠家，均將LED燈具設(shè)計(jì)成可替換方式，即直接替換現(xiàn)有的燈具。并將LED的電流做大以在維持亮度不變的情況下減少燈芯數(shù)量以節(jié)約成本，或者 壓縮PCB面積，抑或是減少安規(guī)件。

來源：京澤科技 2020年4月22日