城市道路照明中高压钠灯与 LED灯的比选

城市道路照明中高压钠灯与 LED灯的比选

冯林  

余姚市园林风景管理中心   315400 

摘要：在黑夜灯光对人们的帮助是巨大的，随着科技的发展，人们在达到生活准则的基础上越来越注重节能减排，保护生态环境。最近常见的城市道路照明中的灯具为高压钠灯和LED灯，两者对比其他照明工具具有一定的优势，通过本文对高压钠灯和LED灯的介绍和两种灯具的性能比较，比选出最适合的城市道路照明工具。

关键词： 照明特性；高压钠灯；LED灯；性能比较；节能减排。

中图分类号：TY67文献标识码：A

0引言

目前灯具不仅仅是室内照明工具，也被安装在室外、广场、道路上，保证驾驶者和行人安全的同时达到美化环境的效果。最老一代灯具是白炽灯，由于白炽灯使用寿命短、不美观，相关科研人员相继研究出高压钠灯和LED灯，本文以灯具照明效果、性能能力以及成本情况为出发点，对两种灯具进行对比分析，比选出最适合的城市道路照明工具。

1城市道路照明中高压钠灯与LED灯的概述

高压钠灯的灯光色调为黄色，高压钠灯是根据高压钠蒸气产生电能，进行放电照明工作。高压钠灯的放电管采用抗钠腐蚀的半透明材质的多晶氧化铝制作而成的，这种材质既可以抗高压钠灯产电过程中的腐蚀，也可以节约灯具的制作成本。高压钠灯的工作原理是汞蒸气在低压环境产生较强烈的电流，电流通过放电管和灯芯，达到一定电流和灯芯稳定光通量，灯具正常发亮进行照明工作。在电流逐渐变大的同时，高压钠灯的电弧和灯管温度也逐渐升高，当电流达到稳定电流时，温度也会持续增高，虽然高压钠灯的材质可以抗高温，但是多晶氧化铝材质长时间高温遇热会产生一种轻微有毒气体，危害人体的健康。

LED节能灯的灯光色调为暖白色，对人们的视觉起到保护作用，节能灯由发光二极管和被环氧树脂封装的固体半导体晶片、发光芯片、抗高温灯管组成，LED节能灯的工作原理是固体半导体晶片两端连接电源的正负极，半导体晶片的P端连接电源的正极，N端存储大量的电子，连接电源的负极，这时构成一个回路。当电源的电压通过半导体晶片时，回路中会产生大量的负载电子，这些负载电子发生复合反应以光子的形式产生亮光，完成照明。LED节能灯在照明的过程中用到的环氧树脂、半导体晶片、灯管材质不含危险化学元素，都是可回收利用的，因此LED节能灯工作时和无效时都对人体以及环境不存在危害。

2城市道路照明中高压钠灯与LED灯性能指标分析

2.1高压钠灯与LED光效能力比较

高压钠灯的光颜色是冷黄色，光显色指数是20，太阳的光显色指数是100，对比了解高钠灯的光显色能力较差，高钠灯的光色温是2000 k，使得不同颜色事物的光显色同样不能达到100%相同。如果道路安装高压钠灯，那么在城市道路照明中容易对步行者和驾驶者造成实物颜色的干扰，容易出现危险事故。高压钠灯的光源效率为100lm/W，但是高压钠灯的光效利用率仅仅是光源效率的一半，经过高压钠灯照明的事物不能全部表露在人的视野内，必须借助一些外界反射器完成，但是反射器不可能在道路上随时都存在，所以高压钠灯在道路照明问题上存在一定的障碍。高压钠灯的光谱为紫外线驱动光线，对人体的皮肤造成伤害。然而LED节能灯照射过程中有紫外线会将紫外线光转化为普通白色光，进行照明，防止人类出现晒伤。

LED节能灯的光照显色度为95，与正常的自然光更接近，可以代替太阳的显色指数，光照色温为5000-7000k，可减少高温对LED等照明的干扰，保证照明的效果。LED节能灯的光源效率也为110 lm/W，但是节能灯的光效利用率高达百分之九十，相同的照射需求下，高压钠灯消耗的电能是LED灯的一倍。节能灯过滤的光可以直接照射在事物上，不需要外界的帮助，保证照明效果。

对于城市道路照明灯的光效比较中，最重要的就是灯具照明情况对驾驶者和行人的视觉效果，只有保证行驶者与行人的视觉效果，才能实现灯具的最终目的，方便出行者的出行并且保证安全，否则会造成交通事故，形成相悖的结果。

高压钠灯照明的灯光经过频谱放宽过程完成灯光的传播，但是频谱放宽过程导致冷黄色的灯光随着传播距离的变长，灯光颜色逐渐变淡变暗，给驾驶者和路人造成视觉误差，影响出行。相比LED灯的灯光传播是通过空气将灯光发散出去，传播的光线颜色不会出现变淡变暗的情况，可以确保驾驶者和路人在夜间的视觉效果和白天一样。由于雨雾天气，空气中的水蒸气变多，一定程度上阻碍灯光的发散，所以高压钠灯的灯光传播距离比正常天气传播距离短。在雨雾天气时，LED灯的光照传播距离不会发生变化，因为LED灯具有较强的透雾能力。

综上所述，LED节能灯的光效能力比高压钠灯好。

2.2高压钠灯与LED使用周期比较

对于照明等的安全使用周期的标准是灯具的光通量达到正常光通量的一半，并且照明灯具组成材料不存在残缺，防止灯具在照明的过程中由于温度过高等其他条件造成爆裂，对环境和大众造成不必要的伤害。为了验证高压钠灯和LED节能灯的使用周期，本文在一个相同大小的密闭空间分别同时点亮全新的两种灯具，记录高压钠灯和LED灯在照明过程中灯光强度情况，完成灯具使用周期分析数据的采集。由于普遍灯具的使用周期都长达一年以上，为了保证数据真实性并节约时间，本文灯具使用周期的数据通过阶段性测试后，根据公式进行合理计算，最后推算出灯具的使用周期。

经过计算和基本数据采集，高压钠灯的使用周期大约为4000小时，LED灯的使用周期为在30000小时左右，不同功率规格的高压钠灯的使用周期不同，功率越大的高压钠灯，使用周期越长，但是最长也不会超过10000小时，不同规格功率的LED灯的使用周期相同。使用LED灯具的使用周期比高压钠灯的使用周期长，因为LED灯的环氧树脂材料不存在自动消耗的情况，会保证灯具的长时间照明。

2.3高压钠灯与LED成本分析

城市道路照明的灯具的成本包括材料成本、安装和维修成本、运行电费成本。目前市场上一套100w的高压钠灯的价格为900元左右，一套100w的LED灯的价格为1000元左右，两者在成本上目前非常接近。两种灯具安装和维修的人工费用相同，任何一种灯具长时间使用一段时间内，都会需要维修，维修方面主要包括接触器、电路线、灯管等一些小型零件，此费用就参考两种灯具的材质价格，所以LED灯的维修与安装成本低。高压钠灯和LED灯的运行成本包括两者供电费用和装饰费用。因为LED灯比高压钠灯节能并且光效利用率高，所以LED灯的供费用低。

3结束语

首先对城市道路照明中高压钠灯和LED灯进行全面的了解，然后分析高压钠灯和LED灯发光原理和环保指标、光效能力、照明成本对比、使用周期、对道路行驶者的视觉效果。最后根据各项指标的分析得出LED灯比高压钠灯节能环保、对驾驶者和行人的视觉干扰能力弱，并且LED灯的照明成本低，因此LED是城市道路照明灯具的最好选择。相信本文的研究会对灯具领域的发展和环境保护方面存在重大意义。

[1] 李保军, 牟达名, 姚怡良,等. LED路灯与高压钠灯路灯能效比较分析[J]. 照明工程学报, 2011(06):91-96.

[2] 张理智. 隧道高压钠灯与LED灯照明节能分析、比选[J]. 隧道建设, 2012, 32(S2):18-23.

[3] 翁奕华. 高压钠灯与LED在城市道路照明中的应用分析及前景展望[J]. 中国照明电器, 2012, 000(004):17-21.

[4] 彭端, 彭珞丽. 高压钠灯电子镇流器的研究[J]. 电力电子技术, 2002, 36(003):47-49.

[5] 邓欣, 涂耘. 高压钠灯与LED灯在公路隧道中的应用对比分析[J]. 公路交通技术, 2012, 000(006):114-119.

[6] 田向伟, 马立, 靳俊杰. LED灯与荧光灯的照明效果对比及经济性分析[J]. 山西建筑, 2012(32):139-141.

[7] 刘玉, 徐晨, 薛珺君. 道路照明用LED灯具标准对比及趋势分析[J]. 标准科学, 2012(04):33-37.

[8] 胡英奎, 蔡珍红, 张青文. LED灯管与直管荧光灯在办公室中的照明效果对比[J]. 灯与照明, 2012, 036(001):38-40.