道路照明产品比较电子版.docx
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道路照明产品比较电子版
路灯照明产品比较
◆道路照明介绍及现状
道路最初是用点燃木材照明,后来逐步发展为用油灯、汽灯、电弧灯、碳丝白炽灯、高压汞灯,现今道路照明主流光源为高压钠灯。
基于全球性节能减排政策,部分新型节能光源(如LVD无极灯和LED灯)也已逐步应用到道路照明工程中,并发展迅速。
针对道路照明在中国发展这么多年,也经过一层又一层的技术变革。
路灯产品也随时代的变化在亮度、光效节能环保等领域的不断更新、升级。
目前在道路照明领域一般用到的路灯产品有:
高压钠灯、无极灯(低、高频无极灯)、金卤灯、led灯等。
由于高压钠灯光效高,产品成本低在过去近几年来成为中国大部分的地区及城市主流的道路照明光源;随着社会的进步及综合道路各方面质量水平的要求提升,高压钠灯已渐渐不能满足现代化道路照明的要求。
现代化新型时代道路照明不仅要达到良好的光照效果而且还必须具备节能省电。
本文针对现行的道路常用的一些光源和道路照明实际运用中的情况作出讲解与分析:
◆道路照明的质量
道路照明的质量主要表现在以下4个方面:
亮度水平
道路平均亮度按道路等级有不同的亮度要求。
一般快速路和主干道沥青路面都需要2cd/m2以上的亮度要求。
次干道和辅助道路或小区道路要求相对较低。
具体可以参照现行道路照明设计规范。
平均照度
平均照度指路面所有照度的平均值,是照明强度单位,一般用Lx来表示。
眩光
道路照明应努力在不舒适眩光限制在一定范围内。
一般用G值来表示。
一般情况下,G=7(G=1将令人无法忍受,俗称光污染)
视觉诱导:
要让驾驶员在一定距离外能立即辨认出这条道路的方向,特别是他自己要走的那条路的方向
道路照明质量标准:
通常用规定的路面平均照度和均匀度两个指标。
前者的单位是勒克斯,即每一平方米水平照射面积上,均匀分布一流明的光通量。
后者是最小水平照度与平均水平照度的比值。
实际上,路面的亮度分布与照度分布有相当大的差别。
采用路面照度作为道路照明指标不能给出视感条件的真实情况。
因此,国际照明委员会建议道路照明的质量用路面亮度、均匀度、眩光和诱导性四个指标衡量。
亮度是道路表面单位面积上反射出的光量,用cd/m2作单位。
均匀度是路面上亮度分布的均匀程度。
影响驾驶员视觉舒适感的均匀度等于行车线上路面最小亮度与平均亮度之比。
即使平均亮度较高,但亮度分布不均匀的路面,在明暗相差很大的地方,障碍也难以发现。
眩光是强光直射驾驶员的眼睛,使眼睛不舒适,产生视觉障碍,看不清物体的现象。
眩光使眼睛不舒适的程度用表示主观感觉的眩光指数G评定。
国际照明委员会推荐:
G=1,无法忍受;G=3,有干扰;G=5,允许的极限;G=7,比较满意;G=9,无影响。
眩光与光源的亮度、视线与光源的夹角、路面平均亮度等因素有关。
诱导性是用照明告知驾驶员有关前方道路线形、起伏、交叉、车流分合的有关信息。
国际照明委员会建议,城市干道、高速公路的路面亮度取2cd/m2,纵向均匀度取0.7,G=6。
日本已采用路面亮度作为道路照明指标。
美国等多数国家仍用照度作道路照明标准。
照度和亮度可以互相换算。
路面P点的亮度等于该点的照度乘该点的亮度系数。
◆常见路灯照明光源技术参数
附:
下图为以上所述照明产品的详细技术参数表:
项目
飞利浦CosmoPolis
飞利浦CDM-ELITE
高压钠灯
LED路灯
金卤灯
无极灯
光源功率(W)
140
210
250
160
160
160
系统功率(W)
152
226
300
176
176
176
功率因素
0.991
0.991
0.85
0.98
0.9
0.96
总光通量(LM)
16520
24150
25000
10400
12800
10256
光效(LM/W)
118
115
100
65
80
64.1
寿命(h)
26000
26000
20000
100000(理论)
8000
60000(理论)
显色指数(Ra)
66
90
35
90
65~85
85
色温(K)
2800
3000
2060
6035
4000
5000
光衰
小
小
一般
严重
一般
非常严重
照度均匀度
良好
良好
一般
差
一般
一般
频闪效益
不明显
不明显
明显
不明显
明显
不明显
电压变化对光通影响
较大
较大
大
不大
较大
较大
温度变化对光通影响
较小
较小
较小
小
较大
大
抗震性能
较好
较好
较好
好
较好
较差
◆道路照明节能产品简介
✓高压钠灯
附:
图1
高压钠灯是一种HID气体放电灯。
广泛应用于道路、高速公路、机场、码头、船坞、车站、广场、街道交汇处、工矿企业、公园、庭院照明及植物栽培。
高显色高压钠灯主要应用于体育馆、展览厅、娱乐场、百货商店和宾馆等场所照明(需ra≧55)。
产品优点:
价格便宜;使用时发出金白色光,具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不诱虫等优点。
产品用于道路照明存在的缺陷:
色温低,显色指数低。
普通高压钠灯的色温通常只有2000K左右,显色指数ra=35。
不利于驾驶员清晰分辨远处和周围环境。
流量大的高速路段容易造成疲劳,引起紧张情绪;
光源电器尺寸较大,安装不方便,启动等待时间比较长;
由于本身光学特性及灯具设计问题,光损失严重,光的利用率不高,会造成资源部分浪费。
功率因数偏低,耗电量大,不适合节能范畴;
✓金卤灯
附:
图2
金卤灯是汞和稀有金属的卤化物混合蒸气中产生电弧放电发光的放电灯,金属卤化物灯是在高压汞灯基础上添加各种金属卤化物制成的第三代光源。
是一种接近日光色的节能新光源,广泛应用于体育场馆、展览中心、大型商场、工业厂房、街道广场、车站、码头等场所的室内照明。
产品优点:
照明采用钪钠型金属卤化物灯,该灯具有发光效率高、显色性能好等特点。
产品用于道路照明存在的缺陷:
光效和寿命没有优势,金属卤化物灯的点燃位置有要求等不适合做路灯;温度对其影响大;价格也相对较高
✓无极灯
附:
图3
附:
图4
无极灯又称无电极气体放电荧光灯;是应用功率电子学,等离子体学,磁性材料学等领域最新科技成果研制开发出来的高新技术产品。
相对于节能灯、金卤灯具有有长寿命(理论寿命)、高显色性的特点。
主要适用于工厂车间、温室蔬菜植物棚、礼堂大厅、会议室、隧道、火车店危险地域或照明下水灯、观绿化照明等
工作原理:
附:
图5
无极灯可分为高频无极灯和低频无极灯:
高频无极灯:
2.65MHz,即2713.6KHz
低频无极灯:
230KHz和140KHz(目前达到此水平厂商极少)
无极灯的发展方向就是更低的频率
产品优点:
介于荧光灯上的特性,显色性较好;
频无极灯相对寿命比较长(一般理论值寿命<60000h);
产品用于道路照明存在的缺陷:
1、高频无极灯缺点也显而易见的,由于技术的瓶颈散热不好,造成光衰严重,直接影响寿命(低频无极灯1000小时后流明值下降一半);以至于功率做不高,也导致目前无极灯的最大功率只能做到185W左右
2、无极灯光色是纯白光,穿透性较差,雨雾天气中表现尤为明显;
3、实际光效较低(实际光效为65-80Lm/W),而厂家宣传节能,是拿“白炽灯”光效比较。
目前无极灯光效,不符合国家节能产业政策;
4、更换成本比较高;
5、“无极灯”电磁干扰和空间电磁辐射问题:
无极灯是靠“电磁波或微波”工作,其微波发生器发出超大功率电磁波,传播距离可达千公里,近距离更是无法解决的“干扰源”,大量资料和生产厂商都说,电磁干扰早在2004年就解决了,可是就在(2008),我国深圳机场就发生了“无极灯干扰航空导航系统”的严重事故。
建设部《“十一五”城市绿色照明工程规划纲要实施细则》中,第二十五条无极荧光灯因为工作于高频,灯具必须通过电磁干扰的测试,否则会对电网以及附近用电器产生干扰。
由于无极灯是靠超大功率“微波”激发荧光粉发光,目前还无法解决“电磁干扰问题”。
无极灯电磁兼容技术,如今还是无法满足建设部的要求。
航空调度频率受高频无极灯严重干扰分析详情:
机场货站的照明电源采用高频无极气体放电灯(见图3、4)。
高频无极气体放电灯(以下简称无极灯)是综合功率电子学、等离子体学、磁性材料学等理论开发出来的高新技术照明产品。
无极灯是基于荧光灯气体放电和高频电磁感应两个原理相结合的一种新型光源。
由于它没有常规电光源所必须的灯丝或电极,故名无极灯。
工作频率2.5-3MHz,比普通白炽灯、日光灯等灯的工作频率50Hz高出5万-6万倍,比普通节能灯的工作频率30-60KHz高出250倍。
可交直流两用,具有节能、高亮度、无频闪等特点。
适用于长期照明、高空、震动大等场所。
如厂房、仓库、矿区、车站、车场等大面积照明。
组成结构:
高频无极气体放电灯,由高频发生器、电磁偶合器、灯体(玻璃壳夹层涂有三基稀土荧光粉)三个主要部分组成。
工作原理:
高频发生器产生一个2.65MHz的高频电信号,电磁场能量以感应方式送至偶合器,当高频电流通过电磁偶合时,产生一个高频电磁场。
变化的磁场即产生一个垂直于磁场变化的电场,加速灯体内部放电空间的电子,当能量达到一定值时,电子与容器内的气体分子发生碰撞,因灯泡内充有适量的特种气体,灯泡内的气体雪崩电离形成等离子体。
等离子体受激原子返回基态时,辐射出254nm的紫外光子,紫外光子激发灯泡壳内壁的荧光粉产生可见光。
每一种高频发生器必须与同型号灯和耦合器组合配套使用。
如果违反了这个基本准则,会毁坏灯的组件或产生电磁干扰。
产生干扰的原因:
因高频发生器包括振荡器、滤波器、整流器、开关器件、匹配网络、驱动线圈和电弧的等效电路。
高频发生器必须有一个很稳定的振荡源和过滤电路,同时,它还有一个高的功率因数和一个低的谐波含量。
由于机场货站用的无极灯是两年前安装使用的。
振荡源使用时间过长,工作稳定性变差,产生的谐波分量多,监测扫描发现在2-170MHz都有无极灯辐射出来的谐波分量,但在空中衰减较大。
而深圳机场塔台指挥中心和机场货站仅几十米的间距,塔台通信天线一套在四层楼,另一套在13楼的高度,两套系统不同程度的受到干扰,航空频率包含在2-170MHz之中,很容易受到无极灯辐射出来的干扰,由于谐波分量在空中衰减大,因此只对近场无线电通信产生严重的干扰。
我局技术人员向机场集团公司讲明干扰航空频率的利害关系,当即要求将货站照明设备关闭,禁止使用,并尽快整改。
整改完毕需进行电磁兼容分析,监测合格后方可使用。
总结:
这种干扰属于工业设备造成的无线电干扰,此案例警示有关单位,在机场保护区设置使用大功率的电子设备,应当进行电磁兼容分析,实行电子设备使用备案制度。
同时此案例告诉我们监测技术人员,在查找无线电干扰时,要摈弃习惯性思维的影响,不仅要从无线电发射设备入手查找干扰源,还要从工、科、医设备中查找。
这一起航空重大无线电干扰事件的排除,使导航调度恢复正常,消除了飞行安全隐患。
航空导航通信安全保障关系到春运工作的正常开展,关系到国家、社会的稳定和人民生命财产的安全,今后我们要加强重点保护频率的监测,建立监测数据库,防微杜渐,保障航空导航通信安全,履行好“空中警察”职责,维护正常的无线电通信秩序。
6、“无极灯”功率因数和谐波问题:
“无极灯”生产厂商都宣传,其功率因数高达0.98或更高。
我们都知道,功率因数是与感性或容性负载相关的概念,由于采用全桥整流,而无极灯是非感性和非容性负载,任何电路都容易做到这个指标。
无极灯的重要技术指标是“电流谐波”问题,如果采用APFC电路,可以解决问题,但元器件增多,无极灯寿命可靠性会下降许多。
✓大功率Led路灯
附:
图6
LED路灯即半导体照明灯,以发光二极管作为光源,因其是一种固态冷光源,具有环保无污染、耗电少、光效高(实验室理论光效>150lm/W)、寿命长等特点,做成的LED路灯。
产品优点:
1、技术进步空间依然很大
2、显色性较好
3、LED不含有害金属汞,不会再报废时对环境造成危害。
点评:
一是:
LED本身性价比不断提高、关键技术日趋成熟、二次配光和散热等研究已引起厂家更多的重视;二是:
节能、环保、绿色的大潮流不可逆转,因此拥有政府支持的大好前景;同时,主流企业把LED路灯作为自己的主业,加强科技投入,并取得了可观的工程经验。
但是目前大功率LED照明的普及应用,无论从价格、技术、质量综合方面还处于一种过渡阶段,如大面积推广使用现阶段还不成熟。
产品用于道路照明存在的缺陷:
1、LED路灯的配套控制电路可靠性太低,模块化的可靠性仍需加强(包括光源模块和驱动电路模块)
2、散热问题不易解决,光衰会较大,5000小时发光效率会下降到30%,寿命不长。
3、大功率LED的光效不高,仍存在技术难点。
4、LED光色是纯白光,穿透性较差,在雨雾天气表现尤为明显。
5、配光设计难度高,容易形成斑马效应,不利于道路行驶的安全性
6、LED路灯造价较高,无法普及推广;
7、LED灯具与传统路灯灯具不同,再做节能改造时必须整体更换,增加投资成本。
✓路灯节电柜
附:
图7
该节能设备主要通过降低线路整体电压,实现节能的目的。
第一种:
分档切换,用变压器进行机械调压。
档位看自耦变频器的抽头。
例如15V。
5V。
5V。
5V;
第二种:
无级调压,用电子式调压,可控硅和IGBT;
产品优点:
安装简单,在箱变后根据功率负载大小及线路实际情况量身定做,此种投资比较经济,节能比例在20-30%之间。
缺点:
受线路实际电压的影响,节能效果不显著且不稳定,如果线路环境电压只有210,那么节能空间就非常小,并且末端的路灯可能处于半亮或不亮的状态。
如果箱变前端的线路电压过高,会导致前端部分路灯烧毁。
这样对光源的危害会很大,维护成本会很高,出现“节电不节钱,治标不治本”的现象。
在此过程中,由于降低电压,照度亦会作出相应的“牺牲”。
点评:
上述情况是路灯节电柜近二年在路灯节能应用推广过程中所总结的教训。
所以到现在为止,此种节能办法已逐步被淘汰。
✓飞利浦COSMO和CDMELITE
附:
图8
飞利浦CosmoPolis/CDM-elite高效路灯照明系统是继上世纪30年代荧光灯和低压钠灯,60年代开始的高压汞灯和高压钠灯后,迈入新世纪的最新一代HID新型道路照明光源。
主要运用于道路照明、隧道照明、太阳能风光互补照明系统、工厂厂房照明、小区照明、景观照明等。
最适合中国道路照明特色飞利浦绿色旗舰产品,Cosmopolis系统2006年荣获业界享有盛誉的英国照明设计“最佳光源及电器”大奖。
道路照明解决办法
产品在照度照明领域运用的性能及优势:
(一)好的显色性和辨色性的自然白光
1)近2900K和3100K的色温,显色指在(COSMO-Ra≥66,CDM-Ra≥90);具有良好的光穿透能力和穿雾能力
2)人眼在自然白光环境下最舒适,不容易疲劳.消除紧张压抑情绪,提升道路行车安全
3)自然白光让驾驶员更清晰的分辨远处和周围环境障碍物,避免因视觉障碍引起的交通事故
4)自然白光更容易被视觉神经感受到.司机可以在更远的地方探测到人或动物的移动,从而有更多时间做出反应。
附:
图9(普通高压钠灯与CosmoPolis/CDM-elite系列产品色温效果对比图)
5)更好的观察交通,探头监控系统工作也更加有效。
6)摄像头监控系统画面真实还原道路实际情况,提高其灵敏度和准确性。
(见图10)
140W飞利浦cosmo250W普通高压钠灯
附:
图10
7)自然光色照明能给人更好的自然感受,人与人之间能更好的交流,并获得更好的安全感同时可以有效降低犯罪率。
(见图11)
附:
图11
(面部平均识别距离增大1M以上)
(二)体积小巧,系统结构紧凑,完美光学设计
1)光源尺寸比高压钠灯小一半(见图12);
2)单一电子镇流器,尺寸和重量不到电感系统的一半(见图13);
3)显著降低对环境的污染,铅,汞含量少,抗紫外线,更加环保。
附:
图12附:
图13
4)使射程或扩散最大化,与普通路灯照明产品布灯相比灯杆灯具间距扩大最多可达15%
附:
图14
(三)长寿可靠,放眼未来发展使用三年存活率>95%,光通维持率>85%
光源经济寿命长达26000小时,电子镇流器经济寿命长达4万小时。
有效的降低维护时间和维护费用,减少对社会资源的占用。
附:
图15
附表:
1(下表为飞利浦COSMO与LED路灯深圳市测试结果详细表--路面部分)
企业名称
型号
功率因数
输入功率
应用区域12m(道路横向)×33m(道路纵向)
应用区域9m(道路横向)×33m(道路纵向)
平均照度
应用光通
应用光效
光衰
照度总均匀度
照度纵向均匀度
照度横向均匀度
平均照度
应用光通
应用光效
光衰
照度总均匀度
照度纵向均匀度
照度横向均匀度
(W)
(lx)
(lm)
(lm/W)
(lx)
(lm)
(lm/W)
深圳市桑达实业股份有限公司
SED-GD02-128W
0.9493
156.70
11.8
4677
29.8
11.0%
0.33
0.50
0.29
13.4
3988
25.4
10.8%
0.47
0.50
0.51
深圳市长方照明工业有限公司
CFA-112W
0.9566
112.15
13.1
5184
46.2
15.8%
0.18
0.15
0.09
15.7
4659
41.5
15.0%
0.22
0.15
0.19
深圳高力特通用电气有限公司
GGE871-L4×30
0.9815
131.58
11.0
4368
33.2
16.4%
0.28
0.34
0.25
12.8
3799
28.9
14.8%
0.40
0.34
0.41
宁波燎原灯具股份有限公司
NBDD-LED-01
0.9964
121.00
13.8
5456
45.1
14.6%
0.40
0.45
0.40
15.1
4496
37.2
13.5%
0.59
0.45
0.62
深圳市骏迪科技有限公司
JDZ220/124-RR.ZFG
0.9676
160.13
10.7
4236
26.5
16.4%
0.19
0.13
0.09
12.8
3812
23.8
14.5%
0.24
0.13
0.23
深圳市华烨新科技实业有限公司
BDZ220/120-RRYT
0.9735
110.02
13.0
5165
46.9
11.4%
0.35
0.25
0.28
14.6
4342
39.5
9.9%
0.34
0.25
0.51
富准精密工业(深圳)有限公司
FOXCONN-916-1
0.9462
92.59
10.4
4125
44.6
11.7%
0.41
0.25
0.27
11.5
3414
36.9
11.0%
0.37
0.25
0.51
深圳市深华龙科技实业有限公司
HL-RW660T-110AA-56
0.9502
109.37
9.3
3680
33.6
20.0%
0.25
0.33
0.10
11.0
3252
29.7
17.3%
0.53
0.32
0.25
宜兴市宏力灯杆灯具有限公司/深圳广京照明设备有限公司
HLD001-4*30W
0.9850
115.99
11.4
4529
39.0
11.5%
0.35
0.18
0.31
12.9
3845
33.1
10.3%
0.36
0.18
0.50
上海彩煌光电科技有限公司
CH-DL-LED-AU120
0.9837
118.57
14.7
5802
48.9
11.2%
0.54
0.45
0.42
15.7
4655
39.3
10.4%
0.60
0.46
0.53
深圳市阳光富源科技有限公司
L11A20106111
0.9688
116.38
12.4
4897
42.1
11.6%
0.22
0.39
0.10
15.1
4477
38.5
10.1%
0.34
0.43
0.19
深圳市汇业锦光节能照明科技有限公司
LUX-SSW120-220
0.9633
114.87
13.1
5185
45.1
9.3%
0.19
0.37
0.08
16.3
4842
42.2
7.7%
0.26
0.47
0.18
深圳市邦贝尔电子有限公司
LU4112W
0.9687
148.79
14.7
5813
39.1
8.0%
0.47
0.32
0.26
16.3
4851
32.6
5.9%
0.51
0.32
0.50
深圳市斯派克光电科技有限公司
SPL-120
0.9893
138.89
10.5
4148
29.9
14.9%
0.30
0.55
0.15
12.1
3583
25.8
14.5%
0.55
0.55
0.41
深圳市九洲光电子有限公司
SO1151F
0.9559
153.91
11.3
4471
29.0
12.7%
0.26
0.20
0.12
13.4
3992
25.9
11.5%
0.25
0.20
0.41
东莞勤上光电股份有限公司
KS-A112T4
0.9637
115.00
9.7
3845
33.4
/
0.40
0.57
0.31
10.8
3209
27.9
/
0.65
0.57
0.56
德士达光电照明科技
DST150-D
0.9639
141.14
12.4
4897
34.7
12.6%
0.14
0.28
0.08
15.3
4531
32.1
10.5%
0.25
0.28
0.11
深圳市洲明科技有限公司
120W
0.9723
117.36
10.2
4032
34.4
14.7%
0.37
0.43
0.30
11.5
3424
29.2
13.8%
0.51
0.43
0.50
深圳市鼎立照明有限公司
QL-R100W-D2
0.5733
113.20
7.6
3023
26.7
16.4%
0.25
0.49
0.23
8.8
2616
23.1
14.9%
0.41
0.53
0.35
深圳市寰宇之光能源科技有限公司
HYZG-UHB-DDH
0.9739
136.76
10.5
4175
30.5
9.8%
0.35
0.13
0.34
11.8
3501
25.6
9.0%
0.31
0.13
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