1、前言

 

　　隨著國民經濟的快速發展，能源需求量日益攀升，能源價格亦隨之高漲。電力是我國能源的重要組成部分，其中照明用電占了不小比例。相關統計數據顯示，早在2013年，我國的總發電量超過了5.2萬億千瓦時，而照明用電在占據總發電量的比例達到了13%以上，其中，城市道路照明用電又占據了照明用電比例的30%以上。在我國城市化進程不斷加快的背景下，城市道路照明用燈的數量正在以每年150—200萬的速度增加。隨著我國城市化進程的加快，道路照明用電比重還將會逐步提高。對此，相關部門在下發的《關于進一步推進“中國綠色照明工程”的意見》的通知中，提出了綠色照明的概念，希望能夠以節能燈具取代傳統高耗能燈具。本文就目前城市道路照明存在的問題進行闡述；從節能環保要求著手，比較分析高壓鈉燈與LED燈在道路照明中各自特點及節能潛力，進而證明了用LED燈取代高壓鈉燈作為道路照明的可行性和必要性。

 

　　2、高壓鈉燈與LED 燈用于城市道路照明的比較

 

　　目前城市道路照明的光源主要有傳統高壓鈉燈、日光燈等，其中，高壓鈉燈以其光效高、霧穿透能力強等特點，在道路照明中使用量最大。結合我國目前道路照明設計特點，采用高壓鈉燈的道路照明存在以下以下不足：

 

　　（1）燈具直接照射在地面上，并且照度極高，在一些次干道也可以達到401x以上，但是顯然，這種照度屬于過度照明，造成了大量的電能浪費。同時，在相鄰兩個燈具的交叉位置，照度僅僅達到直接照射方向的40% 左右，無法有效滿足照明需求。

 

　　（2）高壓鈉燈的反射器效率僅為50—60%左右，這也就表明在照明中，由將近30—40%的光都照射在了燈具內部，整體效率僅僅達到60%，存在嚴重的浪費現象。

 

　　（3）理論上，高壓鈉燈的壽命可以達到15000小時，但是受電網電壓波動以及運行環境的影響，其使用壽命遠遠無法達到理論壽命，每年燈具的損壞率都超過60%。

 

　　與傳統高壓鈉燈相比，LED 路燈具有如下優勢：

 

　　（1）作為一種半導體元件，理論上，LED燈的有效使用壽命可以達到50000小時，較高壓鈉燈的15000小時遠遠高出。

 

　　（2）與高壓鈉燈相比，LED燈的顯色指數可以達到80以上，相當接近自然光照，在這樣的光照下，人眼的識別功能能夠得到有效發揮，從而保證道路行車安全。

 

　　（3）在路燈開啟時，高壓鈉燈需要一個預熱的過程，其光線從暗到明需要一定的時間，不僅造成了電能的浪費，而且影響了智能化控制的有效開展。而相比之下，LED燈在打開的瞬間就能夠達到最佳光照，不存在所謂的啟動時間，因此能夠實現良好的智能化節能控制。

 

　　（4）從發光機制看，高壓鈉燈采用的是汞蒸汽發光，在光源廢棄后，如果不能有效處理，必然會造成相應的環境污染。LED等采用的是固態照明，不存在對人體有害的物質，是一種綠色環保的光源。

 

　　（5）從光學系統方面分析，高壓鈉燈的光源屬于全向發光，有超過50%的光線需要經反射器反射后才能照射到地面，在反射過程中，必然會損失一部分光線，影響其利用率。LED燈屬于單向發光，光線能夠直接定向照射，因此利用率相對較高。

 

　　（6）在高壓鈉燈中，配光曲線需要由反射器決定，因此存在著很大的局限性；在LED燈中，采用的是分布式光源，通過對各個電光源的有效設計，能夠使得燈具的光源呈現出理想狀態，實現對配光曲線的合理調整，控制光線的分布，在燈具的有效照射范圍內，照度相對比較均勻。

 

　　（7）同時，LED燈擁有更加完善的自動化控制系統，可以根據不同的時段和光照條件，對燈具的亮度進行相應的調整，能夠起到良好的節能效果。

 

　　用LED作為路燈來取代高壓鈉燈，亦存在一些不同觀點，例如，相比高壓鈉燈，LED燈的發光效率較低，照度較差；LED燈的照射過于集中，照射的均勻度相對較差；LED燈的光衰減率較大，使用壽命遠遠無法達到理論壽命等。其實，這些觀點可通過下面的分析予以說明。

 

　　首先是所謂的“發光效率”問題，在當前的技術條件下，LED燈的發光效率的確比不上高壓鈉燈，這是一個不爭的事實，但是高壓鈉燈的光譜集中在黃色區域，其色溫較低，只有2000—2500K，而LED等色溫相對較高，LED 路燈的中性白色溫達4000—5000K，LED的冷白色溫達5000—8000k。同時相比于高壓鈉燈，LED燈具有較高的顯色指數，在實際照明中接近自然光，可以帶給人舒適的感覺。

 

　　其次是“照射均勻度”問題，雖然LED燈的光照相對集中，但是可以通過對其光路的二次設計，能夠使得燈具的光源呈現出理想狀態，實現對配光曲線的合理調整，控制光線的分布，從而實現照度的均勻性。

 

　　然后是“光衰”問題，在實際應用過程中，由于長期處于高溫工作環境中，LED燈的使用壽命會受到相應的影響，在不同結溫時的壽命如圖1所示。可以看出，如果結溫由115℃提升到135℃，則LED 燈的使用壽命會從理論的50000小時降到20000小時。

　　在當前的技術條件下，要想在短時間內提升LED燈的發光效率基本上是不可能的，因此只能通過加強散熱的方式來延長LED燈的使用壽命。當前，在臺灣的一家光炬科技有限公司（LightTorch Technology）中，采用回路熱管（LHP）冷卻技術，實現對LED燈的工作散熱，取得了良好的效果，能夠將LED燈的結溫降低到65℃，在這樣的溫度下，若燈具每天工作12小時，則其光衰小于3%。

 

　　3、LED路燈的照度及節能分析

 

　　在某城市某主干道14 根燈桿上分別安裝了功率400W的某品牌鈉燈和160W的某品牌LED路燈，進行路面照明測試，結果如表1所示。結果表明，用160W LED路燈代替400W高壓鈉燈，照明效果完全可以達到《城市道路照明設計標準》的要求，且LED可以比高壓鈉燈高出很多。表2給出了，LED路燈與高壓鈉燈較為全面的節能效果對比情況。

 

　　4、結語

 

　　綜上，與使用高壓鈉進行燈道路照明比較，采用LED路燈更能節能環保。毫無疑問，隨著科學技術的進步，節能高效光源將不斷涌現，作為道路照明設計人員應不斷創新設計，隨時掌握照明新技術及新設備的運用，始終把節能環保放到工作的首位。