高效光源在道路及景观照明中的应用

   长期以来，国内道路照明光源由高压汞灯和高压钠灯一统天下，部分还用白炽灯。这一方面与经济发展水平有关，另一方面也受限于照明行业的产品与技术水平。但近几年来，随着电光源生产技术的发展和圈内经济水平的提高，越来越多的高效光源在城市照明领域得到广泛应用，并取得了很好的效果。

    一、光源的效率

    光源的效率，即光效，指光源每消耗单位电能所发出的光通量，单位是lm/W。光效是道路和市政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100lm/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的工艺日新月异，光效越来越高，功率越做越大，已经开始应用于景观照明，相信不久将直接用于道路照明，事实上，在国外已经有试验成功的道路。可用于城市照明的部分光源特性见下表。

    城市照明光源的特性

    光源类型型号功率（W）光通量（lm）效率（lm/Ｗ）色温（K）显色指数平均寿命（h）

    白炽灯A80 200W200310015.528001002000

    卤素灯500 T3 E405001025020.532001003000

    荧光灯TLD36W/54362500696200758000

    节能荧光灯PLE-C23W231350592700828000

    高压汞灯HPL-N250W250127005141004012000

    高压钠灯SON-T PLUS 250W2503200012819502528000

    低压钠灯SOX 180W18033000183--18000

    金属卤化物灯HPI-T250W25017000684600658000

    陶瓷金属卤化物灯CDM蠺150W150135009030008520000

    无极灯QL85W8560007138508060000

    LED（单个）White Luxeon III2.4156656500-50000

    LED（单个）Green Luxeon III2.415364--50000

    从上表可见，适合用于道路和市政景观照明的光源品种已远远超出以前的汞灯、钠灯、白炽灯“老三篇”，而且，即使同样是高压钠灯，现在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，而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3cd/m2）的中间视觉与日常高于3cd/m2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（上表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。 实际上由于道路照明的巨大容量和其在能源消耗中所占的比重，任何新光源的出现或现有光源效率的提高，都会引起照明设计人员将其付诸应用的兴趣。二、高效光源在道路及景观照明中的应用 不同的高效光源，因其自身的特点，各具优势。因此在具体应用之中，设计人员应用其所长，避其所短，量材适用，在不同的场合，根据具体需求，选用恰当的光源来达到最佳的照明效果。以下是一些在道路及景观照明中应用较为广泛的高效光源。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，国外偶尔能见到在小区路灯中的应用，国内目前较难遇到。在近年来兴起的城市景观照明中，荧光灯的运用较为广泛，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居多，颜色也较丰富。

    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发光效率的一种光源。发光效率为40～60lm/W，其优点是发光效率较高，寿命长，可靠性高，其缺点是显色性差，目前主要用在道路照明得到运用，在国内，主干道因路幅宽度的增加，汞灯运用越来越少，一般使用在次干道或小区道路，但在日本，因为汞灯的价格优势，常常可以在主干道上看到。汞灯在景观照明中运用较少，但高压汞灯虽然显色指数不及金卤灯，与后者相比，其对绿色植物的照明，颜色偏绿，因此在景观植物的照明中，也经常可以看到采用高压汞灯作光源的投光灯或地埋灯。

    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。低压钠灯是照明电光源中发光效率最高（可达200lm/W）的一种光源，一般适用于道路、高架桥、隧道和交叉路口等对显色性要求不高的地方。因其显色性能差和寿命较短的关系，应用远不及高压纳灯。高压钠灯是一种高发光率（可达130lm/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。在景观照明尤其建筑物的泛光照明中，高压钠灯也是最常用的光源之一。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它光源可替代。4. 金属卤化物灯 金卤灯是上世纪中期在高压汞灯基础上发展起来的新型光源。金卤灯光效高，寿命长，显色性好，特别是陶瓷金卤灯，品质更为优良。缺点是价格较高。金卤灯在道路照明中的应用正在逐步增加，其在景观照明中则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。

    5. LED LED(Light Emitting Diode)，又称发光二极管，它们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。LED的优点是，发光效率高、耗电量少、使用寿命长、耐震动，响应速度快。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。以前多用于家用电器的指示灯、交通信号灯、汽车后灯、显示屏等等。近年来，因其寿命长，养护工作量小；耗电量小，节约能源；方向性较好，避免光污染；体积小，便于隐藏灯具；响应速度快，便于控制变化等特点，在景观照明中得到非常广泛的运用，从点光源、美耐灯带到数码光管，地埋灯、投光灯几乎涉及传统光源的所有领域。在道路照明中也有应用，在澳大利亚有一道路照明的工程实例，因其价格昂贵以及功率的限制，目前使用范围较少。LED因其节能省电的特点，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。

    参考文献

    1. 朱小清主编，照明技术手册，北京：机械工业出版社，20032.