LED照明灯具与高压钠灯照明灯具的比较

LED照明灯具与高压钠灯照明灯具的比较

LED光源作为一种绿色光源进入人们视野的时间并不短暂，小功率LED光源由于其高亮度、低能耗的优势已广泛应用于家庭照明、景观照明等领域；大功率的LED路灯、投光灯由于其日臻成熟的产品开始渐渐引起各方面的关注。

据了解目前港区内绝大多数道路的路灯、以及工厂的投光灯、高杆灯基本采用高压钠灯灯具，仅有少数如远航矿石堆场、联盟国际等新建或改造项目在高杆灯中采用了大功率LED投光灯具。

本次沙龙对大功率LED灯具与高压钠灯就工作原理、技术参数、能效分析、使用寿命、经济性、结构及维修、电能质量等方面做一个综合比较，为港区内新建或改造项目对大功率光源的选择提供一些参考。

1、 关于发光原理的比较

LED灯的发光原理： LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是由Ⅲ—Ⅳ族化合物制成，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，半导体晶片由三部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。基于此发光原理，其通电后响应速度很快，可立即点亮。

高压钠灯的发光原理： 高压钠灯是利用通电后，电弧管两端电极之间产生电弧，由于电弧的高温作用使管内的钠汞齐受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气，阴极发射的电子在向阳极运动过程中，撞击放电物质的原子，使其获得能量产生电离或激发，然后由激发态回复到基态；或由电离态变为激发态，再回到基态无限循环，此时，多余的能量以光辐射的形式释放，便产生了光。基于此发光原理，高压钠灯通电后需要2-3分钟才能完全点亮。 2、光通量、光效分析

查相关产品样本得知400WLED灯具光通量约为45000lm，400W高压钠灯光通量约为48000lm，1000W高压钠灯光通量约为120000lm。但在实际使用中，如远航中部堆场项目业主与设计对高杆灯使用了400WLED灯具代替了传统1000W钠灯灯具，一些LED厂商在宣传产品的时候也介绍说路灯250W钠灯可用100WLED灯替代，达到节能的效果。这种说法是否正确呢，通过查阅产品样本以及其他文献了解到：

从结构上看，LED灯是半空间发光属于面光源，发光面为单一的方向，光通量损失小，光源利用率高，一般可达80%以上；高压钠灯是全空间发光的光源属于点光源，是360度发光，实际上应用到照射方向上的光很少，大约只有30%左右。所以高压钠灯必须通过灯具内的反射罩将非照射方向上的光反射，以实现更高光的利用的目的，由于灯具的设计和成本问题,普通钠灯灯具效率只有40-45%。 400WLED灯具按光源利用率80%考虑，实际光通量则约为36000lm，则该灯具实际光效为90lm/W；1000W高压钠灯按光源利用率40%考虑，实际光通量则约为48000lm，则该灯实际光效为48lm/W。

通过以上分析对比得出的最终光效值，我们可以发现400W LED灯具的光效是1000W高压钠光效的1.9倍。所以LED灯具基本可替代大于两倍同功率的高压钠灯，但查阅其他资料发现，一些高压钠灯企业也在专注于提高自己产品的光源利用率，如哈工大400W钠灯具通过光反射板材质的不同宣称可以达到1000W钠灯的照明效果(已在二、四公司、集装箱、太

平洋有过应用业绩)，采用美国科瑞光珠产品的400WLED灯具光效最高可达120lm/w，已在远航矿石堆场使用。因此在日后项目中，应根据设计对技术参数的要求，结合使用环境、投资、维修等因素以及实际使用效果来选择最具性价比的一款。 3、 光色分析

高压钠灯的相关色温(Tcp)为2100K左右，属暖色温，其显色指数(Ra)只有23~25，显色性低；而LED路灯现在使用的色温多大于3500K，属冷色温，较好的产品，其Ra 可达70~80，显色性好。对于人行道、商业步行街、居住小区等道路，LED的显色性优于钠灯，分辨人的状况更清晰，较有优势。

作为机动车行驶的快速道、主干道，偏黄色光的钠灯波长比偏白光LED灯的长，波长越长，光的穿透能力越强，从而能更好的实现照明，对看清前方90~160m左右距离路面状况，效果比白色光略优，特别是对有雾、多尘的空气条件下，钠灯较有优势。 4、 使用寿命分析

比较使用寿命应立足于整灯寿命。高压钠灯包括光源、电器附件(主要是镇流器、触发器)和灯具，钠灯用于路灯、投光灯光源寿命为2万小时，节能型电感镇流器一般寿命会超过10年，灯具也是如此。而LED灯具的使用寿命厂家宣称可长达5万小时，查找资料了解到主要指的是LED芯片寿命很长，但是其也与封装后的温度，散热等诸多因素关系极大，另外还有驱动电路装置的电子元器件寿命问题，如电容器往往只有8000h至10000h。因此LED灯具整体上寿命要优于钠灯，但不排除电子元器件损坏的问题。

另外一点，钠灯在工作状态下，灯具腔体内的温度要超过150度，而LED灯温度是高压钠灯的30%，在非工作状态下因为负压回吸进灯具非常多的灰尘和昆虫，大大影响钠灯的出光效果与寿命。这一点LED灯具要比钠灯稳定许多。 5、经济性分析

以普通1000W高压钠灯与400WLED灯具价格为例，钠灯每套约为2000元；LED灯具每套约为8500元左右。就现状而言，LED灯具明显太贵，价格高达4倍之多。功率差别上节省的电费不足以弥补在使用寿命之内投资的差价。造成价格较高的原因主要是目前国内生产大功率LED灯具的厂商其核心部件芯片均为原装进口产品，以美国科瑞、普瑞等知名度较高的LED企业为主，然而国产大功率LED芯片封装能力不足，水平参差不齐，目前业主一般不会选用国产芯片的LED产品。但是放眼LED发展趋势来看，现在的价格已经比前几年有很大的下浮，降价应该是大势所需。 6、 结构与维修

LED的灯具一般颗粒感都比较明显，且其发光位置比较集中。所以LED需要在均光上面做更好的设计，提高眼睛的舒适度。再有就是很多产品都会做LED调光设计，以节约能源。目前，大部分厂商设计生产的LED路灯自重极重，往往都超过10公斤。这样大的自重往往会使灯杆不胜负荷，降低了其抗风能力。但另一方面， LED属于冷光源，抗震性好，运输便捷。

钠灯的维护性能更好，灯具只要擦洗，不必更换，镇流器很少更换，光源2-3年更换一次，也很方便。而LED灯具涉及导热管、散热器、电源装置等，发生元器件、组件损坏的可能性较大，维修更换也有困难，很可能要整体更换灯具，费用较高，还有待今后解决。LED路灯标准多为行业及地方标准，国家标准尚不完善，对招标、订购，对使用、维护都不利。 7、 节能与环保

LED灯高效节能，超低功耗。白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4，高压钠灯的一半。并且LED灯的光源不含有害金属汞。高压钠灯光源中含金属汞、金属钠（通电后变成汞蒸气和钠蒸气），寿命短（相对于LED来讲），后续废品处理对环境污染大。 8、 电能质量分析

通过沙龙交流，评委建议补充LED灯具在谐波及功率因数方面与钠灯对比的数据。通过查阅文献了解对用电设备谐波进行分析与评估确实十分必要，根据最新电能质量国标，对

产品 电压V 电流A 功率W 功率因数 2次% 3次% 5次% 7次% THD% 404.7 287.8 141.9 0.843 0.443 0.999 0.1 0.13 0.7 9.4 17.5 2.8 6.7 3.4 1.9 6.4 5 0.5 22.7 14.1 4.1 钠灯（带电容补偿） 218.5 2.214 钠灯（无电容补偿） 216.8 3.019 LED灯 221.5 0.643 400W钠灯以及135W LED灯的电能质量通过分析仪测量结果如下：

取最具代表性的2,3,5,7次谐波以及总的畸变率进行分析对比，根据GB/T 14549-1993《电能质量 公用电网谐波》可以看出钠灯的总畸变率大于国标规定5%限制，而LED灯小于5%，符合国家标准。因此LED灯在电能质量方面要优于钠灯。

总结：随着时代的发展、科技的进步，大功率LED照明的前景广阔。LED灯最大的优势在于节能环保、寿命长，其他不足的地方需要不断的去完善与改进。

目前，在投资允许的情况下LED照明可以很好地应用于堆场、码头等生产作业区；若将LED照明推广到路灯的使用中，考虑到投资、光透性、维修保养等方面，此做法仍需谨慎。我认为从推广路灯使用上可从小功率LED路灯应用于支路、厂区道路照明开始，再发展到干道，大功率路灯，逐步推进。不论用什么光源、灯具，都应符合《城市道路照明设计标准》(CJJ45-2006)中对亮度、照度、均匀度及其他质量指标的要求。

我们在选择LED产品时不能轻信厂家的宣传，应结合实际使用效果，坚持实事求是，坚持照明质量、照度水平，坚持技术与经济结合，适用与节能环保结合的原则。不轻言“取代”什么光源，应该经过几年或若干年努力，不断完善自身，以求在道路照明中成为一种优质、高效的新型光源、灯具，供用户选择。让用户说话，让使用效果去评价。