近年,城市照明采用高压钠灯以确保较高的照度以及较低的能耗,而对于重点区域或需要柔光照射的地方,则会选用水银或者金卤灯:前者的效能较低(鉴于此,欧洲市场近日已禁止该灯具的使用),后者则在使用寿命、色彩变化和维修方面存在不少问题。目前,LED 技术似乎已成为解决白光高显色性和高能效的唯一方法。而且 LED 的快速发展使其在长寿命、色彩稳定性和能效方面比金卤灯的表现更为卓越。
这两种技术差异明显,而且各有支持者与反对者,因此需小心对待。下文将在不涉及运营成本的情况下分析其具体差异。
金属卤素灯照明设备
最新一代金卤灯的平均能效超过110流明/瓦,使其可以与钠灯相媲美。与城市所使用的 LED 相比,即便是色温较低的暖色光,金卤灯光谱的连续性都比 LED 更好,效能也更高,另外还可以营造更令人舒适的灯光氛围,特别是在行人专区。
金卤灯在使用寿命和色衰(尤其在调光方面)方面有着显著的优势,但是对光通量的急剧减少却非常敏感。然而,目前,所有制造商生产的金卤灯产品的储存寿命已可媲美传统高压钠灯,当在一定范围,调暗灯光时,可使用电子镇流器将色差降到最低。此处应用的一个重要元素就是光学系统。金卤灯的灯芯极为紧凑小巧(在光学开发阶段,几乎与点光源相差无几):这使得人们可以通过开发出更小的反射体,从而对灯具发出的光束进行精确地控制。结合高性能光学部件的优秀设计封装在拥有纯净玻璃屏的未经氧化处理的铝器中,从而使金卤灯表现出极高的光学性能(设备效能超过85lm/w)。
此举在光学领域取得的小小成就,使得紧凑设备的开发成为可能。乍一看,该方案似乎不是很重要,但是如果我们将其与传统设备进行比较就会发现,它在生产过程中使用较少的材料。这也意味着,每次可以运输的产品数量将多一倍,同时将对环境的危害显著降低。
我们探讨一下该技术的劣势:金卤灯价格较贵。为了维持最佳光通量与色彩质量,这些灯具最少每隔两年就应当更换一次,同时电子镇流器的使用为系统埋下隐患,从而使其与同类产品相比更容易受金属钠的影响。此外,为了避免色彩变化和性能退化给人带来的不良影响,电流的波动还不能超出一定的范围。
LED 照明设备
LED照明设备在不断地完善与改进。高效能 LED 模块的寿命超过60, 000小时。以点光源为基础的光学器件,使得人们可对灯光进行精确地控制,因此,其光学性能要高于它的实际表现。
目前为止,LED 技术是唯一一个可在外部使用指令式系统的光源(通过瞬时控制电源开关),并且几乎可以在从关闭到100%输出之间,对光通量的输出大小进行控制。随着 LED 技术进步带来的更加高效和性能更优的 LED 灯具,电源系统的缺陷也逐步暴露出来,这也是我们一段时间以来一直在探讨的问题。 在电网出现异常,尤其是在Class 2电源系统中(如今是意大利的现行标准)都会出现这样的问题。诸多制造商现今正竞相为电子镇流器装配各种各样的保护装置-尽管,就此来讲,无论站在监督管理还是制造商的角度,都缺少了一个设计指引。
重返探讨主题-白光灯。低色温暖光灯的效能要低于中性光和冷光灯。LED 灯在色彩配置方面也同样存在着问题,特别是在色彩的长期稳定性方面,即便是同一批次生产的产品之间也存在着色彩上的差别。这两个问题与 LED 灯的质量密切相关同时也影响着所用材料的成本。次级的有机玻璃镜片可能会影响 LED 灯所发出的光通量,并因此降低照明设备的性能。追求最廉价的技术,除了会加剧所有这些问题,并有可能会节约部分成本之外,没有任何的作用
运营分析:金属卤化物技术和 LED 技术的对比
我们选择一个功能性的应用实例来比较这两种照明产品。该项目是一条宽6.5米的道路,交通高峰期会极其拥堵(如图3)
无论在性能还是效能方面,这两种设备在当下的市场上都被认为是最优秀照明产品的代表,下表是其在安装和能耗方面的对比(如图4)。
在维护方面,金属卤化物照明设备每隔两年就必须进行一次更换,以确保能够维持稳定的水准和最佳的视觉性能。因此在装上替换灯具之后,玻璃防护罩也需要擦拭干净。金属卤素灯使用的是电能,就能量转换而言,它能够提供最佳的发光效率,但是在易损坏程度和使用寿命方面,则与 LED 镇流器不相上下。光通量减少的可能性是相同的,金属卤化物照明设备可以在低功率环境中使用(以每年照明总小时数来算,平均可以减少20%,LED 装置则减少30%)。
有人认为,LED 模块可以在使用了60, 000小时后再进行更新替换,因此使用 LED 设备花费的成本可能会比使用金属卤化物设备少。
总体拥有成本分析结果
在总体拥有成本分析中可看到(如图5),这两种设备之间存在的差异比较小(特别是在使用了更新数值的图表中)。这意味着,两种照明设备在性能和运维成本方面处于同等水平。
如果考虑到之前 LED 技术所拥有的效能较低,而成本却比较高,我们就会很清楚地发现,意大利一直在市场上极力推广一项目前还不具有竞争力的技术。在其他国家,如英国,最近才刚开始考虑 LED 照明方案,甚至在今天,他们还继续使用放电灯为城市地区提供白光照明。