LED与HID路灯的比较研究

发布时间：2018-04-25 05:18

本文选题：高压钠灯 + 陶瓷金卤灯　；参考：《复旦大学》2014年硕士论文

【摘要】：随着固体照明光源的快速发展,LED作为路灯的潜力逐渐显现出来,而高强度气体放电灯(HID)作为成熟的路灯光源还在道路照明中占据着主流地位。但HID光效较低、调光困难、照度维持率低等缺点成为了制约道路照明质量的瓶颈。日益繁忙的交通却对道路照明质量却提出了越来越高的要求,所以一种高光效、高照度维持率、易调光、长寿命的路灯就显得十分必要,LED路灯应运而生。但是近年有不少地方用不成熟的LED路灯替换传统HID路灯,造成道路照明质量下降严重,没有达到设计要求。所以系统地比较研究LED路灯和传统HID路灯的优缺点,并深入地解释其原因,为LED替代HID路灯提供定量依据,就非常必要。为了系统地研究LED路灯和HID路灯(包括高压钠灯和金卤灯)的工作特性和照明效果,本课题采用了100 W LED路灯,140 W陶瓷金卤灯路灯和250 W高压钠灯路灯作为研究对象,分别进行了12000 h的道路照明效果测试和4000 h的室内光电参数测试及计算机模拟分析,以期全面分析比较各种路灯的特点,对未来的路灯和道路照明的改进提出建议。第一章介绍了本课题的研究背景,详细分析了道路照明的基本概况,并指出研究的必要性。总结了影响道路照明质量的主要评价指标、道路照明的节能方法、目前在道路照明中存在的各类误区,以及今后道路照明的发展方向。介绍了本课题使用的研究方法,提出了本研究的创新点。第二章详细介绍了对各类路灯的道路实地测试实验和结果。先说明了道路测试的基本概况,包括路灯的安装及测试方式,测试设备,及使用到的实验术语等：再介绍了各时间段的测试结果,然后分别对各项测试数据进行了评价；最后分析了其在道路照明中所起到的作用及对于道路照明质量的影响。在燃点到12000 h后,LED路灯的照度维持率高达86.4%,而同期的IIPS路灯仅为74.5%,高路面照度维持率意味着该路灯维护更少,成本更低。这使得在道路照明设计初始,就可以选择功率更低的路灯来进行安装,从而降低道路的照明功率密度。在亮度照度比方面,LED高出CDM路灯13%,高出HPS路灯30%,意味着LED路灯在保证行人和非机动车驾驶员的视觉环境水平下,能够为机动车驾驶员提供更好的视觉环境。第三章介绍了对各类路灯光电参数的实验室测试。先说明了测试方法、测试参数和测试设备等；再介绍了不同燃点时间后的光电参数测试结果；然后分别对各项测试数据进行了评价,分析了其在道路照明中所起到的作用及对于道路照明质量的影响；最后重点讨论了各类路灯配光曲线的特点。功率测试上,CDM的实际运行功率要比额定功率大10%,而HPS则要大16%,而LED实际运行时的功率就是其额定功率,说明在实际道路使用时,CDM和HPS的用电量要比计算的大,而LED则基本不变。显色指数方面,LED的最好,意味着在该路灯照明下,对于色彩的差别更容易分辨,从而可以提高视觉辨识效果。LED的光衰是最小的,10000 h才衰减不到10%,光通维持率依然高达91.6%,而同期的HPS衰减达30%之多,其光通维持率不到70%。这说明LED能够在寿命期间内持续地高效率发光,产生节能环保的效果；而HPS则在寿命期内的效率持续下降,节能效果越来越不明显。第四章对着重讨论了道路照明中十分重要的眩光问题,并提出了测量道路照明眩光的三种方法：计算法、照度测量法和亮度测量法。并使用这三种方法对本课题中的各类路灯进行了计算与测量,分析了个路灯的眩光情况,表明LED路灯的眩光比HID路灯严重。最后使用测得的配光曲线,计算机模拟分析各类路灯的特性参数,并与上文的实测结果做对比分析,表明LED路灯在更宽阔的道路上面配光更加均匀,各项参数相对HID更加有优势。第五章对本课题的研究作了总结。LED路灯与HID路灯相比,在光效、照度维持率、光通维持率、功率因数、寿命和亮度照度比等方面有着明显的优势和进一步提高的潜力。但是LED的眩光比传统路灯更高,是需要进一步改进的地方。总的来说,LED路灯是一种十分有前景的路灯,对未来道路照明质量的提高,和道路能耗的降低,将会起到非常重要的作用。
[Abstract]:With the rapid development of solid - state light source , the potential of LED as street lamp emerges gradually , and high intensity gas discharge lamp ( HID ) plays a dominant role in road lighting .
The illumination maintenance of LED street lamps is up to 86.4 % , and the maintenance rate of high road surface illumination means that the street lamp has less maintenance and lower cost . This makes it possible to provide better visual environment for the driver of motor vehicle under the condition of ensuring the visual environment of pedestrians and non - motor vehicle drivers .
The results of photoelectric parameter test after different burning time are introduced .
Then each test data is evaluated , its role in road lighting and the effect on road lighting quality are analyzed .
At last , the characteristic of light distribution curve of various street lamps is discussed . In power test , the actual operating power of the CDM is 10 % higher than the rated power , while the power of the LED is 16 % higher than the rated power , and the power of the LED is more than 10 % when the actual road is used . The light attenuation of the LED is not less than 10 % , and the light - pass maintenance rate is still up to 91.6 % , and the light - pass maintenance rate is less than 70 % . This indicates that the LED can continuously and efficiently emit light during the lifetime , and produce the effect of energy - saving and environmental protection .
The results show that the LED street lamp is more uniform in light efficiency , illuminance maintaining rate , light flux maintenance rate , power factor , life span and brightness illuminance ratio . The LED street lamp is a promising street lamp , which can play a very important role in improving the quality of road lighting and lowering the energy consumption of road .

【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM923.3

【参考文献】