氙气路灯与传统高压钠灯以及其他灯具对比的优势和特点 2013,29期,林荣.docx

氙气路灯与传统高压钠灯以及其他灯具对比的优势和特点
2013第29期
林荣
背景分析
随着经济的不断发展，能源危机日异加剧，如何缓解能源危机和减少温室气体的排
放，已经是各国急需解决的世纪课题。为此，国家倡导“节能减排、低碳经济”政策，
明确规定“十二五”期间各单位 GDP 能耗指标，建设部颁布我国《城市绿色照明工程规
划纲要》，对城市公共照明的节能目标提出了明确要求。我国照明约占整个照明用电量
的 30%，且能源浪费严重，照明系统升级已成为迫切需要解决的问题。 为加快推行合同能源管理，促进节能服务产业发展，根据《国务院办公厅转发发展
改革委等部门关于加快推行合同能源管理促进节能服务产业发展意见的通知》（国办发
201025 号）以及国务院国发【2006】28 号“关于加强节能工作的决定”，国发【2011】
26 号关于《国务院关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》的有关节能精
神，国家不但将节能减排放在重要位置，而且将其列入政绩指标，将能源节约责任和实
际效果纳入各级政府目标责任制和干部考核体系中，“十二五”期间要求单位生产总值
能耗下降 16%、减少碳排放 10%，已成为省政府给各市下达的约束性降耗任务。
传统城市照明存在的问题，综合如下：
1、 以老式高压钠灯为主流的照明设备，耗能严重，光效低。
2、 高压钠灯的效率很低（功率因数为 0.7 左右），加上镇流器无功损耗和功率补偿等
因素，单盏路灯的实际耗能在都要增加额定功率的 0.35 倍以上，譬如，400 瓦和 250
瓦的高压钠灯的实际功率为 540 瓦和 320 瓦左右，耗能严重，比新型高压 HID 氙气
照明多耗能 2 倍以上。
3、 高压钠灯为传统的黄光照明，人的肉眼识别率低，对交通的安全性没有足够的保障。
另外，黄光对城市的安全监控的色温支持差，不能够提供足够清晰光色支持。
4、 高压钠灯有效寿命短，理论上为 6000 小时，但实际为 3000-4000 小时，寿命太短，
给路灯维护增加了材料成本和人工成本。
5、 高压钠灯对电压的要求较高(±5％)，以现阶段市政照明供电电压来说，220V 的波
动性较大，这样也间接影响高压钠灯的使用寿命和线路的使用寿命，增加了相关的
维护费用。
6、 高压钠灯衰减大。因为衰减的问题，高压钠灯的照度已经满足不了道路出行的需求。
7、 高压钠灯存在钠泄露污染和回收污染等问题。
结合国家节能减排政策的深入落实，传统照明的升级换代已经在全国范围内全面展
开，新型高压 HID 氙气照明由于具有高效节能、绿色环保、长寿命、衰减小、显色指数
高等传统照明无可比拟的优势，已成燎原之势在全国迅猛推广，新型高压 HID 氙气照明
产业也成为各城市、开发区的竞相大力扶持和重点发展的新兴产业。
户外道路照明上采用传统高压钠灯进行照明，造成能耗高、光衰严重、照度不足、
亮度不均匀等不理想情况。

氙气路灯的优势以及与其他光源的对比

氙灯的光谱最为接近日光光谱，是目前显色性最好的电光源，它可以使黑夜变为白
昼。被人们称为人造小太阳。广泛应用于高品质照明，植物生长光源，仪器仪表等。
氙灯的光色丰富，符合人眼视觉感受，不易导致人眼视觉疲劳，大大提高人们的生
产、生活和娱乐活动质量。使人们在黑夜里拥有高品质的照明。
氙灯光源的有效光效高，光污染小。随着人们生活水平的提高，光污染越来越受到
人们的关注，因此切实减少光污染具有重要的现实意义。
氙气光源路灯具有显著的节能效果。紧密符合《国民经济和社会发展第十二个五年
规划纲要》关于“单位国内生产总值能源消耗降低（20%）”的约束性指标的要求。氙
气灯光源被山东省政府“智慧城市”项目指定用配套光源。
因此，无论从节能的角度，还是从减少光污染的角度，采用氙气灯作为光源的路灯、
景观灯、厂房用灯等都称得上是绿色光源。
氙气灯的优势：
1、氙灯的光谱最为接近日光光谱，是目前显色性最好的点光源，可以使光照范围内不
产生色差。可以满足色彩对比要求较高的生产企业，而且显色性好，人的肉眼疲劳
度降低，可以使户外监控更清晰明了。

2、以下图片可以比较直观的了解什么是光源的显色性，就是光源使实物呈现其本来色
彩的能力。太阳显色性为 100，氙灯为 90 以上，是所有光源里面显色性最好的，所
以称其为高品质光源（现在氙灯是大学实验室或是科研机构试验用光源）。
如下图片可看出，氙灯的显色性明显优于钠灯和 LED 灯。

高显色性光源可以使高压钠灯所无法呈现的死角清晰的显现出来，以提供更加安
全舒适的交通照明。

3、氙灯的光色丰富，符合人眼视觉感受，不易导致人眼视觉疲劳，大大提高人们的生
产、生活和娱乐活动质量，使人们在黑夜里拥有高品质的照明。
4、氙灯光源的有效光效高，光污染小。测试光效达 110Lm/W，有效光效可达 120Lm/W，
高于现有其他光源，所以其节能效果和优势明显，而且废弃后不产生任何污染。目前 LED、
高压钠灯废弃后产生的污染已经引起国家相关部门的注意。
三类主流光源有效光效对比图（此图说明同样功率下氙灯更亮！）

注：为中间视觉下的有效光效
发光效率指每瓦电量所能发出（仪表在全光谱下测量）的光通量，有效光效是人眼
识别的光效。钠灯光污染严重，50%的光为无用光，不能为人眼所用，所以有效光效低。
有效光效越高，光源越节能，氙灯的测试光效达 110Lm/W，有效光效超过 120Lm/W。

如下图在明视觉状态下，人眼对波长为 555nm 的黄绿光最敏感，在暗视觉环境下，
人眼对波长为507nm的蓝绿光最敏感。道路照明属于中间视觉，两种视觉细胞同时工作，
对波长为 507~555nm 范围的绿光最敏感，具体峰值波长取决于亮度值。如果照明光源光
谱与敏感波长一致，则视觉效率最高。所以，在道路照明亮度环境下，希望照明光源的
光谱在 480~580nm 之间要丰富。氙气灯在此光谱接近太阳光谱，如下图，使用氙气灯取
代高压钠灯用作道路照明光源将是最经济高效的光源。

4、氙气光源路灯具有显著的节能效果。HID 氙灯具有发光效率高的显著优势，在达
到同等光照度的情况下，氙气路灯可以比高压钠灯、普通金卤灯节能 70%以上。在要求
达到同等光照度下，我们一般用 150W 氙灯代替 400W 高压钠灯、75W 氙灯代替 250W 高压
钠灯。150W 氙气灯的实际全部输入功率为 157W，400W 高压钠灯的实际全部输入功率为
530W 以上，节能率大家一算便知。
5、氙气灯具有光衰系数小的特点。目前节能照明设备中，LED 灯和氙气灯具有显著
的节能成效，但大功率 LED 有个致命的缺陷-----光衰非常大，使用 1-2 年光照度就下
降 50%以上，而氙气灯光衰非常小，年光衰不足 5%，所以可以替代 LED 成为新型照明的
重点绿色光源。
6、氙气灯支持热启动，可以持续多次热启动。目前的钠灯、金卤灯等都不支持热
启动，需要双电路保护或者 UPS 保护，使用成本比较高。
7、氙气灯成本低。在同等节能照明设备中，他比 LED 成本能缩小 50%以上，具有更
广的推广空间。
8、氙气灯典型寿命长。光源光衰到 50%视为寿命终结，LED 灯因解决不了散热问题
而影响了荧光粉发光效率，光衰非常大，从而直接影响其寿命，使用 1-2 年光照度就下
降 50%以上。节能灯因发光面大温度低，对其寿命影响小。氙灯典型寿命超过普通灯具
的 3 倍，高压钠灯的寿命在 6000 小时左右，而氙气灯的灯管寿命可达 20000 小时以上，
镇流器（3 万小时 3%失效率）寿命可达 5-8 年。
9、150W 氙气灯瞬间启动功率为 30W 左右，然后慢慢升至额定功率，对项目建设中的线
材要求非常低，造价大约在 10 元/米。而 400W 的高压钠灯的瞬间启动功率可达 2000W
以上，对线材要求非常高，一般要求为 72 立方以上的，造价大约在 80 元/米。这样一
个 12 米的灯杆，用氙气灯仅线材一项可以节省（80-10）*12*2=1680 元。
10、氙气灯和高压钠灯、金卤灯的灯口是同一标准（E40），镇流器属于压线设计，所以更换起来方便，适合所有的灯具。
11、几种主流光源的对比

特别说明: 数据来自台达 Delta，陶瓷金卤灯来自 GE，氙灯来自德州三和电器 SECOING®|简能 氙灯，节能灯来自市场 调查。 说明： 【1】有效光效:中间视觉下的有效光效
【2】系统典型寿命：光源本体发光光衰至初始光通量的 50%。
【3】新型应用，厂家千差万别，质量参差不齐，无从统计。LED 的光衰问题始终是目前难以解决的瓶颈问题。 备注： （1） 从发光原理上看，气体放电灯始终是大功率（100W 以上）照明的发展方向。从照明行业的三大主要生产 厂商（philips，GE,OSROM）的战略发展可以看出。
（2） 显色性：显色性表示光线使物体呈现其本来色彩的能力；太阳光是 100，氙灯是目前人造光源中显色性 最好的光源，发明初期至现在始终是高端物理实验室试验用光源。显色性好，可以使在此光线下工作的 人员几乎不产生视觉疲劳。达到照明环境的最理想状态。
（3） 穿透性：此处有两层含义，一个透雾性，一个远距离投射能力。目前相对较好透雾光线的光色为黄色 （钠灯），但是钠灯也因此产生了大量的光污染；氙灯拥有最接近阳光的光谱所以其投射能力和透雾性 能都很优异，最常见的氙灯应用在汽车前照大灯上，投射有效距离可达 100 米以上，可见光线穿透性能 十分良好；金卤灯此方面性能相对氙灯要差 30%左右，LED 和节能灯由于光线均呈现乳白柔色光线，所 以其穿透性是最差的。
（4） 发光效率：发光效率指每 W 电量所能发出的光通量（全光谱下）的多少，光效越高说明光源越节能。 由数据可看出氙灯的光效已经达 110Lm，目前品质最好的节能灯可达到 80~85。LED 的初始光效也不 低，但是维持率很低（即光衰减很大），可在系统典型寿命中看到解释。
（5） 有效光效：通俗意义上讲有效光效和发光光效的区别一个是人眼识别的光效，一个是仪器测试的光效。 当然对于人眼的所用到的照明来说有效光效才是我们应该注重讨论。此处产生黄光的钠灯的有效光效 降低的如此严重正是由于其光污染严重，50%光线都为无用光线，不能为人眼所用。氙灯、金卤灯等 其他可将色温调高的白色光源，光效集中为人眼可视范围内的量较大，所以有效光效修正后会高。具 体可以数值看出高低。
（6） 系统典型寿命和发光体寿命：这是两个概念。解释这个概念首先介绍光衰这个概念，光衰指发光体初始 光通量在工作状态中的降低率。如果一个光源的光衰达到 50%就视为光源失效，寿命终结。目前 LED 均 为蓝光 LED，必须利用荧光粉才能发出白光，由于 LED 始终解决不了其散热问题，而荧光粉耐温又很低， 这就直接影响了其寿命；在散热不好的情况下高温很快会使荧光粉失效 ，从而导致 LED 灯体发光效率 急剧降低，寿命终结。那为什么节能灯同样是用荧光粉光衰却没有那么严重？因为节能灯的灯光发光面 积很大，温度相对来说要低的多，所以不会像 LED 产生很大的温度影响而导致严重影响寿命。

在现有光源的对比中，氙气路灯有这比较大的优势。从成本，对于传统路灯的改造的简易性（不用改变原有的设计直接更换灯泡和镇流器就好），发光效率，显色性等等方面都有自己的优势。在对于对传统高压钠灯，金卤灯的改造过程中实际上载同等的照度条件下，氙气路灯能够节能60%左右。氙气路灯可以说是现在对于传统路灯改造最好的选择。