Введение

С момента использования уличных фонарей в 1879 году развитие технологий уличного освещения пережило почти 150 лет развития. Оно стало свидетелем эволюции различных источников света от газа до ламп накаливания, люминесцентных ламп, натриевых ламп высокого давления, металлогалогенных ламп и даже светодиодов. Каждое применение этих технологий источников света значительно способствовало развитию технологий уличного освещения ( Нажмите здесь, чтобы изучить различные области применения светодиодного освещения ), принося более яркую, безопасную и энергосберегающую среду освещения на городских дорогах в ночное время.

История уличных фонарей на угольном газе восходит к концу 18 века. Некоторые районы Лондона, Англия, начали использовать газ для освещения улиц. К 1879 году Эдисон успешно установил углеродные нити в лампочки, создав лампы накаливания, которые успешно использовались в уличных фонарях. В 1938 году Иман изобрел люминесцентную лампу и начал заменять лампы накаливания, но о ее применении в уличных фонарях сообщалось редко. Натриевые лампы высокого давления были разработаны компанией General Electric Company и начали широко использоваться в уличном освещении в 1960-х годах. В то время натриевые лампы высокого давления широко использовались в области уличного освещения и других осветительных приборов благодаря своим преимуществам, таким как высокая световая отдача, низкий уровень затухания света, длительный срок службы, низкая стоимость и простота обслуживания. Галогенные лампы (также известные как металлогалогенные лампы) появились после натриевых ламп высокого давления. По сравнению с натриевыми лампами высокого давления металлогалогенные лампы имеют преимущества опциональной коррелятивной цветовой температуры и хорошей цветопередачи, поэтому они в определенной степени использовались в уличном освещении. Однако по сравнению с натриевыми лампами высокого давления их стоимость выше, что ограничивает их применение в дорожном освещении. Напротив, их больше используют в местах, где требуется более высокое качество освещения (например, стадионы, спортивное освещение и другое коммерческое освещение).

Основные параметры, касающиеся светотехники

Эффективность света

Эффективность источника света в преобразовании электрической энергии в видимый свет, то есть световой поток, излучаемый источником света на каждый ватт электрической энергии, потребляемой источником света. Поэтому он выражается в люменах/ватт или лм/Вт. Большее число указывает на более эффективный источник света. Например, натриевая лампа высокого давления потребляет 100 Вт электроэнергии и производит световой поток 7000 люмен, тогда световая эффективность = световой поток/мощность = 7000 лм ÷ 100 Вт = 70 лм/Вт. Световая эффективность является важным параметром для оценки экономической эффективности источника света. Он также производит световой поток 7000 лм, а светодиодным лампам нужно потреблять всего 50 Вт. Это означает, что светодиоды могут сэкономить 50% потребления энергии, чтобы получить тот же результат освещения, что помогает снизить потребление энергии и выбросы углерода. Это очень важно сегодня, когда потребление энергии и защита окружающей среды все больше беспокоят.

Она выражается в абсолютной температуре K (Кельвин). Когда стандартное черное тело нагревается и температура повышается до определенной температуры, цвет источника света начинает постепенно меняться с красного/светло-красного/оранжевого/белого/синего на белый/синий ( Узнайте о стандартах синего света в светодиодах и о том, как его снизить ). Используя характеристики этого изменения цвета света, цвет света определенного источника света соответствует цвету черного тела. Когда цвета света, представленные при определенной температуре, одинаковы, мы называем абсолютную температуру черного тела в это время коррелированной цветовой температурой источника света. Цвет света низкой цветовой температуры теплый (низкая доля синего, цвет света желтоватый), а цвет света высокой цветовой температуры холодный (высокая доля синего света, цвет света белый). Традиционные источники света имеют более низкие цветовые температуры, такие как 2800 К для ламп накаливания и 2000 К для натриевых ламп высокого давления. Конечно, доступна другая цветовая температура некоторых ламп, таких как металлогалогенные лампы и светодиодные лампы, но их диапазон обычно составляет от 1800 до 6500 К.

Индекс цветопередачи

Индекс цветопередачи (CRI или сокращенно Ra) — важный показатель, описывающий цветопередачу источника света. Это параметр, который измеряет способность источника света отображать истинный цвет освещенного объекта, индекс цветопередачи Ra (0–100). CRI указывает на степень соответствия цвета объекта под источником света цвету объекта под эталонным источником света (обычно солнечным светом или лампой накаливания). Чем выше индекс цветопередачи, тем ближе цвет освещенного объекта к цвету при естественном освещении. Обычно мы считаем, что индекс отображения ламп накаливания близок к 100. Это связано с тем, что принцип их светоизлучения заключается в нагревании нити накаливания до состояния накаливания посредством тока, тем самым испуская непрерывный спектр света, то есть этот свет содержит различные типы света в видимом диапазоне, поэтому он может лучше восстанавливать цвет объектов. В лаборатории мы используем ряд стандартных цветовых образцов (8–16), которые представляют различные оттенки и насыщенности. Цветовые характеристики этих образцов при испытании с использованием различных источников света (т. е. источника света, который будет оцениваться) и стандартного источника света (например, дневного света или лампы накаливания) будут наблюдаться и сравниваться, а оценка будет проводиться в соответствии со стандартом ANSI/IES TM-30-18.

Продолжительность жизни

Срок службы лампы обычно относится к времени, в течение которого она может нормально работать в определенных условиях использования. Это определение охватывает время с момента включения светильника до момента, когда его световой поток снизится до определенной доли от начального светового потока (например, 70% или 50%). Например, уличный фонарь серии ZGSM Rifle L70>100000 часов при Ta 25℃ ( Посмотрите уличный фонарь серии Rifle ), то есть при температуре окружающей среды 25℃ световой поток уличного фонаря все еще может превышать 70% от начального светового потока после того, как лампа проработает 100000 часов. Однако это теоретически рассчитанные данные, и срок службы зависит от многих факторов, включая конструкцию изделия, качество шариков лампы и другие влияющие факторы в среде использования. Теоретический расчет основан на методе испытаний LM-80, при котором светодиодные чипы тестируются в течение длительного времени (обычно 6000–17 000 часов) для измерения затухания их светового потока и изменения цветовой температуры, а затем объединяются некоторые математические формулы для вывода и оценки их срока службы.

Распределение света

Распределение света лампы ( Проверьте распределение света светодиодных фонарей ZGSM ) относится к распределению светового потока (интенсивности света), излучаемого лампой в различных направлениях в окружающем пространстве, также известному как распределение интенсивности света. Распределение света определяется в терминах интенсивности света во всех направлениях, в которых светильник излучает свой свет, обычно описываемых в системе координат C-gamma или C-γ. Уличные фонари ZGSM обычно используют систему координат C-γ для проверки распределения света ламп. В системе координат C-γ ось вращения плоскости C является вертикальной и проходит через центр светильника (0-360 градусов). γ представляет собой направление на вертикальной плоскости и находится в диапазоне от 0 (вниз) до 90 (по горизонтали) и до 180 (вверх). Фотометрический измеритель интенсивности является числовым представлением распределения света лампы. Ниже приведена таблица кандел (интенсивности света). С помощью распределения света (IES) мы можем импортировать его в программное обеспечение для расчета освещения для выполнения моделирования освещения. Распределение света также можно классифицировать по его характеристикам. Типичным примером является метод классификации распределения света IESNA. Конечно, вам могут быть более знакомы Type IS, Type IIM, Type IIIL и Type VS.

Различные источники света и их характеристики

Лампа накаливания

Лампа накаливания — это источник света с тепловым излучением, который использует вольфрамовую нить для накаливания при прохождении через нее тока. Она имеет такие преимущества, как простая конструкция, низкая стоимость, хорошая цветопередача и простота использования, но ее световая эффективность очень низкая, а срок службы короткий. В обычных условиях для внутреннего и наружного освещения больше не используются лампы накаливания для общего освещения, а вместо этого используются другие источники света, которые более энергосберегающие и долговечные. При использовании в особых обстоятельствах ее номинальная мощность не должна превышать 100 Вт. Кроме того, для улучшения их характеристик в газовом наполнении ламп накаливания и внутренней стенке колбы используются галогенные соединения, такие как йод или бром. Эти галогенные соединения повторно осаждают летучий вольфрам на нить накаливания, продлевая срок ее службы и делая лампочку ярче и эффективнее. По сравнению с лампами накаливания вольфрамово-галогеновые лампы обладают такими характеристиками, как небольшой размер, длительный срок службы, высокая светоотдача, хорошая цветность света и стабильная светоотдача, что делает их более широко используемыми.

Люминесцентная лампа

Люминесцентная лампа является наиболее широко используемым и потребляемым газоразрядным источником света. Она имеет такие преимущества, как простая конструкция, высокая светоотдача, мягкое излучение света и длительный срок службы. Светоотдача люминесцентных ламп в 4-5 раз выше, чем у ламп накаливания, а срок службы в 10-15 раз выше, чем у ламп накаливания. Это эффективный и энергосберегающий источник света. Люминесцентные лампы можно разделить на две категории: с горячим катодом и с холодным катодом в зависимости от режима работы катода. Подавляющее большинство люминесцентных ламп для общего освещения являются лампами с горячим катодом. Когда они включены, они нагревают катод посредством столкновения электронов, что приводит к высвобождению электронов, тем самым создавая флуоресценцию. Люминесцентные лампы можно разделить на двухцокольные люминесцентные лампы и одноцокольные люминесцентные лампы в зависимости от их внешнего вида. Большинство двухцокольных люминесцентных ламп представляют собой прямые трубки с цоколем лампы на каждом конце (например, T12, T8 и T5). Одноцокольные люминесцентные лампы имеют множество форм, таких как H-образная, U-образная, двойная U-образная, кольцевая, сферическая, спиральная и т. д., с цоколем лампы на одном конце. Люминесцентные лампы с балластом и стандартным патроном, интегрированными в один, называются самобалластными люминесцентными лампами. Этот вид лампы невозможно разобрать, не повредив ее конструкцию. В зависимости от диаметра трубки лампы люминесцентные лампы бывают Φ38 мм (T12), Φ26 мм (T8) и Φ16 мм (T5).

Натриевая лампа высокого давления

Натриевая лампа высокого давления — это разрядная лампа на парах натрия высокого давления, в которой используется разрядная трубка из полупрозрачной поликристаллической алюмооксидной керамики, устойчивой к натриевой коррозии. Она излучает золотисто-белый свет при работе и обладает преимуществами высокой световой отдачи (световая отдача до 120~140 лм/Вт), длительного срока службы и хорошей проницаемости тумана. Она широко используется в освещении дорог, аэропортов, доков, станций, парковок, площадей и промышленных и горнодобывающих предприятий. Конечно, у нее также есть недостатки, такие как низкий индекс цветопередачи. Конечно, есть способы его улучшения, такие как среднецветные натриевые лампы высокого давления и высокоцветные натриевые лампы высокого давления. Среднецветные натриевые лампы высокого давления и высокоцветные натриевые лампы высокого давления основаны на обычных натриевых лампах высокого давления, соответствующим образом увеличивая давление паров натрия в дуговой трубке, тем самым улучшая цветовую температуру натриевых ламп высокого давления, а также цветопередачу ламп. Коррелированная цветовая температура среднецветных натриевых ламп высокого давления составляет 2200 К, а средний индекс цветопередачи может быть увеличен до 60, в то время как коррелированная цветовая температура высокоцветных натриевых ламп высокого давления составляет 2500 К, а средний индекс цветопередачи может быть увеличен до 85.

Металлогалогенная лампа (Галогенная лампа)

Металлогалогенная лампа — это газоразрядная лампа, которая генерирует дуговой разряд и излучает свет в смешанных парах ртути и галогенида редкого металла. Это источник света, изготовленный путем добавления различных галогенидов металлов в ртутную лампу высокого давления. Основной принцип заключается в добавлении различных металлов в дуговую трубку ртутной лампы высокого давления в форме галогенидов, так что эти атомы металла ионизируются и излучают свет, как ртуть. Ртутный дуговой разряд определяет ее электрические свойства и тепловые потери, в то время как металлогалогенный газ низкого давления, заполненный в лампе, определяет световые характеристики лампы. Металлогалогенные лампы обладают преимуществами люминесцентных ламп, ртутных ламп высокого давления и натриевых ламп высокого давления и преодолевают недостатки этих ламп. Они имеют высокую световую отдачу (65~140 лм/Вт), длительный срок службы (5000~20000 ч) и хорошую цветопередачу (Ra составляет 65~95), компактную структуру, стабильную работу и другие характеристики. Заполняя различные металлогалогениды, можно изготавливать источники света с различными характеристиками. Металлогалогенные лампы можно разделить на четыре категории в зависимости от различных заполняющих материалов: натрий-таллиевый индиевый тип, скандий-натриевый тип, диспрозиево-гольмиевый тип и оловянно-галогенидный тип.

Светодиоды

Светодиодные лампы, или светоизлучающие диоды, используют твердые полупроводниковые чипы в качестве люминесцентных материалов. Когда прямое напряжение подается на оба конца, электроны перемещаются из области полупроводника N-типа (отрицательно заряженной) в область полупроводника P-типа (положительно заряженной, но лишенной электронов). На P-N-переходе эти электроны встречаются и рекомбинируют с дырками (положительно заряженными местами в полупроводниках P-типа). Во время этого процесса электроны переходят с высокого энергетического уровня на низкий энергетический уровень, высвобождая энергию в форме фотонов, производя видимый свет. Светодиоды были изобретены в 1960-х годах. Сначала они светились только красным светом, а затем появился зеленый и желтый свет. Их основное применение — в качестве индикаторной лампы. Только в 1990-х годах были разработаны светодиоды синего света, а вскоре были синтезированы и вошли в другие области освещения светодиоды белого света. После нескольких лет разработок светодиоды добились значительных преимуществ с точки зрения световой эффективности, срока службы, цветовой температуры, индекса цветопередачи и распределения света.

Сравнение различных источников света и преимущества светодиодов

Различные источники света играют важную роль в современном освещении, каждый из которых имеет свои уникальные характеристики и сценарии применения. Лампы накаливания популярны из-за своей простой конструкции, низкой стоимости и хорошей цветопередачи (100). Однако у них также есть недостатки, такие как низкая световая отдача (10 лм/Вт) и короткий срок службы (1000 часов), которые значительно ограничивают их применение, что также приводит к их постепенной замене другими источниками света. Как высокоэффективный и энергосберегающий газоразрядный источник света, люминесцентные лампы обладают характеристиками относительно высокой световой отдачи и длительного срока службы. Их световая отдача может достигать 50-80 лм/Вт, а срок службы может достигать 15 000 часов. Они широко используются в различных местах освещения. Натриевые лампы высокого давления имеют больше преимуществ в эффективности и сроке службы, чем люминесцентные лампы, поэтому они широко используются в наружном освещении, таком как уличные фонари. Однако их низкий диапазон выбора цветовой температуры также ограничивает их применение в других областях. Металлогалогенные лампы сочетают в себе преимущества люминесцентных ламп, ртутных ламп высокого давления и натриевых ламп высокого давления. Они имеют относительно высокую световую отдачу (60-100 лм/Вт), длительный срок службы (10000-30000 часов) и хорошую цветопередачу (до 95). , что делает их очень подходящими для освещения, требующего относительно высокой цветовой температуры и индекса цветопередачи, например, стадионов, парковок (другое крупномасштабное освещение – доки) и коммерческих зон освещения (например, автомобильных фар). Светодиоды имеют больше преимуществ по цветовой температуре, индексу цветопередачи, гибкости диммирования, энергоэффективности, сроку службы и времени разогрева, что делает их лучшим выбором для современного освещения.

В следующей таблице сравниваются световая эффективность, цветовая температура, индекс цветопередачи, срок службы и распределение света различных источников света.

Источник света	Эффективность светильника	CCT	CRI	Продолжительность жизни	Распределение света
Лампа накаливания	<10lm/w	2800K	100	1000hrs	N/A
Флуоресцентный	50-80lm/w	доступны различные CCT	80-85	15000hrs	N/A
Натрий высокого давления	70-120lm/w	2000-2500K	20-25	30000hrs	N/A
Галоген	60-110lm/w	доступны различные CCT	60-95	10000-30000hrs	N/A
ВЕЛ	130-190lm/w	доступны различные CCT	70-90	100000hrs	Асимметричный и симметричный

Сравнив их, можно сделать следующие выводы: Лампы накаливания против светодиодов: цвет более естественный, а свет мягкий, но недостаток также очевиден: срок службы и светоотдача уже не могут удовлетворить потребности современного освещения.

Флуоресцентные лампы против светодиодных: Флуоресцентные лампы широко используются на ранней стадии, и их относительно легко заменять и обслуживать без необходимости масштабных модификаций. Первоначальная стоимость низкая, и в настоящее время они используются в бытовом и коммерческом освещении. Они уступают светодиодным по светоотдаче, сроку службы и распределению света.

Натриевые против светодиодных: натриевые имели много преимуществ в уличных местах, таких как уличные фонари и освещение площадей с 1970-х годов. Однако у них есть очевидные недостатки в индексе цветопередачи, световой эффективности (больше нет эффективности светодиодов), сроке службы, распределении света и т. д., и они больше не подходят для освещения уличных фонарей, площадей, парков и других мест. Независимо от того, заменена ли вся лампа на светодиодную или источник света заменен на модифицированный светодиод, по сравнению с первоначальной стоимостью и последующими преимуществами, очень удобно использовать светодиодные лампы для замены натриевых ламп.

Галоген против светодиодов: Светоотдача галогенных ламп не выше, чем у натриевых ламп, но их преимущества в цветовой температуре и индексе цветопередачи делают их широко используемыми в других сценических светильниках, спортивных светильниках ( Посмотреть больше светодиодных светильников для стадионов ) и автомобильных светильниках (тепловых фонарях). С появлением светодиодной технологии ее преимущества в световой эффективности, коррелированной цветовой температуре, индексе отображения (почти), сроке службы и распределении света значительно ограничили применение галогенных ламп в вышеуказанных областях.

Краткое содержание

С развитием технологий светодиоды постепенно стали главными героями в области освещения. Это связано с тем, что они имеют свои преимущества (по сравнению с другими различные источники света) в светоотдаче, цветовой температуре, индексе цветопередачи, сроке службы и распределении света. Лампа накаливания, как самый ранний источник света, в основном сошла со сцены истории освещения из-за своих недостатков в светоотдаче и сроке службы. Люминесцентные лампы в основном используются для бытового или коммерческого освещения и реже используются в наружном освещении. Хотя натриевые лампы высокого давления и металлогалогенные лампы добились определенного прогресса в светоотдаче и сроке службы, они не обладают преимуществами светодиодов. Даже если цена низкая или индекс цветопередачи высокий (металлогалогенные лампы), в последние годы освещение стадионов и автомобилей постепенно заменяется светодиодами. Напротив, благодаря соответствующему обучению мы можем обнаружить, что светодиоды имеют определенные преимущества в светоотдаче, цветовой температуре, индексе цветопередачи, распределении света и простоте управления. Комплексные характеристики светодиодов во всех аспектах превосходят другие традиционные источники света, что делает светодиоды более широко используемыми в области освещения, становясь основной силой наружного и промышленного освещения.

Сопутствующие товары

Похожие блоги

Связанные случаи

Люди также спрашивают