¿Son las farolas LED mejores que las lámparas de sodio de alta presión?

Actualmente, China está construyendo una sociedad que ahorra recursos y respeta el medio ambiente, y el concepto de "iluminación verde" está ganando popularidad. Con el continuo avance de la ciencia y la tecnología y el rápido desarrollo de la tecnología de aplicación de materiales semiconductores, las fuentes de luz LED de bajo consumo se han utilizado ampliamente en la iluminación paisajística, y el alumbrado público LED de alta potencia ha atraído cada vez más atención en todos los ámbitos.

Estas dos tecnologías son métodos completamente diferentes de producir luz. Las bombillas de vapor de sodio contienen metales que se evaporan en un gas inerte dentro de una envoltura de vidrio, mientras que los LED son una tecnología de estado sólido. Ambas tecnologías son extremadamente eficientes. La diferencia radica en que las lámparas de vapor de sodio eran la tecnología más eficiente en la década de 1970, mientras que los LED son la tecnología más eficiente en la actualidad. Si bien la iluminación de vapor de sodio supera a casi todas las demás tecnologías en términos de eficiencia energética (razón por la cual se eligió para iluminar muchas calles de la ciudad), pierde ante los LED. Tanto los LED como las lámparas de vapor de sodio emiten radiación electromagnética dentro de una pequeña porción del espectro visible, pero los LED desperdician mucha menos energía en forma de calor residual y, además, ofrecen a los usuarios una increíble variedad de opciones de alto índice de reproducción cromática (eliminando así la apariencia negra monocromática de los objetos iluminados por bombillas LPS y HPS).

La principal diferencia entre las lámparas LED y las lámparas de sodio de alta presión reside en la temperatura de color y el índice de reproducción cromática (IRC). Las luces LED ofrecen un rango más amplio de temperaturas de color, así como un IRC más alto. Las luces LED de área tienen una mayor sensibilidad intrínseca que las lámparas de sodio de alta presión.

1. Comparación del principio de luminiscencia

1.1 El principio luminoso de las luces LED

El LED (diodo emisor de luz), un diodo emisor de luz, está hecho de compuestos de los grupos III-IV. Es un dispositivo semiconductor de estado sólido que puede convertir directamente la electricidad en luz. El núcleo del LED es un chip semiconductor. Este chip se compone de tres partes: una es un semiconductor de tipo P, con predominio de huecos, y la otra es un semiconductor de tipo N. Los electrones y los huecos son empujados hacia los pozos cuánticos cuando la corriente actúa sobre el chip a través del cable. En los pozos cuánticos, los electrones se recombinan con los huecos y emiten energía en forma de fotones. Este es el principio de emisión de luz del LED. La longitud de onda de la luz también determina su color, el cual está determinado por el material que forma la unión PN.

1.2 El principio luminoso de la lámpara HPS

La lámpara de sodio de alta presión utiliza electricidad para generar un arco entre los electrodos en ambos extremos del tubo de arco. Debido a la alta temperatura del arco, la amalgama de sodio en el tubo se calienta y se evapora en vapor de mercurio y vapor de sodio. Los electrones emitidos por el cátodo impactan y se descargan durante su movimiento hacia el ánodo. Los átomos de la sustancia obtienen energía para producir ionización o excitación y luego regresan del estado excitado al fundamental, o cambian del estado ionizado al excitado y luego regresan al fundamental en un bucle infinito. En este momento, el exceso de energía se libera en forma de radiación luminosa. Entonces se produce luz. El alumbrado público de alta potencia es un nuevo tipo de iluminación que satisface las necesidades de iluminación al iluminar el grupo de LED con CC de bajo voltaje. Se caracteriza por su alto brillo y buena reproducción cromática. Además, al ser la entrada de CC de bajo voltaje, puede... La combinación de energía solar produce farolas LED solares para exteriores. una posibilidad para alumbrado público en el futuro.

2. Acerca del análisis y comparación de la eficiencia energética

La potencia de las instalaciones de iluminación de ambos debe compararse considerando el mismo nivel de iluminancia (brillo) y estándares de calidad de iluminación similares. Dado que el tubo de alta potencia (250-400 W) de la lámpara de sodio de alta presión tiene una alta eficiencia luminosa, alcanzando de 130 a 1401 m/W, la eficiencia luminosa del tubo de baja potencia (100-150 W) es de aproximadamente 80-100 lm/W. Los tubos LED de alta potencia actuales de 1 W se utilizan principalmente en... farola LED Su eficiencia luminosa es mucho mayor. Por lo tanto, es recomendable analizar por separado las luces LED de carretera de alta potencia y las de baja potencia.

2.1 Farolas de alta potencia (≥250 W)

Las lámparas de sodio de alta presión ofrecen una alta eficiencia luminosa, considerando tres factores: pérdida de balasto, eficiencia de la lámpara y utilización del canal de luz. Si la eficiencia total se calcula como 0,55, la eficiencia luminosa efectiva de la lámpara de sodio es de aproximadamente 70 a 75 1 m/W; mientras que la eficiencia luminosa efectiva de la iluminación LED para exteriores, según las mejores empresas nacionales, ha alcanzado los 1701 m/W. Por lo tanto, para las farolas de alta potencia, los LED son mucho más eficientes energéticamente que las lámparas de sodio.

2.2 Farolas de bajo consumo (≤150 W)

La eficiencia luminosa efectiva de las lámparas de sodio (incluida en la eficiencia total de 0,55) es de aproximadamente 45 a 551 m/W, mientras que la iluminación LED para carreteras se calcula en 170 lm/W, lo que permite un ahorro energético del 75 % en comparación con las lámparas de sodio, llegando incluso al 80 %.

3. Análisis del color de la luz de la fuente de luz en el efecto de iluminación de la carretera.

La temperatura de color correlacionada (Tcp) de la lámpara de sodio de alta presión es de aproximadamente 2100 K, una temperatura de color cálida, y su índice de reproducción cromática (Ra) es de solo 23-25, lo que la hace baja. Actualmente, la temperatura de color utilizada por las farolas LED para exteriores se encuentra entre 4500 K y 5300 K, una temperatura de color fría. Un producto de mejor calidad, con un Ra que puede alcanzar 70-80, y una buena reproducción cromática. En vías rápidas y carreteras principales para vehículos, la lámpara de sodio con luz amarillenta es ligeramente mejor que la luz blanca para visualizar las condiciones de la carretera a unos 90-160 m, especialmente en condiciones de niebla y polvo. Esto presenta ventajas. En aceras, calles peatonales comerciales, zonas residenciales y otras vías, la reproducción cromática de los LED es mejor que la de las lámparas de sodio, lo que permite distinguir mejor las condiciones de las personas.

4. Análisis económico y comparación

Las lámparas de sodio de alta presión cuestan entre 150 y 200 dólares el juego; en la actualidad, costo del alumbrado público Varía mucho según el tamaño de la potencia, que ronda los 80-300 USD. En cuanto al statu quo, Luminarias de calle LED Son ligeramente más caras. Sin embargo, las lámparas LED pueden ahorrar hasta un 75 % de energía. Reemplazar la lámpara de sodio de alta presión de 150 W por una farola LED ahorra unos 500 kWh de electricidad por lámpara al año, lo que permite recuperar el coste adicional de la compra. Normalmente, este coste se amortiza en uno o dos años, y las lámparas LED han demostrado una buena rentabilidad. De cara al futuro, con la mejora gradual de la eficiencia lumínica de las fuentes de iluminación LED para carreteras, la eficiencia general de las lámparas aumentará consecuentemente y el ahorro energético será mayor. Se popularizarán las farolas de bajo consumo. El precio de las farolas LED también se reducirá, eliminando gradualmente las fuentes de iluminación tradicionales.

5. Análisis de la vida útil

La comparación de la vida útil debe basarse en la vida útil total de la lámpara. Las lámparas de sodio de alta presión incluyen fuentes de luz, accesorios eléctricos (principalmente balastos y disparadores) y lámparas. Las lámparas de sodio se utilizan para farolas con una vida útil promedio de 1 a 3 años. Los balastos inductivos de bajo consumo no tienen una vida útil inferior a 20 años, al igual que las lámparas. La vida útil de la farola LED Las empresas nacionales existentes han hecho todo lo posible para garantizar una vida útil de las lámparas de aproximadamente 100.000 h. El alumbrado público puede durar más de 20 años si se utiliza 12 horas al día. Por lo tanto, la vida útil total de un LED... farola es mucho más larga que la del alumbrado público tradicional de sodio.

6. Mantener la comparación del rendimiento

Los usuarios de los departamentos de gestión del alumbrado público urbano se preocupan más por el mantenimiento de las luces LED. Según el análisis, el mantenimiento de las lámparas de sodio es bueno. Solo requieren limpieza y no es necesario reemplazarlas. El balasto rara vez se reemplaza. La fuente de luz se reemplaza cada 1 a 3 años, lo cual resulta muy incómodo. Además, la fuente de alimentación puede dañarse ocasionalmente durante su vida útil. Las farolas LED para exteriores prácticamente no requieren mantenimiento. En zonas con entornos hostiles, solo es necesario limpiar regularmente la superficie de la luminaria para garantizar su correcto funcionamiento. Actualmente, existen farolas LED modulares de alta gama. El mantenimiento y la sustitución son sencillos y su coste es muy bajo. Las farolas LED para exteriores ya cumplen con los estándares y ofrecen garantías de licitación, pedido, uso y mantenimiento. En resumen, creemos que las farolas LED para exteriores han alcanzado la madurez necesaria y, con el desarrollo de la industria LED, se prevé un mayor desarrollo y amplias perspectivas.

7. Eficiencia luminosa

La eficiencia luminosa de la fuente de luz LED, el efecto de alumbrado público LED producido por Hylele, puede alcanzar aproximadamente 170 lm/w. La eficiencia luminosa de la fuente de luz de la lámpara de sodio de alta presión es de aproximadamente 100 lm/w, y el flujo luminoso emitido por w es entre 40 y 80 lm/w menor que el del LED. La eficiencia luminosa de una lámpara de sodio de alta presión de 400 vatios alcanza los 120 lm/w.

8. Permeabilidad a la niebla

En el alumbrado público, existe un gran malentendido sobre la penetración del alumbrado público en condiciones de niebla densa. La mayoría de las personas siempre han creído que la penetración de las farolas LED es menor que la de las lámparas de sodio tradicionales, lo cual es un error. Mucha gente consulta información de internet o percibe sensaciones en la carretera sin una evaluación ni análisis científicos, por lo que creen que la penetración de la luz del alumbrado público es deficiente. En este artículo, realizaremos un análisis científico de esta situación. Todos sabemos que el rango de luz visible se encuentra entre 380 nm y 780 nm, y que la luz en este rango es percibida y reconocida por el ojo humano. Todas las lámparas y farolas tienen valor de uso solo en esta banda de ondas, y el ojo humano no puede reconocerlas fuera de ella. El análisis de penetrabilidad en este artículo se realiza únicamente dentro de este rango. El espectrograma muestra que el espectro del LED es mucho más amplio que el de la lámpara de sodio. Los picos de ambos se encuentran en 580 nm. La parte azul del LED solo representa alrededor del 6% del flujo luminoso total, mientras que la lámpara de sodio prácticamente no lo representa. La distribución de la zona de luz roja del LED es más amplia que la de la lámpara de sodio de alta presión.

9. Función de atenuación

Las farolas LED para exteriores cuentan con una función de atenuación perfecta. La potencia luminosa de las lámparas LED es directamente proporcional a la corriente de trabajo, por lo que la luz se puede atenuar reduciendo la corriente. Además, dado que el encendido frecuente de la lámpara LED no la daña mucho, también se puede atenuar mediante el ajuste del ancho de pulso. Ajustando el ciclo de trabajo del voltaje y la frecuencia de operación, la intensidad luminosa de la farola LED se puede ajustar eficazmente.

10. Comparación de rendimiento

farolas LED vs. farolas de sodio

En conclusión, las farolas LED tienen ventajas significativas sobre las lámparas de sodio de alta presión, principalmente en términos de eficiencia energética, vida útil, costo de mantenimiento, protección ambiental y control inteligente.

Vida útil y costo de mantenimiento

Vida útil‌: Las farolas LED tienen una vida útil más larga y una menor descomposición de la luz, mientras que las lámparas de sodio de alta presión tienen una mayor descomposición de la luz, que puede alcanzar más del 30% en aproximadamente un año.
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Costo de mantenimiento: las farolas LED reducen la frecuencia de reemplazo de bombillas y los costos de mantenimiento, y los materiales de las lámparas LED se pueden reciclar, lo que reduce aún más los costos de mantenimiento.

Protección ambiental

Protección del medio ambiente‌: las farolas LED no contienen metales nocivos como el mercurio, los desechos se pueden reciclar, la temperatura de trabajo es baja, no hay radiación ultravioleta ni infrarroja, el deslumbramiento es pequeño y no se genera contaminación lumínica.

Ahorro de energía y reducción de emisiones: El alumbrado público LED consume menos energía. Por ejemplo, el efecto de las lámparas de sodio de alta presión de 250 W y las lámparas LED de 120 W es similar, pero las lámparas LED consumen menos energía. Si consideramos una ciudad con 20 000 farolas, las emisiones de carbono se pueden reducir en 5200 toneladas al año, lo que supone un ahorro de unos 14 millones de yuanes en la factura de la luz.

Control inteligente

Las farolas LED tienen dispositivos de ahorro de energía con control automático, que pueden realizar atenuación por computadora, control de período de tiempo, control de luz, control de temperatura, control remoto e inspección automática de luz, y tienen un diseño más humanizado.