从去年秋天开始,加拿大温哥华市内,部分街区路灯发出的光怪怪的。路人逛街的时候发现, 原本应该发出白色或者昏黄的路灯,竟然发出了紫色的光。
除了紫色之外,还有人在其他街道上也看到了浅蓝色甚至其他色泽的路灯。不同色泽的路灯,把温哥华的街道营造成了夜店的氛围。
一开始,当地人还以为这是市政当局刻意营造的效果。但很快有人就从网上了解到,不光温哥华市,周边其他的一些城市,也有路灯发出了紫色的光。
难道北美地区的街道都流行起夜店风了?就在公众迷惑不解之时,温哥华市政府赶紧出来澄清, 不是什么夜店风,而是路灯坏了。
原来,温哥华市政当局,正在更换更节能的LED路灯。在大众传统的感觉里,这种路灯本该发出白色的光。但实际上,人们感受到的白光,是灯上涂层产生的效果。
灯具制造的业内人士表示, LED灯的白光,是涂上了磷光体的淡黄色涂层后才会呈现的效果。
温哥华市政当局则表示 ,之所以变成了紫色,就是因为更换的路灯有些存在缺陷,有些是涂层失效了,有些涂层干脆没了,这才导致公众看到了紫色的光。 看来这不是什么效果,而是LED路灯的质量问题。
根据统计,温哥华市内的路灯超过了55000个,市政当局希望能将全部的路灯更换成LED灯。其节电的特性,每年能够节省超165万元的电费。
而截至到去年,根据市民的报告,发出紫色光的路灯有100多盏。也不知道是不是跟温哥华市政合作的企业偷工减料了。
可话又说回来,不光温哥华的路灯坏了,其他省份甚至美国也有这种情况的发生。既然如此, 为何还要大费周章的改成LED灯呢?
人类是什么时候开始使用LED灯的?
LED灯,就是我们所知的发光二极管。它属于半导体光源,电流激发就会发光,在内部电子与电子空穴复合,最终以光子的形态释放能量
发光二极管是从上世纪六十年代初出现的,刚开始的时候它只能发出红光,惠普公司在当年买下了它的全部专利,而后用它发红光的特性来当指示灯具用。再后来,街边夜晚发光的招牌,所使用的都是发光二极管。
随着对它的不断研制和改进,其发出的可见光类型也越来越完善,而且亮度也相比最初的时候高了不少。
等到最终利用技术,让其发出白光的时候, 多年来的指示灯作用,也开始慢慢向照明的用途倾斜。
从六十年代初诞生,再到后来能发出照明用的白光,LED灯多年来的研制,基本都是由美国和日本的一些企业在进行。
最初发现它的是美国德州一家仪器公司,此后通用电气的研发人员让它的光定型。到了上世纪九十年代,日本的一个企业研发团体,先是发现能发出蓝光的二极管,接着又发现了能发出白光的产品。
从那之后,在照明领域的商用也越来越普及。主要原因是,相比于普通的白炽灯,LED灯有诸多优点。
LED灯的优点
转化效率上,LED灯要比普通的白炽灯高很多,这样一来就能节省电能。数据显示, LED灯要比钨丝灯节省60%的电能。 正是因为这一优点,当它的光度更高的时候,才渐渐被推广到了路灯领域。
除了省电之外,LED灯还有更长的使用寿命。数据显示, 一盏LED灯在常规的使用环境里,连续照明的使用寿命能达到10万小时。
哪怕是在极端的环境里,比如高温或者低温的状态下,它连续照明的使用寿命也能达到4万小时。对比之下,白炽灯和荧光的使用寿命,极端环境下连上万小时都达不到。
路灯的使用环境,相比于家用灯具就要复杂的多。LED灯的长寿特点,可以减少更换的频率,进而节省大量的人工成本。
根据温哥华市政当局的说法,全市的路灯如果都更换成LED灯,不用再频繁更换灯泡,每年能够节省65万的人力成本。
传统的白炽灯是钨丝,经受不住震荡和冲击,而LED灯是固态元件不存在灯丝,所以它的耐冲击性相对而言就更高。
说了以上几种优点,但是从它变成紫色光的这件事来看,LED灯也并非毫无缺点。
诱发失眠,增加交通事故发生率
温哥华的路灯之所以会变色,就 是因为单个发光的二极管都存在差异,这些差异会体现在颜色、亮度以及偏压等方面。哪怕是同一批次制造的产品,也会存在这种情况。
看来,温哥华以及美国城市一些LED灯发出紫光,就是由于这个原因导致的。
其次,由于它的光源面积较小,过度集中的的特性,使得它被用作照明用途的时候,光照就会相当刺眼。目前,技术上采取的办法是尽量分散光源,降低其刺眼程度。
再者,虽然LED灯有较长的使用寿命,可它的制造成本却高于普通的白炽灯。这样一来,当大批量制造照明设备的时候,成本比其他的灯具就要高出不少。
不过一些市政当局在使用之前可能计算过,单次的成本虽然不低,但统一更换之后,接下来的耗能和耗损率不高,这样换算下来,长期的成本还是相对较低的。
也正因为如此,很多城市才不顾其上述缺点,而将其用在了路灯领域。然而大面积使用之后,它另外的一些缺点又暴露了出来。
第一,表面高亮度的特点,而产生严重的眩光问题。尤其是在一些居民区,相比于城市大道两旁的路灯高度,前一区域内的安装高度较低,它导致的眩光问题就更严重。
美国医学会在2017年的时候估计,美国各城市10%的路灯都换成了LED灯,由此产生的眩光问题将会相当严重。
它不单单会让人的眼睛感到不舒服,还会因为抑制了人体内褪黑素的分泌,而使人产生失眠的症状。
在肉眼的情况下,LED灯发出的是白色的光,但产品设计实际上使其发出来的是蓝光。根据美国医学会在此前的调查,那些安装了LED灯的社区,睡眠减少、睡眠质量下降以及困倦等问题要高于其他没有安装的社区。
除了诱发失眠外,城市大道上如果也安装LED灯,眩光的问题还可能会增加交通事故的发生率。
而且它不光会对人造成干扰,还会对安装周边的动植物造成长期影响。有研究就发现,安装有LED灯周边的植物,其生长周期会发生混乱,有些树木在光照的作用下会提前发芽。此外,大量鸟类的睡眠也会因此而受到干扰。
正因为这些不利因素,美国医学会不建议政府接下来,将其他路灯都更换成了LED灯。如果非要更换的话,接下来也需要给产品设置一个光照度的门槛。
对于那些已经安装了地区,医学会的建议是尽量改变光照的角度,不要时期照到社区的窗户或者是天空中,设置安装好灯罩,能在一定程度上降低光的刺激。
其实不光是国外发现了这一问题,国内在推广LED灯的时候,也采取了很多针对性的措施。
比如在灯具制造的时候,灯罩的材料会考虑到透明度以及光照强度问题。而根据我国的《城市夜景照明设计规范》,在设置路灯的时候,为了避免对居民的干扰,也会采取不同形式的遮光措施。
目前,国内城市的路灯照明,除了LED灯之外,还有其他的类型。
路灯种类
相比于室内环境,路灯因为是在外部长期使用,无论是光照、寿命还是稳定性方面,相对而言都比室内灯具的要求要高。在LED灯推广之前,国内路灯最常用的是高压钠灯。
它的光效很高,而且具有极高的亮度,稳定性能相比于其他的灯也要好,因此在很长一段时间里,高压钠灯都是最主要的街道照明用灯。
但高压钠灯的能耗很高,这导致其使用寿命不长,统计显示,一盏高压钠灯的使用寿命只有两年左右。频繁更换,也会给市政管理方面带来很大的运维成本。
除了高压钠灯之外, 路灯领域使用的灯具还有高压汞灯、白炽灯、金卤灯、荧光灯、无极灯等类型。
有资料显示说,无极灯的综合优势高于LED灯,但由于后者已经过多年推广,国内外的时长占有份额已经很高。
结语
一盏小小的路灯,它的市场规模达到了千亿级别。目前,国内各城市正在构筑和推广智慧型路灯,即利用万物互联的功能,不仅仅让路灯发挥照明功效。
智慧型路灯的优势,主要是对路灯灯杆的集中式利用。过去的路灯灯杆,只负责将路灯抬高,并为其供电,除此之外再无其他作用,对于资源是一种极大的浪费。
未来智慧型路灯的发展趋势,是将照明、显示屏、通信基站、充电桩、摄像头等功能集合在一起,这样可以最大程度的实现城市空间的高效利用。
看来,照明不再是城市夜晚的唯一需求,利用新的技术将各种需求整合在一起,将是城市探索新发展布局的一种趋势。
参考资料:
《城市道路照明设计标准》 路灯行业网 2015年 《千亿智慧路灯市场,未来2年迎来行业红利爆发期》 南方都市报 2020年10月13日 《一文了解中国智慧路灯行业现状、市场竞争格局》 中国之光网 2023年2月15日