本文介紹了新一代飛利浦路燈照明系統(tǒng)Cosmo高效節(jié)能的原因及其特點。

世界范圍看，道路照明的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了幾代，第一代是上世紀40年代開始的熒光燈和低壓鈉燈，都是低氣壓放電燈，尺寸大，配光差，光效一般或光譜單一；第二代是60年代開始的高壓汞燈和高壓鈉燈，具有較好的光效和配光性能，長時期內(nèi)都是道路照明的主角，其間金鹵燈只是少量用在一些特殊的場合，主要受限于其光效、壽命、穩(wěn)定性等方面的不如人意，二十一世紀之初，飛利浦推出了第三代道路照明系統(tǒng)，即Cosmo系統(tǒng)。

Cosmo是最新一代道路照明技術(shù)，包括結(jié)合了高壓鈉燈和金屬鹵化物燈優(yōu)點的CosmoPolis光源、長壽命的室外應(yīng)用型電子鎮(zhèn)流器和使用Cosm專用的反射器的燈具所構(gòu)成的一整套系統(tǒng)。從其在國內(nèi)外實際應(yīng)用的案例來看，都取得了很好的照明效果和節(jié)能效果?；旧希?40W的Cosmo系統(tǒng)可以取代普通的250W高壓鈉燈，用于絕大多數(shù)城市各級道路，達到照明標準要求的照度、亮度、均勻度等，更得到遠高于高壓鈉燈的視覺舒適度和視覺分辨率。

Cosmo系統(tǒng)的特點主要是：節(jié)能高效、視覺舒適、穩(wěn)定可靠。

由于其2800K的暖白色色溫和65以上的顯色性，Cosmo照明的道路給人很好的視覺舒適度，既不象高壓鈉燈一樣昏黃，又不象高壓汞燈和4000k以上高色溫的金鹵燈一樣偏青偏藍綠的凄冷。

其穩(wěn)定可靠來源于成熟的高強度放電燈技術(shù)，光源的經(jīng)驗證的經(jīng)濟壽命（批次點燈，至10%損壞的時間）長達12,000 小時，遠高于金鹵燈；電子鎮(zhèn)流器元件經(jīng)嚴格挑選，全密封灌膠處理，適合室外環(huán)境應(yīng)用，加速壽命試驗證明其正常使用壽命長達60,000小時（僅5%損壞），可稱得上免維護。
Cosmo的節(jié)能高效性能是幾方面原因。

第一、首先是光源的制造技術(shù)本身使得Cosmo 是一種光轉(zhuǎn)換效率非常高的高強度氣體放電。Cosmo放電管是高透光率小管徑的陶瓷管，填充的發(fā)光物包括鈉和其他幾種金屬元素的組合，精心設(shè)計的放電工作溫度和氣壓，得到了很高的光轉(zhuǎn)換效率，在140W的電能消耗中，有約41W的可見光輻射能，將近30%的比例與高光效的400W相當，遠高于類似功率光源如150W鈉燈或金鹵燈的20~25%左右的光轉(zhuǎn)換效率，也高于普通250W 鈉燈的轉(zhuǎn)換效率。CosmoPolis光源的明視覺光效大于118lm/w。

第二、源于道路照明亮度水平的視覺狀態(tài)相對提高了CosmoPolis的有效光效。人眼視網(wǎng)膜上有兩種視覺細胞，錐狀細胞和桿狀細胞，錐狀細胞分辨顏色，桿狀細胞感知光亮度。當亮度大于3.5cd/m2時，主要是錐狀細胞作用，可以分辨顏色和亮度對比，是明視覺狀態(tài)，此時，人眼對波長555nm的黃綠光最敏感，同樣強度的各種光色，人眼會覺得黃綠光最亮；當亮度小于0.035cd/m2時，只有桿狀細胞工作，不能區(qū)分顏色，此時敏感的光波長偏移到505nm的藍綠光，同樣強度的光，藍綠光感覺最亮，是暗視覺狀態(tài)。當亮度處于0.035~3.5cd/m2時，兩種細胞都發(fā)生作用，此時最敏感的光波長位于555nm和505nm之間，亮度越低，峰值波長越短，越偏向藍綠光，這時是中間視覺狀態(tài)。道路照明的亮度水平在0.1~3cd/m2，就處于中間視覺。不同視覺狀態(tài)下人眼的光譜光視效率曲線見圖一，可見對每個波長的敏感度（對應(yīng)的曲線高度）在不同視覺情況下不同。

圖二是高壓鈉燈和Cosmo的可見光光譜，每個波長的光的強度由縱向高度表示。光源的光通量就是依照這兩張圖計算，用計算式表示就是：

即每個波長的強度與對應(yīng)波長的敏感度相乘，然后在可見光范圍內(nèi)積分。
上式中，Фp代表明視覺光通量，用的是明視覺光譜光視效率曲線V(λ)；Фs代表暗視覺光通量，用的是暗視覺光譜光視效率曲線V’(λ)。

中間視覺的敏感度曲線是不確定的，隨著亮度的降低，曲線峰值向短波方向偏移，峰值上升（圖三）。也就是說，在中間視覺下，不同亮度水平下的光通量即有效光效不是一個固定值。根據(jù)基于反應(yīng)時間建立的中間視覺光度學(xué)S模型，中間視覺下的光譜光視效率函數(shù)是由明視覺和暗視覺下的光譜光視效率函數(shù)的V ‘(λ) 和 V (λ) 通過比例因數(shù)x 的線性組合而得到的，如式 1所示。由實驗所得結(jié)果，x與Lmes近似的滿足式 2所示。最終的結(jié)果見式 3。

利用上式和明視覺光效和暗視覺光效可以計算不同亮度水平下的中間視覺光效。高壓鈉燈和CosmoPolis光源的有效光效計算結(jié)果如表一、表二。

表中的S/P值是該光源暗視覺光通量與明視覺光通量的比值。

表一和表是兩種光源利用S模型進行光源有效光效的計算結(jié)果。隨著亮度水平的下降，高壓鈉燈的有效光效水平呈單調(diào)下降，而CosmoPolis則單調(diào)上升。明視覺情況下，CosmoPolis的光效略高于高壓鈉燈，而在暗視覺情況下，CosmoPolis的光效則基本達到高壓鈉燈的兩倍。在道路照明亮度水平下，即1cd/m2數(shù)量級的亮度水平，CosmoPolis與高壓鈉燈的光效比約為119.8/105.3，約等于1.13，即高于鈉燈光效13%。由于目前的光度測量儀器如照度計、亮度計等都是以明視覺光譜光視效率曲線來定標的，所以暫時都還只能測定明視覺的光效，中間視覺的光效只能計算。

第三、源于不同光源光譜照明的視亮度校正效應(yīng)。前北美照明工程協(xié)會（IESNA）主席、北美道路照明協(xié)會主席伊恩列文（Ian Lewin）數(shù)十年從事光源光譜和道路照明的研究，其在2004年發(fā)表的《光譜效應(yīng)SpectralEffects》系統(tǒng)地闡述了不同光譜光源在不同亮度水平對視覺的效應(yīng)，從其中可以發(fā)現(xiàn)，采用白光照明，比采用黃光的高壓鈉燈，亮度具有一定的校正比例（圖四），亮度越低，校正作用越大。其在1cd/m2的亮度水平下，校正系數(shù)為1.35。

圖四、不同光源相對高壓鈉燈的光譜校正系數(shù)
CosmoPolis同樣作為白光高強氣體放電燈，其光譜效應(yīng)可參考金鹵燈。這就意味著，同樣的照度水平下，高壓鈉燈只有1cd/m2的亮度，而用Cosmo就有1.35cd/m2的視亮度水平。

正是基于中間視覺亮度下白光的優(yōu)勢，英國在其道路照明標準BS5489-1:2003中明確，選用顯色性大于60的光源，其照明水平可以降低一個等級。

第四、來自于系統(tǒng)的配光設(shè)計。Cosmo光源的放電管管徑和長度的比例為1:5，介于高壓鈉燈的1:8和金鹵燈的1:1.5 之間，非常適合路燈的配光設(shè)計，配合專為該光源設(shè)計的反射罩，可以將更多的光均勻的投射在路面，提高系統(tǒng)的效率。

正是以上五點貢獻，使得Cosmo系統(tǒng)用于道路照明可以在原來高壓鈉燈的基礎(chǔ)上減少45%的能耗，而照明質(zhì)量甚至更高。

CosmoPolis的特點
特點 1: 高的系統(tǒng)效率

特點2: 尺寸小，分量輕

⊙光源尺寸比高壓鈉燈小一半
⊙單一電子鎮(zhèn)流器，尺寸和重量不到電感系統(tǒng)的一半
⊙反射器和燈具的設(shè)計更多選擇，更好效率

特點 3: 最佳光學(xué)效率

⊙完美的放電管管徑/長度比例（A.R.），配光最佳
⊙新的PGZ12卡口燈頭/燈座精確限制光源在完美光學(xué)位置

SON 光束太寬                                CDM光束太窄                          Cosmo最均勻
A.R.： 1:8                                        1:1.5                                         1:5
距高比比一般路燈大12~15%，從而可以更少的燈具，更低的燈桿，降低投資。

特點 4: 壽命長
⊙光源使用三年僅有10%失效，流明維持率達80%

參照 :
CDM-T : 2 年
CDO-TT : 3 年， 60%流明維持率
HPL : 3 年， 60%流明維持率
SON PIA : > 4 年
⊙ CosmoPolis HID-PV Xtreme 電子鎮(zhèn)流器: 60,000 小時，僅5%失效
-全密封結(jié)構(gòu)，防塵防水防振動；
-峰值電壓保護，保護光源；防浪涌電流，保護鎮(zhèn)流器
-系統(tǒng)功效高，節(jié)能環(huán)保
-功率因數(shù)0.98; 無補償電容損壞之憂
-恒定功率輸出，不受電源電壓波動影響（200~254V電壓，功率+/-2%）
-完全防雷保護；符合EMC/EMI規(guī)范

特點5: 恒定功率輸出

⊙可選更小線徑的電纜
⊙可少用控制柜

特點6: 自然白光

⊙提升環(huán)境氣氛：革命性的自然光色,先進的光源性能,能更好地創(chuàng)造更生動更有吸引力的夜間環(huán)境
⊙提升安全感：自然光色照明能給人更好的自然感受,人與人之間能更好的交流,并獲得更好的安全感
⊙提升行車安全：白色光能使駕駛員更清晰的分辨遠處和周圍環(huán)境的障礙物,從而提升行車的安全性
總之，CosmoPolis的節(jié)能高效、視覺舒適和穩(wěn)定可靠的特點不僅具有實際經(jīng)驗的驗證，也是有堅實的理論基礎(chǔ)的，它作為新一代的道路照明系統(tǒng)，是既節(jié)能又節(jié)錢的實實在在的可以大規(guī)模使用商品。兩年來，已有數(shù)十個國家的許多城市大量使用，每年銷售量達10 萬套以上。

附錄：使用案例

安特衛(wèi)普：

比利時Turnhout

西班牙Somosaguas

意大利米蘭：

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