淺談太陽能路燈在城市道路中的應用

李瑞軍+王敏

摘 要：我國以發達城市作為太陽能路燈的發展基地，大力宣傳此應用的最佳效果以及對人們使用的方便性，本文探討了太陽能路燈在城市道路中的應用情況，供參考。

關鍵詞：太陽能；LED；城市道路；應用

LED是一種環保節能型的半導體光源，具有很強的發展前景。陽能LED路燈會在半夜人多車多的情況下增強使用效率點亮LED路燈，有很好的照明效果，在剩下的時間段能夠利用超節能的輸出模式，節約電能的浪費消耗，延長路燈的使用時間。

1 太陽能路燈的發展現狀

1.1 推動技術發展

太陽能LED路燈是國家為了促進技術的發展而推行的一種高科技技術應用。這種技術的應用在實際太陽能LED領域有很大的發展，但是缺乏推行的力度，主要是因為在市政管理中缺少資金的大力支持，造成太陽能LED路燈技術的應用被忽略，阻礙了發展的腳步。其次，太陽能LED路燈的功率越來越大，因此成本會越來越高，對于一般的城市來說，在一定程度上很難達到資金的要求。

1.2 受到很多的關注與推廣

我國以發達城市作為太陽能LED路燈的發展基地，全面引領其他地方城市道路對太陽能LED路燈在城市道路中的應用，大力宣傳此應用的最佳效果以及對人們使用的方便性，我國也在很多的地區發展了半導體照明產業的應用。積極引進國內外半導體照明龍頭企業，引進先進技術，建立健全半導體照明產品應用和產業鏈培養的扶持政策體系，促進半導體照明產業發展。這種太陽能LED路燈的應用很受大家的廣泛關注，甚至這些城市已經摒棄了傳統使用的路燈。

1.3 覆蓋面較廣

由于城市道路對太陽能LED路燈的大力宣傳與廣泛應用，此應用已經覆蓋了我國大多數的城市。很多的城市道路為保證太陽能LED路燈照明的穩定性與使用壽命，經常會對太陽能LED路燈做嘗試性應用，確保在使用過程中不出現使用障礙，完善太陽能LED路燈在城市道路中的應用。

2 太陽能路燈的應用

2.1 太陽能光伏產業特征

2.1.1 可持續性。全世界都在面臨著化石能源日益枯竭的現象，是因為現在大規模的工業開采和不斷增長的能源消費需求。而太陽能輻射，是一種新能能源，取之不盡的。硅元素在地球中的含量豐富，是太陽能光伏發電所用的一種能源。在發展太陽能光伏發電中占據了有利的條件，為改善能源結構提供了保障，更好的使用太陽能光伏發電產業。

2.1.2 高技術、高成本。傳統能源發電裝置，大多數國家和企業已經掌握其生產技術，電力產品成本低，主要由鍋爐，汽輪機和發電機等組成。太陽能光伏產業因設備的技術要求高而導致成本高是制約光伏產業發展的重大因素。光伏產業是太陽能轉化為電能的過程，而裝備是貫穿太陽能光伏產業的基礎。由于技術壁壘高，生產市場壟斷，成本較高，占整個光伏系統價值的30%左右，使太陽能電池成為系統中的核心部件。

2.1.3 儲能技術。太陽能光伏發電的關鍵是儲能技術。實現太陽能光伏發電是利用白天的太陽能輻射轉變為電能，但是是全天候用電，只有實現白天和晚上發電互補，才能用光伏產品。還有，儲能技術的成本過高，也使光伏不能很好的運用。只有當太陽能儲能技術徹底解決了，光伏產業進入大型儲能階段，才能在全國普及和應用。

2.2 對比

2.2.1 發光效果。150W的傳統高壓鈉燈光通量是17000lm，其產生的照明效果為113lm/W，但是能夠利用的折射光通率僅為33%左右。而100W的太陽能LED路燈光通量是7000lm，但產生的照明效果為70lm/W，其利用的折射光通率卻在70%-80%之間。在實際應用中的折射光通量，太陽能LED燈要遠遠大于傳統的高壓鈉燈。根據鎮流器的消耗、燈具的使用效率以及利用的光通率三個因素，可以得出在小功率的光源對比中，太陽能LED路燈要比高壓鈉燈節省電量。

2.2.2 使用壽命。一般傳統的高壓鈉燈的平均使用壽命大約是4年，而太陽能LED路燈的平均使用壽命為10年，但卻沒有實質性的依據可以證明。對于這兩者之間的壽命比可以通過對芯片的封裝及燈具散熱的具體情況，觀察電源衰減的情況。

2.2.3 維護、維修。太陽能LED路燈的內部構成部件很復雜，除了芯片，若是其他的某個部件損壞都會造成芯片不亮。若是太陽能LED路燈不亮，就需要取下LED路燈進行全方面的檢測與維修。

2.2.4 節能。道路照明的時間大約為10h/天，按照每年365天算，若是使用133套180W傳統的高壓鈉燈和43套120W鈉燈，這一年使用的電量則為10.62萬KWh，而太陽能LED路燈的壽命為10年，則在10年內都使用太陽能LED路燈，則可以節省106.22萬KWh的電量。

2.3 設計

2.3.1 光照設計。利用光學中的自由曲面設計可以很好的將光照的效果顯示出來，自由曲面是指非對稱的曲面。因為大部分的光源折射出的光都是不平均的，而且照射的角度很大，必須利用光學自由曲面的設計，將照明的地面有均勻的亮度。常運用的光照均勻方法有重疊和剪裁法。

2.3.2 配光設計。對于配光設計方面，必須將太陽能LED路燈按照一定的排列順序列起來，形成一個擴展光源，利用反光板和燈罩將空間的光度均勻分布，實現道路均勻照明的效果。因為太陽能LED路燈排列的間隙較小，散熱有一定的難度，所以要嚴格控制安裝的個數，但滿足不了大面積的均勻照明效果。因此對太陽能LED路燈的配光設計還是很有必要的，目前，常用的分配方法有區域分割以及直接映射。

2.3.3 熱設計。太陽能LED路燈的使用中，對溫度的測試是很重要的，它對路燈發光的效率有很大的影響。LED作為半導體元件的發光物體，會跟隨者溫度的變化，其物理特性也會發生變化，例如：降低外量子的效率；溫度升高，會造成太陽能LED路燈反光的波長發生偏移，加大了光衰的效率，降低了使用的壽命。

2.4技術

2.4.1 功率大，其太陽能LED路燈的發熱問題就越嚴重?？刂茰囟仁菫榱吮Ｗo太陽能LED路燈在城市道路中使用的壽命，若PN結的溫度越高，則構件發生變化的可能性就越高，特別是顯色和色溫的關系。因此，提高太陽能LED路燈的制造水平，是保證路燈使用壽命的前提。

2.4.2 建立一個具有評價的系統也很必要。太陽能LED路燈與傳統的高壓鈉燈產生的光源相比較，其前者的光照與配光有很好的效果，但是在光學和色度學上看重這兩種效果，則就需要建立一個新型的評價系統。

結束語

太陽能LED路燈在城市道路中的應用與傳統的高壓鈉燈有很大的區別，其利用的是太陽電池作為電源，但其成本很高，為了降低成本的投入，對于一般的城市來說，在一定程度上很難達到資金的要求。因此，太陽能LED路燈在城市道路中的應用，沒有在實際應用中落實、發展。

參考文獻

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