浅谈太阳能路灯在城市道路中的应用

李瑞军+王敏

摘 要：我国以发达城市作为太阳能路灯的发展基地，大力宣传此应用的最佳效果以及对人们使用的方便性，本文探讨了太阳能路灯在城市道路中的应用情况，供参考。

关键词：太阳能；LED；城市道路；应用

LED是一种环保节能型的半导体光源，具有很强的发展前景。阳能LED路灯会在半夜人多车多的情况下增强使用效率点亮LED路灯，有很好的照明效果，在剩下的时间段能够利用超节能的输出模式，节约电能的浪费消耗，延长路灯的使用时间。

1 太阳能路灯的发展现状

1.1 推动技术发展

太阳能LED路灯是国家为了促进技术的发展而推行的一种高科技技术应用。这种技术的应用在实际太阳能LED领域有很大的发展，但是缺乏推行的力度，主要是因为在市政管理中缺少资金的大力支持，造成太阳能LED路灯技术的应用被忽略，阻碍了发展的脚步。其次，太阳能LED路灯的功率越来越大，因此成本会越来越高，对于一般的城市来说，在一定程度上很难达到资金的要求。

1.2 受到很多的关注与推广

我国以发达城市作为太阳能LED路灯的发展基地，全面引领其他地方城市道路对太阳能LED路灯在城市道路中的应用，大力宣传此应用的最佳效果以及对人们使用的方便性，我国也在很多的地区发展了半导体照明产业的应用。积极引进国内外半导体照明龙头企业，引进先进技术，建立健全半导体照明产品应用和产业链培养的扶持政策体系，促进半导体照明产业发展。这种太阳能LED路灯的应用很受大家的广泛关注，甚至这些城市已经摒弃了传统使用的路灯。

1.3 覆盖面较广

由于城市道路对太阳能LED路灯的大力宣传与广泛应用，此应用已经覆盖了我国大多数的城市。很多的城市道路为保证太阳能LED路灯照明的稳定性与使用寿命，经常会对太阳能LED路灯做尝试性应用，确保在使用过程中不出现使用障碍，完善太阳能LED路灯在城市道路中的应用。

2 太阳能路灯的应用

2.1 太阳能光伏产业特征

2.1.1 可持续性。全世界都在面临着化石能源日益枯竭的现象，是因为现在大规模的工业开采和不断增长的能源消费需求。而太阳能辐射，是一种新能能源，取之不尽的。硅元素在地球中的含量丰富，是太阳能光伏发电所用的一种能源。在发展太阳能光伏发电中占据了有利的条件，为改善能源结构提供了保障，更好的使用太阳能光伏发电产业。

2.1.2 高技术、高成本。传统能源发电装置，大多数国家和企业已经掌握其生产技术，电力产品成本低，主要由锅炉，汽轮机和发电机等组成。太阳能光伏产业因设备的技术要求高而导致成本高是制约光伏产业发展的重大因素。光伏产业是太阳能转化为电能的过程，而装备是贯穿太阳能光伏产业的基础。由于技术壁垒高，生产市场垄断，成本较高，占整个光伏系统价值的30%左右，使太阳能电池成为系统中的核心部件。

2.1.3 储能技术。太阳能光伏发电的关键是储能技术。实现太阳能光伏发电是利用白天的太阳能辐射转变为电能，但是是全天候用电，只有实现白天和晚上发电互补，才能用光伏产品。还有，储能技术的成本过高，也使光伏不能很好的运用。只有当太阳能储能技术彻底解决了，光伏产业进入大型储能阶段，才能在全国普及和应用。

2.2 对比

2.2.1 发光效果。150W的传统高压钠灯光通量是17000lm，其产生的照明效果为113lm/W，但是能够利用的折射光通率仅为33%左右。而100W的太阳能LED路灯光通量是7000lm，但产生的照明效果为70lm/W，其利用的折射光通率却在70%-80%之间。在实际应用中的折射光通量，太阳能LED灯要远远大于传统的高压钠灯。根据镇流器的消耗、灯具的使用效率以及利用的光通率三个因素，可以得出在小功率的光源对比中，太阳能LED路灯要比高压钠灯节省电量。

2.2.2 使用寿命。一般传统的高压钠灯的平均使用寿命大约是4年，而太阳能LED路灯的平均使用寿命为10年，但却没有实质性的依据可以证明。对于这两者之间的寿命比可以通过对芯片的封装及灯具散热的具体情况，观察电源衰减的情况。

2.2.3 维护、维修。太阳能LED路灯的内部构成部件很复杂，除了芯片，若是其他的某个部件损坏都会造成芯片不亮。若是太阳能LED路灯不亮，就需要取下LED路灯进行全方面的检测与维修。

2.2.4 节能。道路照明的时间大约为10h/天，按照每年365天算，若是使用133套180W传统的高压钠灯和43套120W钠灯，这一年使用的电量则为10.62万KWh，而太阳能LED路灯的寿命为10年，则在10年内都使用太阳能LED路灯，则可以节省106.22万KWh的电量。

2.3 设计

2.3.1 光照设计。利用光学中的自由曲面设计可以很好的将光照的效果显示出来，自由曲面是指非对称的曲面。因为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，必须利用光学自由曲面的设计，将照明的地面有均匀的亮度。常运用的光照均匀方法有重叠和剪裁法。

2.3.2 配光设计。对于配光设计方面，必须将太阳能LED路灯按照一定的排列顺序列起来，形成一个扩展光源，利用反光板和灯罩将空间的光度均匀分布，实现道路均匀照明的效果。因为太阳能LED路灯排列的间隙较小，散热有一定的难度，所以要严格控制安装的个数，但满足不了大面积的均匀照明效果。因此对太阳能LED路灯的配光设计还是很有必要的，目前，常用的分配方法有区域分割以及直接映射。

2.3.3 热设计。太阳能LED路灯的使用中，对温度的测试是很重要的，它对路灯发光的效率有很大的影响。LED作为半导体元件的发光物体，会跟随者温度的变化，其物理特性也会发生变化，例如：降低外量子的效率；温度升高，会造成太阳能LED路灯反光的波长发生偏移，加大了光衰的效率，降低了使用的寿命。

2.4技术

2.4.1 功率大，其太阳能LED路灯的发热问题就越严重。控制温度是为了保护太阳能LED路灯在城市道路中使用的寿命，若PN结的温度越高，则构件发生变化的可能性就越高，特别是显色和色温的关系。因此，提高太阳能LED路灯的制造水平，是保证路灯使用寿命的前提。

2.4.2 建立一个具有评价的系统也很必要。太阳能LED路灯与传统的高压钠灯产生的光源相比较，其前者的光照与配光有很好的效果，但是在光学和色度学上看重这两种效果，则就需要建立一个新型的评价系统。

结束语

太阳能LED路灯在城市道路中的应用与传统的高压钠灯有很大的区别，其利用的是太阳电池作为电源，但其成本很高，为了降低成本的投入，对于一般的城市来说，在一定程度上很难达到资金的要求。因此，太阳能LED路灯在城市道路中的应用，没有在实际应用中落实、发展。

参考文献

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