電力生產運行新型探照燈的研究

摘要：本文研究內容是結合電力運行巡視、電力搶修現場環境情況，應用最新的LED照明元器件技術和大容量的鋰離子聚合物電池技術，研制一種亮度高、射程遠、使用續航時間長，方便故障線路巡查，方便現場架設使用的電力專用探照燈。

關鍵詞：電力運行；LED照明；探照燈

一、電力企業使用探照燈的定義

探照燈是一種用于遠距離照明和搜索的照明燈具，而且具有強大的光源，探照燈能借助它本身所裝備的反射鏡或是透鏡使得射出的光束集中在一個很小的立體角內來獲得極大的光效，電力部門使用的探照燈，必須適用于電力夜間巡視和搶修需要，并具備方便攜帶，自備電源供電等特點，以滿足電力安全生產的要求。

二、電力企業當前使用探照燈的種類和用途

（一）按照使用場所劃分：可分為戶外探照燈和戶內探照燈，戶外探照燈主要用于夜間電力線路、分支箱和變壓器設備的巡視和搶修照明，戶內探照燈主要用于電房室內的巡視和搶修照明。

（二）按照發光原件的使用劃分：主要分為疝氣探照燈和LED探照燈，疝氣探照燈具備成本低、亮度高等優點，缺點是耗電和使用壽命短，適用于有交流供電的變電站戶外場地固定照明；LED探照燈除具備省電和使用壽命低等優點外，還具備成本低和高亮度等特性，因此適用于電力各種場所使用。

（三）按照使用電源劃分：主要分為交流電源供電探照燈和自備電源探照燈。交流電源探照燈必須接入交流供電線路，往往用于固定位置和照明區域的地方；自備電源探照燈，由于探照燈內安置了大容量的聚合物電池，可以持續一段時間的照明供電，因此具備方便攜帶和安放等優點。

三、電力企業當前使用的探照燈存在的問題

電力基層部門使用的戶外疝氣探照燈，由于疝氣燈泡本身的特性，往往開燈后需要一定時間才能達到穩定的照明效果，并且疝氣燈泡存在亮度不足，功耗大等缺點，已經逐步被LED探照燈取代。目前使用的LED探照燈，雖然在技術上有所進步，但由于使用電池和LED發光原件的局限，也存在使用時間短、亮度不足和不具備雨天使用等缺點。具備長時間供電的探照燈又因為電池體積龐大，充電時間長等原因，造成不方便攜帶，現場不易安放等缺陷問題。因此，目前使用的電力探照燈存在諸多問題，對夜晚配網設備及線路搶修和線路隱患排查造成極大不便，急需研究一種亮度高、射程遠、使用續航時間長的新型探照燈，以便提高電力夜間運行和搶修效率。

四、電力生產運行新型探照燈技術的研究

（一）光源技術研究

自從愛迪生1879年發明碳絲白熾燈，開啟了照明技術革命時代。不斷涌現了熒光燈、汞燈、鈉燈、金屬鹵化物燈、熒光燈等照明技術。白熾燈使用壽命短，鎢絲燈發熱和耗電大，熒光比較節能，但燈管內的汞有害于人體健康。LED照明技術的出現啟發照明革命的質變，LED是一種能夠將電能轉化為可見光的半導體，在發光半導體材料上下兩層裝有電極，通電情況下可使半導體材料發光，光的顏色根據材料性質的不同而有所變化。

1955年時，美國無線電公司發現了砷化鎵與及其他半導體合金的紅外線放射作用，而1962年美國通用電氣公司開發出可見光的LED。LED真正的起飛是在1990年代日本日亞化學的中村修二于1994年，在氮化鎵研究方面獲得重大突破，獲得了藍光LED，繼藍光LED技術突破后，白光LED正式啟動了廣泛的LED照明應用的時代。

白光LED屬于全固體冷光源，優點突出：體積小，重量輕，結構堅固，工作電壓低，使用壽命長等。按照通常的光效定義，LED的發光效率并不高，但由于LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，效率可達90%，而同等光效的白熾燈的可見效率僅為20%。因此，LED光源是新型探照燈的理想選擇。

（二）電池技術研究

電池是指把非電能直接轉變為電能的獨立直流電源。如干電池、蓄電池、光電池、溫差電池等，一般常說的多指“化學電池”。1799年，意大利人伏特把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水里，發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過。伏特用這種方法成功地制成了世界上第一個電池──“伏特電堆”。 1859年，法國的普朗泰發明出用鉛做電極的電池，把兩塊鉛板放入作為電解液的稀硫酸中，鉛板表面就變成了硫酸鉛。因為這種電池能充電，可以反復使用，所以稱它為“蓄電池”或“二次電池”，意思是放電時消耗的活性物質，在充電時能夠恢復，因此它是化學能與電能互相轉換的一種儲能裝置。

目前使用的蓄電池主要分為：鎳鎘蓄電池、鎳氫蓄電池、鉛蓄電池、鋰離子蓄電池。其中，鎳鎘電池有記憶效應、容量小的特點；鎳氫電池記憶效應小、容量比較大；鉛電池內阻小、可以反復充電使用；鋰離子無記憶效應、輕薄容量大，是目前同等體積下容量最大的電池，廣泛用于數碼相機、筆記本電腦、移動電話等產品中。正在研發階段的電池包括美國麻省理工學院的納米碳管電池、德國卡爾斯魯厄研究所的新型鐵碳電池、法國蜂鳥阿爾法聚合物電池等。因此，目前電力應急燈中使用鋰離子電池最合適，技術成熟，輕便容量大，能提供持續好幾小時的照明電力供應。

（三）新型探照燈技術要求

高效節能：選用進口LED發光原件，發光效率高、壽命長、防震性能好，大功率探照燈強光光通量不少于3000lm，連續照明時間長達5小時；小功率探照燈工作光通量不少于850lm，連續照明時間長達8小時，適應長時間當班工作的需要。

方便可靠：采用高能無記憶鋰離子電池可隨時充電，具備220伏交流充電和汽車充電兩種模式，一次充滿電后一年內儲電量不低于滿容量的85%，兩年內儲電量不低于滿容量的65%。并設有低壓過放電保護電路，可靠保護電池，延長電池使用壽命。

防水性能：全密性工藝設計，可在暴風雨中正常工作；特制鋁合金外殼和塑料聚光罩，確保產品能經受強力碰撞和沖擊。

使用靈活：獨特的燈頭結構設計，照明角度可任意調節，燈頭既可固定在燈體或其他支撐物上使用，也可方便地卸下手持使用，還能在1.2～2.8米高度的氣壓三角架上任意升降，非常適合電力巡視和搶修現場使用。

五、結束語

新型探照燈的研究，整合了全新的照明元器件技術和鋰離子電池技術，突破傳統探照燈的局限，實現亮度高，耗電少，在滿足了線路巡查和搶修現場需求外，還能應用到夜間配網工程建設照明和配電房的高效應急照明等，具有廣闊應用前景。

參考文獻

[1] 張星--談LED照明技術和應用，《城市建設理論和研究》，2014年第11期。

[2] 畢道治—新型電池技術的開發及展望，《中國科技成果》，2003， （8）