太陽能LED路燈在城市道路照明中的應(yīng)用研究

李明霞，段景曦

1.山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限公司，山西 太原 030032 2.中國煤炭科工集團太原研究院有限公司，山西 太原 030006

0 引言

我國從1996年以來實施的綠色照明工程，推動了太陽能照明產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展，加快了相應(yīng)的產(chǎn)品和工程建設(shè)標準等相關(guān)政策措施的實施，使太陽能照明成為綠色照明工程的主力軍。

1 太陽能LED路燈簡介

1.1 工作原理

太陽能發(fā)光二極管（LED）路燈系統(tǒng)由太陽能電池板、蓄電池、智能控制器、LED光源、電池箱、主燈頭、燈桿和電纜線組成。白天，在智能控制器的控制下，太陽能電池板吸收太陽能光并轉(zhuǎn)換成電能，為蓄電池組充電；晚上，蓄電池組放電，為LED燈光源供電，實現(xiàn)照明功能[1]。

1.2 光源

LED利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過載流子發(fā)生復(fù)合作用放出過剩的能量而引起光子發(fā)射，發(fā)出紅色、黃色、藍色、綠色、青色、橙色、紫色、白色的光。

1.3 燈具

燈具外殼選用壓鑄鋁材質(zhì)，表面運用先進納米鍍膜技術(shù)，無氧化問題，表面不集塵、腐蝕，符合有效防水、防塵、密封要求，達到IP65防護等級，滿足城市主干道環(huán)境下的要求。

1.4 控制器

控制器可實現(xiàn)精準的放電控制、智能紅外遙控控制、無級功率控制等；具有防過充過放、電子短路、過載保護、防反接等全方位的全自動保護控制功能；使用數(shù)字LED顯示和設(shè)置，極其方便直觀[2]。

1.5 燈桿

燈桿選用優(yōu)質(zhì)鋼件模壓而成，連續(xù)自動弧形焊接一次成形，線條流暢，造型美觀，錐度比合理，抗風、防水措施可靠。

2 應(yīng)用實例

澠池縣新華大道路燈布置橫斷面圖如圖1所示。道路起點位于澠池縣城仰韶路與新華路交叉口南，終點與果園鄉(xiāng)政府修建的和諧大道順接。

圖1 澠池縣新華大道路燈布置橫斷面圖（單位：cm）

根據(jù)目前我國太陽能路燈的平均技術(shù)水平和本地的太陽能資源，該工程照明路燈全部采用太陽能LED 路燈，照明燈具電源可完全由自帶蓄電池組提供，無須另接市政電源。所有燈具均采用截光型燈具，所有光源均選用I級能效產(chǎn)品。

通過對路線方案進行交通量預(yù)測，確定該項目道路等級為城市主干路，設(shè)計行車速度為60 km/h。道路照明按照國家規(guī)定的標準，該道路按城市Ⅰ級主干道設(shè)計，機動車道平均照度（Ea）≥20 lx，照度均勻度u≥0.4；非機動車道平均照度（Ea）≥10 lx，照度均勻度u≥0.4；交匯區(qū)平均照度（Ea）≥30 lx，照度均勻度u≥0.4[3]。

該道路照明工程設(shè)計，采用10 m+8 m雙懸臂路燈，車行道側(cè)安裝180 W分體式物聯(lián)網(wǎng)光能智慧燈具，人行道側(cè)安裝72 W一體化物聯(lián)網(wǎng)光能智慧燈具。沿道路雙側(cè)對稱布置，布置間距均為30 m。燈桿挑出懸臂1.5 m，傾角為5°。道路有側(cè)分帶時，將路燈安裝在側(cè)分帶內(nèi)，距離機動車道邊緣1～1.5 m；無側(cè)分帶時，將其安裝在人行道內(nèi)側(cè)，距離內(nèi)邊緣0.75～1 m處。

根據(jù)照明設(shè)計手冊公式計算路面照度值[4]，結(jié)果如表1所示。

表1 路面照度值

計算結(jié)果表明，設(shè)計方案滿足規(guī)范要求。根據(jù)方案布置需要路燈數(shù)量為雙臂燈（H10/8，180 W/72 W）480套。

3 太陽能LED路燈與傳統(tǒng)高壓鈉燈的比較

3.1 使用性能和安全性能

（1）太陽能LED路燈光源是LED，為綠色無污染光源。

（2）LED路燈的發(fā)光顏色更接近于自然光，顯色指數(shù)可達80以上，而傳統(tǒng)高壓鈉燈發(fā)光顏色顯色指數(shù)僅為20左右。

（3）LED路燈不存在啟動延時問題，可實現(xiàn)智能化節(jié)能控制，而傳統(tǒng)高壓鈉燈啟動時間較長，啟動后5～10 min才能達到正常的亮度，且兩次啟動時間間隔需大于5 min。

（4）LED光源屬于冷光源，燈亮與燈滅溫差不大，而傳統(tǒng)高壓鈉燈的燈亮和燈滅的溫差較大，需要加呼吸系統(tǒng)來減少溫差。

（5）LED路燈無眩光，路面照度均勻，有助于減少交通事故，提高行車安全性。

（6）太陽能路燈的供電電壓不超過36 V，為安全電壓等級，更安全[5]。

通過比較可知，相比傳統(tǒng)高壓鈉燈，太陽能LED路燈具有更加良好的使用性能和安全性能。

3.2 經(jīng)濟性和環(huán)保性

在滿足道路照明的情況下，澠池縣新華大道照明工程如果選用雙臂高壓鈉燈（H10/8，300 W/100 W）需要524套，而且需要敷設(shè)YJV-0.6/1-4×25+1×16電纜33.8 km，敷設(shè)YJV-8.7/10-3×50電源電纜10 km，20 kVA路燈箱變9臺，路燈控制器9臺。若選用雙臂太陽能LED燈，只需要（H10/8，180 W/72 W）482套。太陽能LED路燈與高壓鈉燈的投資對比如表2所示。

表2 太陽能LED路燈與高壓鈉燈的投資對比表

4 結(jié)束語

綜上所述，澠池縣新華大道的路燈如果全部采用太陽能LED路燈，可以為當?shù)卣斦?jié)約大筆的電費支出，使?jié)瞥乜h在新能源的應(yīng)用方面實現(xiàn)更好的綠色發(fā)展，故建議將其推廣使用。同時，要注意在選擇太陽能路燈產(chǎn)品時，應(yīng)選擇生產(chǎn)資質(zhì)齊全的生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的產(chǎn)品。