隨著我國社會經濟和城市建設的快速發(fā)展，主要為機動車交通和市民出行服務的城市道路照明也大大加快了前進步伐。照明節(jié)能已經是當今城市照明發(fā)展的必然趨勢。結合自己對城市照明節(jié)能的認識，提出一些淺見。
一、普通照明的弊端
從人類點亮第一支普通照明白熾燈開始，科技不停進步，燈具不斷出新，我們已經到了要真正告別“愛迪生時代”的時候了。大多數老年人面對時代的進步顯然有點不太明白，為什么不賣這種燈了？小瓦數的挺好的呀，3塊錢一個，很便宜。大多數人并不知道，我國正推出一份路線路，按照計劃，4年后，我國將不再銷售普通照明白熾燈。
普通照明白熾燈，在一個多世紀里一直是全世界燈具市場的統治者。但是，歐盟已經下決心關掉白熾燈，而我國在去年也推出一份路線圖，清晰地指出白熾燈的最終命運從今年10月1日開始，我國開始按功率大小分階段逐步禁止進口和銷售普通照明白熾燈，首先退休的是100瓦及以上普通照明白熾燈，預計到2016年，白熾燈將完全退出我國市場。
普通照明白熾燈被廢的根本原因在于光效很低，95%的電能都被轉化成熱浪費掉了，這再節(jié)能減排、綠色環(huán)保的當今世界，是不能被容忍的。有數據顯示，歐盟成員國如能全面推行使用節(jié)能燈，到2020年底將累計節(jié)電800億千瓦時，而我國在2011年全部風力發(fā)電量為800億千瓦時。
看來，無論以前多風光，普通照明白熾燈被“廢黜”的命運已然注定?，F今國際及我國燈具市場，節(jié)能燈是使用較廣的一種燈具，名副其實的節(jié)能產品，耗電量小、壽命長，已經被中國路燈市場快速接受。截止2009年普及率已達到90%。
人們一直存在著一種誤區(qū)，總覺得城市道路照明越亮越好，其實道路照明和室內照明不同，道路照明的目的是為了機動車駕駛員提供良好的視看條件，使他們能及時發(fā)現前方60-160m范圍的障礙物，而室內照明，比方說教室照明的目的是為學生提供良好的閱讀條件。道路照明最高需30lx，而室內照明則需要300-500lx。事實上，道路照明是為了駕駛員服務的，駕駛員并不要求路面那么亮，更不是越亮越好。太亮了會帶來諸多問題，一是增加投資，二是浪費電能，三是導致光干擾和光污染，也就是破壞了環(huán)境。
目前，我國城市電網的現狀，造成線路的電壓波動大大超過了國際標準，上半夜是用電高峰，電網電壓往往低于額定電壓，后半夜用電負荷減少，使得電壓攀升，照明用電量的功耗也隨之上升。這樣不但縮短了燈泡的壽命，也增加了不必要的能量消耗。而節(jié)電器恰恰彌補了這方面的缺陷，市場上成為節(jié)電裝置實際上是一種在變壓器二次側安裝的調壓裝置，大多還是智能型的。其工作原理是通過微電腦實時采集輸出、輸入電壓型號與設備電壓比較，經過計算自動進行電壓調節(jié)，從而保證輸出最佳的照明系統工作電壓。使用調壓設備后證明，通過降低電壓來降低光源功率從而達到節(jié)電的母的，其節(jié)電效果很明顯，降壓約10%，一般可節(jié)電約20%。但是必須強調，節(jié)電多少是完全由路燈供電電壓決定的，當供電電壓高時，通過降壓可節(jié)電，電壓越高，降壓越多，則節(jié)電率愈高，供電電壓低時，就有可能達不到應有的節(jié)電指標。舉例來說，一臺節(jié)電器放在供電電壓為250V的地方，節(jié)電率有可能達到30%-40%，而同樣的節(jié)電器放在供電電壓為200V的地方節(jié)電率就有可能為0。
二、節(jié)能照明的作用
按照國家發(fā)改委發(fā)布的《中國逐步淘汰白熾燈路線圖》的計劃市場上將逐步淘汰白熾燈，再加上現在社會提倡綠色照明，節(jié)能燈與LED燈自然而然的占據了市場，節(jié)能燈與LED燈已走向了了千家萬戶。多位光電領域的專家對包括LED燈在內的節(jié)能燈十分推崇，認為“如果全國50%的光源使用LED燈，年節(jié)電量將相當于再建2.5座三峽電站”。
與白熾燈相比節(jié)能是一大優(yōu)勢。這種觀點不是空穴來風，都是有其根據的。在普通照明的節(jié)能燈上，一個從光效上說：節(jié)能燈光效高，也就是在相同照度的情況下能耗更小，三基色節(jié)能的光效一般在40-80im/W，舉例說7W的三基色節(jié)能燈的照度基本上相當于40W白熾燈的照度；一個從壽命上說標準的節(jié)能燈平均壽命在5000-8000小時以上，好的可以達到10000小時以上，而白熾燈的平均壽命在1000小時左右。
雙功率鎮(zhèn)流器也稱功率鎮(zhèn)流器，可根據用戶需要自行調節(jié)。其工作原理是使鎮(zhèn)流器按照預置條件調節(jié)其感抗值，從而改變電流以達到改變燈功率的目的?，F在我國大多數的中小城市，在夜間11點后，大城市在午夜12點鐘后，道路上車流量與行人已經很少了。在這低交通流量的大路上仍然保持較高照度顯然沒有必要。這是完全可以采用雙功率鎮(zhèn)流器，在道路低交通流量時，適當的降低燈泡功率，使燈泡在額定功率的60-70%處運行，雖然燈泡的額定功率降低了30-40%，但是道路的照度只降低了20%，完全可以保證交通安全的要求。而且在下半夜用電低峰，電壓升高時，也不會使燈泡和鎮(zhèn)流器出現過載現象。這不但可節(jié)約大量電能，而且還可延長鎮(zhèn)流器及燈泡的使用壽命，從而節(jié)省了大量的燈具維護費用。從2008年7月份以來，保定市大陸及住宅小區(qū)內道路上，已全面推廣應用節(jié)能型雙功率鎮(zhèn)流器。到目前為止大約已經投入了2500套節(jié)能型雙功率高壓鈉燈電感鎮(zhèn)流器。
LED燈在節(jié)能燈上更是比普通節(jié)能燈節(jié)能效率更高。舉個例子，假如每天亮燈8個小時，節(jié)能燈12W每天就是0.096度電，而83W的LED燈僅僅是0.024度電，也就是每天節(jié)省了0.072度，一年節(jié)省26.28度。LED燈杯壽命大于50000小時，而節(jié)能燈平均壽命只有5000-8000小時。
研究資料表明，節(jié)能、環(huán)保的LED光源是冷光源，眩光小，無輻射，半導體照明自身對環(huán)境沒有任何污染。而且具有電壓低、電流小、高度高的特性。一個10-12w的LED光源發(fā)出的光能與一個35-70w的白熾燈發(fā)出的光能相當。同樣照明效果，LED比傳統光源節(jié)能40-50%。LED路燈有獨特的二次光學設計，將LED路燈的光照射到所需照明的區(qū)域，進一步提高了光照效率，已達到節(jié)能目的；LED路燈光具有單向性，沒有光的漫射，保證光照效率；壽命長，LED利用固態(tài)半導體芯片將電能轉化為光能，外加環(huán)氧樹脂封裝，體內也沒有松動部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積等缺點，可承受高強度機械沖擊，LED單管壽命為5萬小時。響應速度快，LED發(fā)光管響應時間很短，能按要求保證多個光源或一個光源在不同區(qū)域之間的工作切換。采用專用電源給LED光源供電時，達到最大照度的時間小于10ms。多變幻，LED光源可利用紅、綠、藍三基色原理，在計算機技術控制下使三種顏色具有256級灰度并任意混合，即可產生256×256×256＝16777216中顏色，形成不同光色的組合變化多端，實現豐富多彩的動態(tài)變化效果及各種圖像。綜合性能高，LED與其他光源相比，不論實在抗震、壽命、啟動時間方面都很出色。
大功率LED路燈的光源采用低壓直流供電、由GaN基功率型藍光LED與黃色熒光粉合成的高效白光二極管，具有高效、安全、節(jié)能、環(huán)保、壽命長、響應速度快、顯色指數高等獨特優(yōu)點，可廣泛應用與城市道路照明。點光源經歷了白熾燈、熒光燈、高強度氣體放電燈三個重要階段?，F在人們普遍認為LED將發(fā)展成為第四代光源，即半導體照明。
電光源從最早的白熾燈到最新的LED經過了四代發(fā)展，目前全國正大力推進LED燈。2006年以來保定市也加快了LED路燈的建設。到現在為止，朝陽大街、玉蘭大街、長城大街、五四路等路段已經建設完成873基LED太陽能路燈。預計保定市在未來幾年將會有更多的LED路燈投入建設。現在保定市各個路段的路燈主要采用的是高壓鈉燈，而LED燈相比于高壓鈉燈燈具具有高效、節(jié)能、長壽命、環(huán)保、反應速度快等優(yōu)點，壽命長達50000小時。其色溫可以在4000-7000K之間靈活選擇，顯像指數最高可達80以上，燈具發(fā)光顏色更接近與自然光。
以下為高壓鈉燈與LED燈的詳細對比見表一。
|
光源數量 |
光源光通量 |
整燈發(fā)出光通量 |
平均照度 |
輸入總功率 |
年耗電電費 |
|
|
32WLED路燈 |
32個 |
3200LM |
3040LM |
18Lu×/6M |
35W |
106元/年 |
|
100W高壓鈉燈 |
1個 |
1000LM |
4500LM |
18Lu×/6M |
130W |
394元/年 |
|
56WLED路燈 |
56個 |
5600LM |
5320LM |
17Lu×/8M |
60W |
182元/年 |
|
150W高壓鈉燈 |
1個 |
15000LM |
6750LM |
17Lu×/8M |
195W |
591元/年 |
|
84WLED路燈 |
84個 |
8400LM |
7980LM |
22Lu×/10M |
91W |
276元/年 |
|
250W高壓鈉燈 |
1個 |
25000LM |
11250LM |
22Lu×/10M |
325W |
985元/年 |
|
140WLED路燈 |
140個 |
14000LM |
13300LM |
32Lu×/12M |
152W |
460元/年 |
|
400高壓鈉燈 |
1個 |
40000LM |
18000LM |
35Lu×/12M |
520W |
1576元/年 |
以400W的高壓鈉燈為例，當電壓從242伏降到154伏時輸入功率變化如下：
|
分檔 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
電壓V |
242 |
230 |
220 |
212 |
201 |
192 |
154 |
|
輸入功率W |
544 |
490 |
450 |
417 |
375 |
342 |
220 |
三、保定市路燈照明節(jié)能狀況
隨著時代發(fā)展和科技進步，國家發(fā)改委提出了綠色照明工程，市局領導高度重視，為落實科學發(fā)展觀，保護環(huán)境，節(jié)約能源，實施綠色照明工程破在眉睫。對此，保定市路燈管理處制定了3項路燈節(jié)能改造實施方案：
（1）、在2007年6月20日之前完成了對符合條件的15條主干道和18條次干道采取夜間減少路燈照明數量、降低照明的措施。
（2）、在景觀燈及部分小街巷推廣使用了節(jié)能燈光源，并嘗試了安裝了太陽能路燈，收到了一定的效果。
（3）、在部分路段安裝節(jié)電裝置進行試點嘗試，節(jié)電率達到25%，現已完成了節(jié)能控制柜的項目招標工作，近期將對市區(qū)內多個控制柜進行節(jié)能改造。
（4）、作為2013年市委、市政府擬辦的52件惠民事項之一，由保定市路燈管理處承擔的12條小街巷老舊路燈改造工作全部完工。
四、保定市路燈照明節(jié)能措施
（1）此次12條小街巷改造涉及的舊有路燈設施修建時間較長，老化嚴重，路燈管理處因地制宜制定不同的施工方案。其中，除勝利巷、電業(yè)胡同、公交小路因道路路面狹窄，在無法安裝鋼桿的情況下，采用同桿架設的方式，安裝新型路燈外，苑西街、水閘街等9條小路均進行整體改造，加裝新型鋼桿、線路入地。所有路燈施工都緊跟道路維修進度，邊維修道路、邊敷設路燈地下管線，既節(jié)省了時間，又避免反復施工造成資源浪費。此次共計改造路燈燈桿151基，更換燈頭179盞，所有路段原有鈉燈統一改造為LED節(jié)能燈。
（2）此前，路燈處已完成了天鵝路、復興路、天威西路的路燈改造工程，共計改造路燈燈頭1314盞，并解決了困擾夜間過往車輛的朝陽南大街鐵道口昏暗問題，使我市夜間道路照明環(huán)境整體增亮，受到市民群眾的交口稱贊。
（3）、保定市路燈管理處透露，在去年對復興路和天鵝路路燈改造取得良好效果的基礎上，保定市恒祥大街(北三環(huán)—天威路)的路燈進入改造日程。
（4）、針對恒祥大街舊有燈型復雜、樹木遮擋嚴重等特點，保定市路燈管理處制定出嚴謹有效的施工方案：
拆舊換新，統一光源。拆除舊有多種燈型燈頭，充分利用技改資金，將原有鈉燈統一改造為224W、168W、112W的LED節(jié)能燈。
改造燈臂，提高照度。因地制宜，改變以往傳統的燈具樣式，將原有燈臂加長，改造成為造型新穎的大彎臂路燈，適當降低燈桿高度，不但解決了樹木遮擋問題，同時也提高了照度，形成照度寬、亮、勻的新型路燈燈景。
（5）、為最大限度降低市民夜間出行的不便，該處采取分批改造、及時亮燈的施工方式，即“邊施工，邊亮燈”。據悉，陽光大街(北三環(huán)—百花路)也將隨后跟進。
（6）、景觀照明狀況：
路燈發(fā)展到現代，已經不僅僅具備亮化的功能，而且在美化城市建設、提高城市品位方面起著重要的作用，已成為城市的標志之一，所以，保定市路燈管理處在2000-2011年間安裝了大批新穎美觀的景觀燈，分布在市內廣場、游園及道路交口上。
五、節(jié)能照明的發(fā)展前景
展望2014年，政府發(fā)展城市路燈照明節(jié)能的態(tài)度依然堅定，淘汰白熾燈路線圖亦將全面實施，加上工業(yè)者在通過路端的積極推廣，都將有助于路燈照明節(jié)能產業(yè)獲得穩(wěn)定成長。目前，LED照明技術還在不斷發(fā)展與完善的過程中，LED路燈的相關技術標準和規(guī)范也在不斷的總結、提高與制定過程中，隨著國家相關部門針對LED照明產業(yè)的發(fā)展有了更為具體的部署和指導，相信在不遠的將來，LED照明技術一定會在城市道路照明中有著非常廣泛的應用前景。與傳統光源相比，LED特別是白光LED在一般照明領域中的優(yōu)勢和節(jié)能潛力，使它日益受到路燈管理部門及相關專業(yè)技術人員的關注，也成為了當前半導體研究領域以及照明產業(yè)中的熱點。隨著LED照明技術的進一步提高，LED路燈技術的日趨完善，將有快速的發(fā)展。考慮到我國約有2億盞路燈這一廣闊市場，加上已有部分生產企業(yè)產品出口，市場前景更為看好。
綜上所述，LED具有很多傳統光源所不能比擬的優(yōu)勢，以其節(jié)電、環(huán)保、壽命長等優(yōu)點深得大眾矚目。然后，任何新事物的產生于發(fā)展必然會遇到各種各樣的瓶頸，LED要想成為未來照明的主流，價格及成本仍然是最大障礙，LED要在價格上與傳統燈具進行競爭，需要LED廠商降低成本，建立統一的產品標準，解決散熱、發(fā)光效率等一系列技術問題。短期內智能實在LED技術不斷成熟，發(fā)光效率不斷提高的前提下，通過LED的壽命優(yōu)勢和節(jié)能優(yōu)勢來彌補燈具價格上的不足。相信在全球LED產業(yè)新技術的突飛猛進下，LED未來前景一篇光明，大有發(fā)展前途。LED技術帶來了光源的革命和無限的發(fā)展空間。但是，城市照明對經濟發(fā)展、城市建設和人民活動關系重大，任何抱著急功近利的態(tài)度，以節(jié)能減排為借口，簡單翻版?zhèn)鹘y模式去推動LED的行為只會扭曲、遲滯新技術的發(fā)展，甚至淪為國外新技術的試驗田。我們還是應該遵循科學發(fā)展觀，以實事求是的態(tài)度肩負起中國照明可持續(xù)發(fā)展的使命。在照明領域，LED必然是未來的發(fā)展趨勢，二十一世紀將進入LED為代表的新型照明光源時代。
總之，照明節(jié)能的潛力是很大的，還需要我們路燈管理單位去努力，只有經過不斷的探索、實踐，從大處著眼，小處著手，才能找到真正達到照明節(jié)能效果的方法，使有限的電能發(fā)揮更大效益。
參考文獻：
1、柴曉路 《路燈》 中國電力出版社 2002 107-11
2、鄭東曦 《河北照明》 河北省照明行業(yè)協會 2006年06期
3、唐宏平 《城市道路照明設計標準》 國家建設部 2010年
4、吳聚輝、董新豐 《城市照明建設簡訊》 2009年
