風(fēng)光互補型LED路燈的應(yīng)用分析

【摘要】隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，風(fēng)光互補LED路燈逐步應(yīng)用的越來越廣泛，風(fēng)光互補LED路燈使用太陽能和自然風(fēng)能作為路燈的能源，具有方便、安全、節(jié)能的特點，可廣泛應(yīng)用于農(nóng)村、城市的公路照明。本文簡要介紹了LED路燈的構(gòu)成、優(yōu)點，路燈的設(shè)計等方面，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)光互補；LED；路燈

引言

漂亮的路燈給美好的夜晚生活帶來光明，并且把城市的夜晚點綴的豐富多彩。但路燈消耗電量非常多，低壓輸電線路過長也致使輸電線路上的耗電量也十分多。隨著能源危機逐漸加重，新能源已變成當(dāng)前世界上的主要能源。風(fēng)能和太陽能是最常見的自然能源，冬天風(fēng)大，晴天陽光十分充足，陰天風(fēng)則很大，而夏天陽光照射強度非常高，就給風(fēng)光互補型路燈的出現(xiàn)創(chuàng)造了有利的條件。

1、風(fēng)光互補智能LED路燈構(gòu)成

太陽能電池與風(fēng)力發(fā)電機經(jīng)過或門電路對蓄電池進行充電。晚上，陰雨天風(fēng)能很充足，白天，晴天太陽能很豐富，很好的使用了自然條件不間斷的給蓄電池提供電能。蓄電池在智能控制器的控制下，可在周圍環(huán)境亮度不夠的狀況下自動開啟LED路燈。當(dāng)進入下半夜后可以使LED路燈運行的更節(jié)能，天亮之后能自動關(guān)掉LED路燈，真正的實現(xiàn)路燈的安全、節(jié)能、環(huán)保運行。

2、LED光源優(yōu)點

2.1 有利于環(huán)保。環(huán)保效果非常好，光譜中既沒有熱量、輻射，也沒有紫外線、紅外線，眩光十分小，并且廢棄物能夠回收利用。沒有污染不含汞元素，具有冷光源，能夠安全觸碰，屬于典型的綠色照明光源。

2.2 使用壽命長。許多人將LED光源稱為長壽燈，意為永不熄滅的燈。環(huán)氧樹脂封裝，固體冷光源，燈體內(nèi)也不會有松動的部分，不會有熱沉積、燈絲發(fā)光易燒的缺點。使用壽命能夠達到6萬-10萬小時。相比傳統(tǒng)光源的壽命長lO倍以上。大功率LED平面集體封裝，燈座與散熱器設(shè)計為統(tǒng)一的整體。充分保障了LED的使用壽命和散熱要求，從根源上使LED燈具造型和結(jié)構(gòu)的任意設(shè)計得到滿足，充分體現(xiàn)了LED燈具的鮮明特色。

2.3 高效節(jié)能。節(jié)能能源沒有污染，直流驅(qū)動，超低功耗電光功率轉(zhuǎn)換幾乎接近100%，相比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。燈罩與透鏡是一體化設(shè)計。和傳統(tǒng)光源單一的發(fā)光效果相對比，LED光源是低壓微電子的產(chǎn)品，與嵌入式控制技術(shù)成功融合。

3、風(fēng)光互補LED路燈的設(shè)計

3.1 太陽能電池的選擇。太陽能電池的選擇主要由兩個方面決定：一是當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件；二是蓄電池的容量。以200Ah蓄電池，容量為24 V在福州地區(qū)的采用為例，計算如下：LED燈每天損耗32.67Ah，而200 Ah蓄電池最佳充電電流為20-25A；所以，太陽能電池容量的選擇空載電壓為35V，短路功率700W，電流20A。福州地區(qū)平均的有效日照時間是3.5h。復(fù)算可充電數(shù)約為35Ah.，能夠充分滿足用電的需求。太陽能電池在選擇時要整體考慮到體積、價格、安裝水平等多種因數(shù)才能夠確保較高的性價比。

3.2 風(fēng)力發(fā)電機的選擇。風(fēng)力發(fā)電機的選擇由兩個因數(shù)決定：一是蓄電池的容量與電壓；二是當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件。選擇風(fēng)機的技術(shù)參數(shù)主要有：輸出功率、輸出電壓、額定風(fēng)速。例如福州地區(qū)年平均的風(fēng)速大約是1.6m/s，做為風(fēng)光互補風(fēng)力發(fā)電機，額定風(fēng)速的選用一般越低越好，但高速風(fēng)機的成本大大低于低速風(fēng)機。所以，通常情況下選用的風(fēng)機為輸出功率為500W、額定風(fēng)速為8m/s、輸出電壓24V，至于在實際運行過程中使用風(fēng)能的效果，不部分只能靠實測獲取。

3.3 LED路燈功率的選擇。遵循規(guī)定，支路、次干路、主干路照明標準量化指標，首要是路面的照度與路面的亮度，同時依據(jù)路面的寬度，對路燈交錯布置、單側(cè)布置、雙側(cè)布置的間距和燈高都具有相對應(yīng)的規(guī)定。所以當(dāng)LED燈的光通量達到規(guī)定數(shù)值時，經(jīng)過合理布置路燈的排列都能與標準的要求相符合。以112WLED燈為例介紹這個問題。LED燈總光通量為9927lm，10m距離能達28Lx，6m距離能達到58Lx。對照《城市道路照明設(shè)計標準》可充分滿足支路、次干路、主干路照度和亮度的需求。所以使用此功率LED燈作為道路照明器具是符合要求的，比此功率大的LED燈更能夠滿足標準。

3.4 蓄電池的選擇。風(fēng)光互補LED路燈中最重要的設(shè)備是蓄電池，其首要參數(shù)是容量和電壓。通常大部分廠家選擇12V的電壓，筆者覺得選擇24V電壓更好一點。原因是目前驅(qū)動芯片12V輸入電壓比24V輸入電壓效率要低3%；并且在相同LED燈數(shù)量下，提升電壓就會減少電池的容量，所以裝置的體積基本保持不變。LED路燈中蓄電池的容量的采用主要是三個方面決定的：一是裝置體積與投資數(shù)額；二是無風(fēng)的天數(shù)與連續(xù)陰雨；三是點燃的時間和LED燈功率。

4、風(fēng)光互補型LED路燈與高壓鈉燈的對比

4.1 顯色性的對比。LED路燈的色溫能夠在4000一7000KmI之間靈活進行選擇，顯色指數(shù)最高在80以上。發(fā)光顏色與自然光更接近。高壓鈉燈發(fā)光的顫色是黃色，色溫駛顯像指數(shù)也比較低。太陽光顯色指數(shù)是100。高壓鈉燈的垃色指數(shù)僅僅為20左右。

4.2 壽命的對比。高壓鈉燈，因為技術(shù)和質(zhì)量的局限性壽命較短，通常情況下小于3000小時，LED路燈理論的使用壽命超過5萬小時，是當(dāng)前流通最好的高壓鈉燈使用壽命的10倍以上。即：高壓鈉燈更換10次以上LED路燈才更換1次，高壓鈉燈的維護費用更是LED路燈的數(shù)倍以上。

4.3 光效利用率的對比。高壓鈉燈的燈泡的結(jié)構(gòu)決定了其光源利用率比較低低，只有40%左右發(fā)光角度為360度，大多數(shù)需要經(jīng)過反射器反射后才能照到指定的區(qū)域。LED光源利用率非常高，大約是90%，燈具的發(fā)光角度與LED發(fā)光角度可保持一致，LED路燈的光能夠直接照射到指定的區(qū)域，光源利用率極高。

4.4 啟動時間的對比。高壓鈉燈啟動時間比較長，再次啟動時必須要有一定的時間聞隔。高壓鈉燈在接通電源5-10分鐘左右的時間后亮度才能達到正常。再次啟動的時問同隔通常會大于5分鐘。LED路燈則不會有啟動延時的問題，能夠隨時接通電源，隨時進行工作，可以十分方便地實現(xiàn)智能化節(jié)能控制。

4.5 安全性。LED路燈色彩精晰且豐富，顯示指數(shù)十分高，能夠大幅度地增強人的反應(yīng)速度與識別能力，路面照度比較均勻，沒有眩光。能夠有效降低高壓鈉燈照射下的斑馬效應(yīng)，在不提高照度的狀況下提高人的視覺亮度，并且讓路邊綠化更加美麗，有效提高了行車的安全性.減少了交通事故。

4.6 維護次數(shù)的對比。風(fēng)光互補型LED燈的散熱性非常好，不會發(fā)生高壓鈉燈出現(xiàn)的現(xiàn)象，幾乎可以不用維護。5年內(nèi)才更換一次蓄電池。高壓鈉燈是金屬氧化物，熱量高，應(yīng)用久后燈具就會發(fā)黑，就會影響到光透度。每年都要更換整套高壓鈉燈。

5、結(jié)論

風(fēng)光互補智能LED路燈因為不用供電，使供電方式得到簡便，增升了路燈運行的水平，真正實現(xiàn)完全利用自然能源，真正做到路燈運行的零污染，零排放，零耗電。其市場前景十分好。但，當(dāng)前對于這種類的路燈在各部件的選擇計算方面還欠缺對應(yīng)的標準，部件選擇計算還不夠嚴謹，隨意性很多，所以產(chǎn)品的信任度和可靠性不是很高，影響到了在市場中推廣應(yīng)用。

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