基于太阳能电源的生态公路照明光源比选[2]

　　3 光源匹配比选

　　目前道路照明节能多以应用新技术为主，推广和应用高压钠灯、陶瓷金卤灯、荧光灯、LED灯、无极灯等新光源，逐步淘汰了白炽灯、汞灯等低效照明产品，节能方案和道路照明设计呈现出百家齐放的局面。该生态公路照明项目基于太阳能电源，选用匹配光源并优化节能方案成为重要工作。

　　3.1 光源分析

　　通过对目前使用的各种光源性能参数的比较， 同时考虑生态公路照明的要求，研究发现自镇流高压汞灯、白炽灯的光效过低， 造成能源浪费， 路面照明水平也很难达到标准的要求，已经属于淘汰光源。

　　高压钠灯具有光效高、寿命长的特点，显色性也符合一般道路照明要求，所以它可在各类道路上使用。如果从光源发光效率的角度来看，低压钠灯是目前光效最高的光源，但它的显色性不好，而且高压钠灯的光效仍在不断地提高，比较而言，低压钠灯已无优势。

　　金属卤化物灯、细管径荧光灯、紧凑型荧光灯等光源的显色性好，发光效率也比较高，适合在居住区环境使用，可实现尊重人的感受，强调以人为本的理念。

　　LED灯是固体发光二极管点光源，每粒功率为0.5～1W，大功率应用场合需要多粒集中在一起才可以实现， 多用于显示照明、交通信号灯、汽车尾灯、公路诱导照明等，目前也有用于道路照明的实例。但是由于功率小、光效低、光衰大、发热量高，导致节能效果差；由于具有刺眼眩光和闪烁，光污染严重；由于采用半导体技术，生产过程的能耗高；道路照明中由于要上百粒LED集中在一块很大的线路板上， 灯具反光器设计困难，推广应用难度大。无极灯（电磁感应灯）采用电磁感应原理，先由电产生磁场，再由磁场产生感应电流，应用藕合震荡原理将产生的高频电压注入到真空的玻壳或玻管里， 与三基色荧光粉及惰性气体作用发光。无极灯的优点是显而易见的，与其它光源相比，具有长寿命、高效节能、高显色性、高功率、无频闪、低眩光、绿色环保、免维护的特点。无极灯还具有更可靠的瞬间启动性能， 同时低热量输出， 具有更可靠的抵抗电压剧烈波动的能力。无极灯的暖白光接近于阳光的表现效果，可视性更好，比黄色的钠灯更合适应用于道路照明。不仅如此，暖白光的核心优势还在于它的照明效率更高，耗电量更少，更符合环保照明和绿色照明的要求， 在能源危机和温室效应日趋严重的今天是有巨大推广普及潜力的。

　　3.2 太阳能与无极灯结合理论研究

　　针对太阳能光伏发电的技术特点和无极灯的电磁感应原理，将太阳能技术和电磁感应技术相结合，充分利用两者的优点实现可持续照明的设计思路是完全可行的。这一结论在国内已有部分工程实例。最早实现这一设计构想的是复旦大学电光源研究所， 它与生产厂家合作研究提出了太阳能电磁感应灯道路照明系统概念， 这一节能解决方案充分利用了双方的优点，在照明领域应用不仅节约了电能，而且能大大简化烦琐的照明布线问题，每一个光源都是一个独立的工作系统，从而实现节能环保[4]。

　　由于无极灯没有电极， 因此在燃点过程中受供电电压不稳定的影响很小，在太阳能照明使用中光源的性能保持稳定。与传统光源相比， 不会产生因多次燃点造成灯管的发黑和光衰大的现象。无电极结构和感应放电可以使光源的寿命和性能得到很好的保证。为了降低照明系统的成本和提高能源利用效率，无极灯设计了直流工作的高频发生器。太阳能系统的蓄电池提供的低压直流直接升压为逆变需要的高压。通过功率因子校正后，直流作为逆变电路的输入。逆变电路在自行设计的集成电路芯片的控制下工作， 得到的高频交流电能作为耦合线圈的输入。集成芯片还可以实现调光的功能，同时可以作为系统的保护控制， 当工作电路出现短路或者断路等异常情况时，芯片会自动切断输出信号，以实现自我保护。采用了这样的芯片技术还可以实现对无极灯的调频调光， 由于灯的感抗是正比于通过它的电流的频率的，灯的工作频率升高，就意味着增大感抗，于是流过灯的电流下降，灯功率随之下降。通过实现太阳能电池和无极灯的最佳匹配和协调控制， 可以保证太阳电池发电系统中的蓄电池的合理利用， 并利用智能控制延长蓄电池寿命，达到最大限度环保。