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1、 .现代路灯照明节能技术及设备现状珠海麦尼电控技术有限公司 张镇强【摘要】节能市场还不够规范，并且这是一个有技术门槛的市场，因此除普通用户外，节能产品和技术，连节能经销商都觉得有点“眼花缭乱”。应合作伙伴要求，写本文章，描述照明节能的技术范畴，理想技术要求，以及目前照明控制类产品的技术路线分析。上世纪70年代，日本韩国等发达国家出现能源危机，开始出现路灯节能技术。我国早期的一些节能公司也从90年代中期，开始引进和研发路灯照明节能技术，通过近10年的发展，在不断淘汰旧技术同时，也出现了许多新技术。我国的节能技术公司，比世界其它任何国家都刻苦努力，其产品和技术，将在照明节能史上留下“悲壮或光辉”的
2、一页。现在的路灯照明节能技术，品种之多，厂商商业“神秘”表达，对一个专业技术人员来说，都是眼花缭乱，而从用户角度看，更是“水中看月，雾里看花”。不管是出于商业目的，或作为节能新事物了解不深，目前照明节能事实上出现了许多误导的区域，需要引起足够重视。节能公司出于自身利益伤害到用户，最终受害的是自己。这些都说明路灯照明节能市场的不成熟性和成长性。在市场成熟时，各节能厂商，应该客观，理性，正确表述其产品技术路线，产品性能。在相同技术路线上，各厂商应努力追求高品质和寻求附加增值服务。为了能尽快寻找发展方向，有必要对“路灯节能”技术范畴，理想路灯节能产品的概念，以及实现路线做个梳理。同时，对市场出现的一
3、些产品，按技术路线分类，对其优缺点做个客观公正评价，对照明节能市场中出现的一些商业“误导”或错误观点加以纠正。一、路灯节能的技术范畴照明节能技术包括：1、高效光源，如无极灯，LED灯 无极灯理论寿命能达到610万小时，光效与钠灯相当或略低，目前存在的问题是，价格过高，灯具内有永磁，居里温度低，过热易失磁损坏，功率难做大，电子元件过多影响灯具寿命，可能存在谐波问题和电磁兼容问题，发展前景不明朗。LED光源被我国政府所重视，理由是：一旦LED能成为今后的主流照明光源，如果核心技术掌握在别国手中，就象DVD一样，我国将付出沉重的知识产权代价。目前LED的光效只有50lm/W，远低于钠灯120lm/W
4、，钠灯灯管能承受800度高温正常工作，而在相同光通量时，发热更严重的LED，半导体材料极限温度只有150度，封装树脂温度更低，树脂在高温下老化非常严重，LED受激发材料特性影响，光半衰期短，这些都是目前无法解决的问题。目前LED成为主流照明光源，没有理论上的支持。（政府和舆论对LED的误导十分严重！）2、高效反光灯具采用新材料，优化反光角度可适度改善光效，改变传统景观灯球磨沙习惯，采用定向镀膜内发光技术，可大幅提高传统景观灯地面照度。及时清洁灯具也是节能的手段之一。3、“按时段情景”控制节能对城市路灯，最有效，最简洁的方法是，采用多时段“情景”节能控制节能。城市以及高速公路、隧道的照明有别于商
5、业照明或家用照明。对车间需要精密装配等场合，照明必须满足规范值，否则，节能照度低，次品多，单位合格品用能更多，工资等费用分摊成本更多，得不偿失。这些固定照明场合，一般更换灯具光源等方法，满足照度和节能要求，并做到人走关灯。而对于城市照明，采用固定降压或更换灯具光源以及换小功率，很难满足上半夜以及后半夜照明情景的需求。另外，城市照明或道路照明，有如下功能要求：1、城市文明程度，必须有路有灯，城市形象的直接表现，2、社会治安，如果夜晚一团漆黑，犯罪率大幅上升，公安和民众投诉多，3、繁荣地方经济，增加政府税收，灯光亮，夜晚商业活动繁荣，市场活跃，4、交通安全，前半夜如果灯光太暗，或后半夜隔盏亮形成班
6、玛效应，影响交通安全。照明节能是“锦上添花”的事，因此，不要因节能导致事故发生，导致电网公众危害，导致影响正常照明。对进行节能改造还需要满足：1、不影响正常照明（以人为本，情景节能），2、设备安全可靠稳定，免日常维护，无条件保障照明，3、对电网电磁兼容，符合入网规范，4、不影响灯具以及照明设施寿命（最好能延长），5、节电率较高，有较好的经济和社会效益。在满足上述要求情况下，如果能在旁晚开灯后，充分点燃灯具，随后将电压稳定在210V，保障旁晚的充足照明，在交通流量减少或人流量下降的晚上9：00，将电压精密稳定下调到200V，在交通流量稀少或大家回家休息的12：00，将电压缓慢下调到190或185
7、V，最大限度节能，直到天亮灭灯。因此除采用高效灯具和光源外，还可采用“智能时段情景”控制节能技术，在满足正常照明同时，更大限度节约能源，延长灯具使用寿命。在实施照明工程以及开发照明节能产品时，必须考虑人体生物工程因数，比如人眼瞳孔的适应性和视觉效果（光线暗，瞳孔扩张，光线强，瞳孔收缩，产生的视觉效果一样）。因此，对路灯照明，特别强调的是：旁晚太阳刚下山时，需要高亮度照明，由于太阳光强，使人瞳孔收缩，进光量少，旁晚交通事故最多也证明了这一点。二、理想控制类路灯节能产品的技术要求 由于目前的所有照明灯具（除内置APFC电子镇流器外，但市场无此灯具），都对电压敏感，及电压的调节和波动，明显表现出亮度
8、的变化和功率的变化，因此，目前“节能控制器”均采用调节电网电压方式进行控制。路灯节能控制可分：单灯电压控制，和集中电压控制。电网对灯具而言属电压源，调节灯电流也是通过调节电压实现的，因此，有些产品说是“限电流”方式，实际也是电压控制，只是商业需要，让人更“神秘”罢。因此，谁能将适应路灯的“交流稳压”电源做好，谁就能做出好的路灯节能产品。交流稳压电源属古老而传统的技术，但实现路灯的交流稳压调压，看起来容易，做起来确不是一件容易的事，这也就是许多路灯节能技术公司“勇敢地陷入技术的泥潭”的原因。目前大部分节能公司，不去深入了解照明灯具的阻抗特性，电弧特性，想当然地将某些技术简单用于路灯节能，导致许多
9、照明节能产品不被用户所接受。一般路灯节电器的技术标准：按照路灯部门的实际经验，路灯节电器需要满足以下要求： 能调节开灯预热时间，让灯充分点燃。 能按多时段精确调节输出电压，保障各时段照度，调节时灯不闪不灭，无电网闪断冲击。 根据需要，晚上9点前保照度不节能或少节能。 具有监控开关灯接口和监控调压接口，可由中央控制室发出调压命令和开关灯。 路灯节电器白天不工作，减少白天空耗，提高节电率。 节电器工作电压范围180260V（AC），具有稳压输出功能，保护灯具。 能抗三相严重不平衡输出，甚至某相空载而设备正常节能。 由节电状态转换到旁路，以及由旁路转换到节电状态，不灭灯，以便维护维修。 具有防雷装置
10、和安全接地。 具有无条件保障照明功能，设备损坏、过流、过压、欠压、过热自动旁路，并能记录故障代码，以便维修维护。 具有较高的节电率。注：只有灯具足够电压充分预热后降压，灯具寿命才能保障。闪断调节，对灯具，电网以及节能设备都是不利的，固定降压，群众投诉，灯具寿命短，换灯多，节能不节钱。保障正常照明功能，和城市繁荣。设备损坏，及时保障照明，次日进行维修，不至于电话投诉半夜派人维修。三、各种“控制类”路灯节能产品技术路线以及优缺点随着技术进步和节能工作的深入，早期的“系统节电器”（压敏电阻，补偿电容）已经没有市场，有些“节电”技术带有商业欺诈，也失去市场。以下就目前市场中出现的节电器，按技术路线进行
11、分类分析：（1）半夜灯隔盏亮控制(70年代美、日、韩能源危机时采用) 由于三相线路，要进行1/2功率控制，无论如何都将出现三相严重不平衡。主要缺点： 变压器寿命缩短，三相严重不平衡，选型困难。 功率总严重不平衡，威胁高压电网安全。 严重不平衡，导致轻载相电压过高，灯具烧毁严重。 后半夜时，出现斑马效应，给行车带来安全隐患， 影响社会治安和城市形象。主要优点：控制简单，成本低，可靠性高，节电率比较高。（2）传统电磁按时段换档控制目前市场上的“主流”节电器产品（见下图）从电路结构上分3类：自欧变压调零线（小电流）方式，自欧变压器补偿变压器方式，自欧变压调火线（大电流）方式。从执行机构控制方式分2类
12、：接触器换档方式，无触点SCR可控硅换档方式。从电压步进值分2类：多档控制方式（一般35档突变调压），无级调节方式（715档不等，步进电压可做到3V）这类产品变化多样，产品商业描述也不相同，但只要是电磁调压，都离不开这些电路结构。主要缺点： 灯具寿命缩短，闪断突变冲击灯具，烧灯、灭灯严重。 设备容易烧毁，违背电磁基本原理，节电器产品故障率高，容易接触器触点粘结导致烧设备，SCR无触点切换，容易换相失败，烧设备。 耗用大量我国稀有并高能耗的电解铜和矽钢，在节能中，导致更大的能源浪费，和环境问题。 灯具电压随电网电压波动而波动，没有稳压功能。 由于耗用大量铜材和矽钢，被盗和破坏严重。主要优点：传统
13、电磁变压器产业支持，输出正弦电压，无谐波，如果照明时接触器（或可控硅）不动作，固定降压，则设备寿命长。（3）传统电磁固定降压控制主要缺点： 灯具的寿命大大缩短，降压小，节电率太低，降压大，非新灯点燃困难，并迅速损坏，换灯成本高。 开灯就降压，导致傍晚太阳刚下山时，交通事故增加。 损害城市形象，灯光一直昏暗。 由于固定降压，后半夜没人时，由于电网电压升高，灯光反而更亮。 灯具电压随电网电压波动而波动，没有稳压功能。 由于耗用大量铜材和矽钢，被盗和破坏严重。主要优点：传统电磁变压器产业支持，输出正弦电压，无谐波，则设备寿命长。（4）可控硅移相调压集中控制 这种技术，是家用调光台灯技术的大功率化，2
14、002年前采用。由于路灯强制电容补偿，以减小视在电流，缓解电荒，而可控硅无法适应电容负载，因此退出照明节能市场。 另外，由于电流电压谐波严重，许多城市明文禁止大量使用。（5）单灯可控硅移相调压分布式控制 （每杆灯具内安装） 2002年前采用的技术，无法适应电容补偿以及谐波严重，目前禁止使用。 同时，由于工程改动工作量大，综合改造成本非常高，故障率高，维护成本高，进入市场困难。（6）有触点碳刷无级调节控制 由于前几类电磁照明节能产品的缺点，有些电源设备公司将有触点碳刷调压用于路灯节能。 这类电源的优点是：能做到 “以人为本，情景节能”，即开灯时让灯充分预热，并在人少时逐步将电压调低。 缺点是:由
15、于机械碳刷触点拉弧，触点寿命太短，设备烧毁严重！ 这种方案，耗用大量铜材和矽钢，在节能同时导致更大的能源浪费和环境污染问题，被盗和破坏严重。（7）三相平衡节电器国内也有不少厂商推出，从韩国引进。这种技术实际是一种移相变压器，将A相电压的几成给B相，B相电压的几成给C相，C相电压的几成给A相，从而达到高电压削低，低电压得到填补的目的。由于照明负载本身是3个独立的单相，电流的不平衡是绝对的，而前端10KV变压器往往都是一个假设负载平衡的，“偷工减料”的日子型变压器，因此，磁通的不平衡，必将导致重载相电压下降，轻载相电压上升。用三相平衡节电器，只能缓解平衡，不能根本解决问题，对照明节能，节电率低，主要用于电机负载，减少电机
