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探討：國(guó)內(nèi)LED路燈要適度推廣
[ 編輯:admin | 時(shí)間:2012-08-29 10:19:33
| 瀏覽:2387次 | 來源:健勝照明 | 作者: ]
《十城萬盞參考》15期發(fā)表的幾篇文章中，還列舉了全國(guó)路燈全部采用太陽能LED路燈每年可節(jié)約一個(gè)三峽大壩的光明前景，列舉了關(guān)于太陽能LED路燈的清潔無污染、節(jié)電、節(jié)錢、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，也列舉了關(guān)于高鈉壽命短的缺點(diǎn)等觀點(diǎn)，對(duì)以上部分觀點(diǎn)現(xiàn)階段不敢雷同，下面就以上觀點(diǎn)談?wù)勛砸训目捶ǎ?br />
一、事物的發(fā)生、發(fā)展、退出有其客觀規(guī)律，有一個(gè)相應(yīng)的過程。 太陽能是地球上最直接最普遍也是最清潔的能源，太陽能作為一種巨量可再生能源，每天達(dá)到地球表面的輻射能大約等于2.5億萬桶石油，可以說是取之不盡、用之不竭。LED具有超長(zhǎng)壽命、節(jié)能等，從理想主義的技術(shù)角度，這的確是一項(xiàng)非常有吸引力的技術(shù)，它給我們描繪的應(yīng)用前景簡(jiǎn)直可以用“完美”來形容：一次性投資，長(zhǎng)壽命、低維護(hù)成本的LED燈具沒有電纜鋪設(shè)的成本、不受地域限制、可以像栽樹一樣方便，沒有電費(fèi)開支，永不枯竭的能源無污染等等。但不是說具有上述優(yōu)點(diǎn)就可以馬上代替其他的光源能源，白熾燈自十九世紀(jì)發(fā)明到今天的禁止使用經(jīng)歷了一百多年的時(shí)間，雖然禁用，但將還存在較長(zhǎng)時(shí)間。汞燈從發(fā)明到不宜使用也有不短時(shí)間了，它們?cè)诟邏衡c燈出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間及其技術(shù)成熟后還較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)共存，說明事物的發(fā)生、發(fā)展、退出有其客觀規(guī)律，有一個(gè)相應(yīng)的過程，LED、太陽能也是如此，更何況其自身還存在著散熱、污染、標(biāo)準(zhǔn)、造價(jià)、轉(zhuǎn)換率低等許多尚未解決的瓶頸問題，在技術(shù)成熟度上無法與鈉燈及其他能源方式相比，即便在政府的支持下，何談全部代替？就如一個(gè)正處于成長(zhǎng)期的少年即便再說其強(qiáng)壯，也無法與一個(gè)成年壯漢相抗衡。太陽能與其它相關(guān)能源，高壓鈉燈與 LED及其它可能的下一代光源如無極燈、鈉米節(jié)能燈等可能在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)共存，在各自擅長(zhǎng)的領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮各自的作用。隨著技術(shù)的發(fā)展，其中的一部分能源方式和光源或被逐漸替代，退出歷史舞臺(tái)，但這是一個(gè)過程，不是想當(dāng)然的短期或瞬間。 二、客觀看待太陽能、LED和高壓鈉燈 太陽能與LED都處在發(fā)展期，發(fā)展期意味著技術(shù)有著可發(fā)展的先進(jìn)性，同時(shí)也說明其目前還存在著一些技術(shù)上的不成熟和不足，太陽能的轉(zhuǎn)化率、蓄電池的環(huán)保與壽命等，LED的散熱及其引起的光衰問題、驅(qū)動(dòng)問題、燈的控制問題等，當(dāng)然還有最重要的標(biāo)準(zhǔn)問題，也可說是其致命性問題，這此都在很大程度上制約其快速發(fā)展，這些問題在相關(guān)文章中已有大量的論述，下面談?wù)劖h(huán)保等其他幾個(gè)問題。 （一）環(huán)保的問題 1、LED的環(huán)保 LED已被全球認(rèn)為是已知的最高效的人造照明技術(shù)，人們普遍認(rèn)為用LED燈取代傳統(tǒng)的白熾燈泡和熒光燈是一種非常環(huán)保的做法。然而，近日由美國(guó)加州大學(xué)艾爾文分校進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查顯示，使用LED的環(huán)保功效可能會(huì)被其包含的有毒物質(zhì)所抵消，該校在研究中發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上的LED燈中包含有銻、砷、鉻、鉛及其它多種金屬無素，其中部分LED燈的有毒元素已超過了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，有的已超出近十倍，在美國(guó)加州的法律里已將絕大多數(shù)LED燈定義為有毒垃圾，如果使用普通填埋方法處理將會(huì)污染土壤和地下水。而如果LED燈破碎，還可能會(huì)對(duì)直接接觸的人體健康造成損害。其研究報(bào)告中還指出雖然LED未來的能效非常高，但它絕非是完全環(huán)保的選擇，要重視其蘊(yùn)藏的潛在的危險(xiǎn)。如何進(jìn)行技術(shù)突破，減少污染將是LED下步發(fā)展進(jìn)程中應(yīng)著重考慮的問題。 2、太陽能的環(huán)保 在替代傳統(tǒng)能源、采用太陽能綠色能源時(shí)，不能只看見了這些能源的優(yōu)點(diǎn)，忽略了它們?cè)谥圃爝^程中對(duì)環(huán)境的污染。資料顯示，現(xiàn)在光伏發(fā)電是環(huán)保產(chǎn)業(yè)，但光伏電池所用的多晶硅在提煉過程中，耗電量卻比“電老虎”之稱的電解鋁還要高，此外，多晶硅生產(chǎn)過程中如果未處理好，還會(huì)排出四氯化硅、氯化氫、氫氣等尾氣。四氯化硅如果不作處理，就會(huì)溶解為鹽酸等物質(zhì)，污染土壤。目前，很多地方?jīng)]有意識(shí)到光伏電池的危害，盲目上馬，對(duì)環(huán)境造成了極大的污染。另外短壽命的蓄電池的環(huán)保也是當(dāng)前存在的一個(gè)大問題（雖然有新的有較長(zhǎng)壽命的蓄電池技術(shù)出現(xiàn)，但環(huán)保與成本問題還沒解決） （二）節(jié)能問題 節(jié)能的目的主要是最大限度的減少地球資源的浪費(fèi)、拓展新型可再生能源的利用空間。在采用任何一種新技術(shù)、新能源時(shí)，必須考慮能源使用與環(huán)境何護(hù)之間的關(guān)系，才能現(xiàn)真正的節(jié)能，僅僅簡(jiǎn)單、片面地以能源的產(chǎn)出或者運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用作為節(jié)能的衡量標(biāo)志，看運(yùn)行的一次能耗形式，不考慮這種能耗形式在制造以及轉(zhuǎn)換過程的能耗情況；不考慮能源使用以后，維護(hù)環(huán)境、處理廢棄料等相關(guān)事宜，不給子孫后代預(yù)留余地，就會(huì)從根本上違背了綠色節(jié)能的初衷。 高效節(jié)能意味著以消耗較少的電能獲得足夠的照明，從而明顯減少電廠大氣污染物的排放，達(dá)到環(huán)保的目的。太陽能和LED表面看起來在一些方面省電，但我們看待節(jié)能要從整體、系統(tǒng)、全面的來看待，如果在其生命周期內(nèi)，其節(jié)約的能源（電費(fèi)和相關(guān)消耗的人工、材料、機(jī)械費(fèi)可折合成相關(guān)能量）要超過研究、加工、制造其所消耗的能量，才是真正的節(jié)能，如果達(dá)不到只能是表面節(jié)能或從國(guó)家意義上來講其實(shí)是不節(jié)能，不能只局限于表面現(xiàn)象。所以看待其是否節(jié)能，要從頭算起（壽命周期內(nèi)的、現(xiàn)階段的、太陽能和 LED是否真正節(jié)能，筆者也在調(diào)查、采集中）。 （三）壽命問題 許多廠家在宣傳LED與太陽能時(shí)，都談到了壽命問題，LED光源稱為長(zhǎng)壽燈，意為永不熄滅的燈。固體冷光源，環(huán)氧樹脂封裝，燈體內(nèi)也沒有松動(dòng)的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點(diǎn)，使用壽命可達(dá)6萬到10萬小時(shí)，比傳統(tǒng)光源壽命長(zhǎng)10倍以上。太陽能電池板也有著25~30年的壽命。而一提到高壓鈉燈就只有3、5千小時(shí)壽命。下面對(duì)以上三種壽命進(jìn)行分析。 筆者在路燈維護(hù)和設(shè)計(jì)一線工作了較長(zhǎng)時(shí)間，對(duì)鈉燈的壽命做過相關(guān)的統(tǒng)計(jì)，以國(guó)外品牌國(guó)內(nèi)合資生產(chǎn)的250鈉燈為例，筆者所在城市在2003年3月份安裝了一條路134套250鈉燈（燈高12米，電壓223~230伏，功率因數(shù)0.9左右），至2008年上半年5年時(shí)間共更換燈泡65只（其中還包含其它原因損壞的2只）， 按壽命的算法，這差不多也到了燈泡的平均壽命了，其運(yùn)行小時(shí)數(shù)達(dá)到了4150*5=20750小時(shí)，雖達(dá)不到其標(biāo)稱的24000小時(shí)，也差不多了。高壓鈉燈處于技術(shù)成熟的改進(jìn)期，性能穩(wěn)定、壽命在1.5~2萬小時(shí)左右，國(guó)際、國(guó)產(chǎn)的品牌都不錯(cuò)。 LED使用壽命可達(dá)6萬到10萬小時(shí)，這只是指LED芯片的壽命，LED路燈的壽命受散熱、排列和驅(qū)動(dòng)電源等方面的影響，壽命并不高，目前驅(qū)動(dòng)的壽命只有1萬小時(shí)多點(diǎn)，質(zhì)量差的電源壽命更短，而且損壞后可能會(huì)直接燒毀LED燈珠。有的廠家宣稱其LED路燈能達(dá)到 3~5萬小時(shí)壽命的說法也值得商榷，3~5萬小時(shí)也就是說要運(yùn)行7~12年（按路燈每年正常應(yīng)運(yùn)行4150小時(shí)），LED路燈自04、05年左右開始投入道路照明，也就6、7年時(shí)間，可誰見過6、7年后還在正常運(yùn)行的LED路燈，更別提太陽能LED路燈了。當(dāng)然，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，LED路燈在解決了散熱、排列和驅(qū)動(dòng)電源等方面的技術(shù)問題后，其壽命可遠(yuǎn)超現(xiàn)在的鈉燈。 太陽能照明系統(tǒng)中的壽命問題主要是蓄電池的壽命問題，目前較好的GEL電池，其100%DOD循環(huán)壽命也就600次左右，其他的包括電池板、逆變器、控制器等也存在不同的壽命問題，這個(gè)大家都知道，這里不提了。 （四）維護(hù)問題 很多文章都提到太陽能LED路燈免維護(hù)或在其生命周期內(nèi)免維護(hù)，其實(shí)這只是廠家的宣傳而已，要真是這樣，全世界的路燈維護(hù)工人都要失業(yè)了，實(shí)際上現(xiàn)階段太陽能LED路燈的維護(hù)量相當(dāng)龐大。 1、現(xiàn)階段太陽能設(shè)施的維護(hù)。太陽能路燈與普通路燈相比除了在設(shè)計(jì)、安裝等方面要求較為特殊和繁瑣外，其維護(hù)也有著特殊的要求，以太陽能電池板為例，平時(shí)維護(hù)中要檢查太陽能電池板的方位角；有無樹枝、樹葉或其他外來物（如鳥糞，若有必須立即清除，以防熱島效應(yīng)，損壞電池板）直接遮擋；是否在其他物體的陰影區(qū)；表面是否有裂紋、積灰、臟污；單體是否有龜裂、連線是否平整都是檢查范圍。而蓄電池則是維護(hù)中的最大困難，太陽能蓄電池等設(shè)備通常安裝在燈桿底座內(nèi)（安裝在手井內(nèi)不利于電池的透氣、防水和防盜），因其體積較大，不可能在燈桿底座上加開大有電器門以供更換修理（電器門尺寸過大，將嚴(yán)重危脅燈桿安全，同時(shí)對(duì)設(shè)備安全也帶來很大隱患），只能加大底座體積，若需維護(hù)和更換時(shí)一般都將燈桿拆除吊起，工作完畢后再重新安裝上去，而目前正常蓄電池的使用壽命在 2~3年，在其壽命周期內(nèi)還要經(jīng)常檢查蓄電池的充電放電情況，隨時(shí)觀察電極或接線是否有腐蝕或接觸不良之處。可以想象這個(gè)工程量是多么的龐大。 太陽能照明裝置除了電池板還有控制器、逆變器、光控設(shè)備等遠(yuǎn)比鈉燈復(fù)雜， 因此，為了保證太陽能照明裝置的的持續(xù)運(yùn)行，檢查維護(hù)通常是以一周為一個(gè)周期，在白天和夜晚對(duì)每一個(gè)裝置至少各巡視一次，大風(fēng)、大雨、大雪或雨季過后要立即檢查電池板是否發(fā)生位移（電池板掉下來可不得了，要出安全事故的）、控制室內(nèi)和蓄電池室內(nèi)是否進(jìn)水、積水，雷雨后要重點(diǎn)檢查裝置是否正常工作，其充放電控制器是否損壞等等。每年的秋季還要對(duì)裝置進(jìn)行全面檢查，特別是要清潔、擦拭照明燈具和太陽能電池組件的透光部位。不解決太陽能照明系統(tǒng)中存在的光電轉(zhuǎn)換率、蓄電池的體積與壽命等主要問題，其維護(hù)量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過高壓鈉燈的維護(hù)量。 2、現(xiàn)階段LED路燈的維護(hù)。LED路燈的維護(hù)涉及到很多相關(guān)方面，其中標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、插撥式、散熱、驅(qū)動(dòng)電源等在以前的文章和其他作者的文章中多有論述，這里不再一一列舉，下面談?wù)劰庠锤鼡Q時(shí)間所涉及到的問題、困難及以后有可能采取的辦法。 LED燈具的照明光源大多是由1瓦左右LED顆粒（目前很少有用大功率10W、20W以上LED燈珠）通過二次配光組成，顆粒的損壞量很難不通過儀器而只通過肉眼進(jìn)行判斷，而且壞多少才能采取更換措施呢？這給維護(hù)工作帶來了很大的難題，嚴(yán)重制約了維護(hù)的速度。另外隨著技術(shù)的發(fā)展，LED面臨的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、插撥式、散熱、驅(qū)動(dòng)電源等技術(shù)瓶頸的的不斷攻克，標(biāo)準(zhǔn)性、統(tǒng)一性、兼容性的不斷完善，LED路燈的壽命不斷逼近理想化，其發(fā)出的光通量程度或者說光衰限度，將成為L(zhǎng)ED路燈維護(hù)面臨的最大問題。LED光源在運(yùn)行一段時(shí)間后，其光通量在下降，光衰一步步加大，光衰到一定程度，到了已不能滿足道路照明照度或亮度的最低要求時(shí)，如果不更換，將嚴(yán)重影響照明水平，對(duì)交通、行車造成了非常大的安全隱患，隨著光衰程度的加大，其隱患危險(xiǎn)性也越大，當(dāng)然城市夜景照明效果也在下降； 但仍在發(fā)光、還在運(yùn)行的情況下，如何判斷其發(fā)出的光能量或其光衰程度已不能滿足道路照明照度或亮度的最低要求，達(dá)到必須更換的程度？若是拿照度計(jì)每盞燈挨個(gè)進(jìn)行測(cè)試，這種工作維護(hù)方式一方面給維護(hù)人員在工作時(shí)帶 來相當(dāng)大的危險(xiǎn)，另一方面工作量極為巨大，需要投入大量的人力、機(jī)械，相關(guān)照度計(jì)或亮度計(jì)的設(shè)備投資也不少，對(duì)于維護(hù)單位來講是無法忍受的；若采用照度或亮度測(cè)試車，雖然方便了點(diǎn)，但對(duì)于每盞燈來講，其測(cè)試是粗略的，測(cè)試完后才能統(tǒng)計(jì)、匯總可能需要更換的路燈，再將路名、桿號(hào)、功率大小、類別（是機(jī)動(dòng)車道燈還是非機(jī)燈）等情況反饋給維護(hù)人員，再組織維護(hù)工作，時(shí)間周期也不短，手續(xù)繁瑣，維護(hù)的及時(shí)率也不會(huì)很高，同樣投資一臺(tái)照度或亮度測(cè)試車，設(shè)備、運(yùn)行費(fèi)用也不低，固定的人員也不少。如何解決LED路燈光衰量控制（就是光衰到一定程度、已不能滿足道路照明的最低要求時(shí)，自動(dòng)停止其運(yùn)行，等待更換的光源控制方法或設(shè)備）是以后將面臨的一個(gè)大的難題，是解決其維護(hù)量的關(guān)鍵。 三、適度、適地的推廣太陽能LED路燈。 在太陽能光伏發(fā)電技術(shù)和LED高效照明技術(shù)高速發(fā)展的形勢(shì)下，太陽能路燈和太陽能LED路燈也在廣大城市和農(nóng)村得到了推廣和應(yīng)用，但同時(shí)也暴露出其存在的一些缺點(diǎn)和不足，特別是在城市道路主干道上的應(yīng)用，其照度和連續(xù)陰雨天條件下的可靠性及平時(shí)維護(hù)中都顯得不盡如人意，這其中的原因主要是太陽能電池轉(zhuǎn)換效率只有17% 左右，而道路照明太陽能電池要求的功率較高，同時(shí)相關(guān)配套設(shè)備質(zhì)量、壽命還達(dá)不到相關(guān)要求，都是造成不盡人意的原因，困此其存在的、暫時(shí)沒有解決的困難沒有解決之前，安裝太陽能LED路燈要適度、適地的進(jìn)行。 1、因地制宜安裝太陽能LED路燈。首先，日照不足或貧乏區(qū)不宜安裝，高樓大廈林立、行道路高大的城市盡量少安裝或不安裝；其次，太陽能LED路燈其所提供的電能目前不能滿足快速路、主次干道及迎賓道的照度需求，建議城市若安裝，則適宜安裝在庭院、公園、綠地或景觀里，這些地方陰雨天的晚上人員稀少，甚至無人。燈光暗點(diǎn)或無燈光沒有大的影響。若在城市內(nèi)道路上安裝，建議采用與市電互補(bǔ)照明的方法，采用這種方法只需要考慮一年中日照最長(zhǎng)、而夜晚需要照明時(shí)間最短時(shí)間段的電能需求就可以了，其余的可由市電進(jìn)行補(bǔ)充，太陽能電池效能得到最大的利用，蓄電池容量可以使用最小，系統(tǒng)成本最少而且太陽能系統(tǒng)有可靠性可以達(dá)到最高，特別有利于在城市原本就敷設(shè)了照明電纜的道路上進(jìn)行太陽能LED路燈的改裝，對(duì)于路燈采用雙回路供電的的城市更有利。當(dāng)然采用太陽能與市電互補(bǔ)要做好相關(guān)的工作如要考慮不同道路的照明維持要求、市電切入的點(diǎn)的選擇等。第三，在城市外效區(qū)、農(nóng)村、海島、景區(qū)、山頂?shù)入娫聪∩俚貐^(qū)或救災(zāi)應(yīng)急照明中可適當(dāng)安裝太陽能LED路燈，可解決照明有無的問題。 2、適度地安裝太陽能LED路燈。太陽能和LED都是新技術(shù)、新能源、新光源，注定將在未來占據(jù)重要地位，但仍處于發(fā)展階段，存在發(fā)光效率低（目前低于高壓鈉燈140LM/W）、光衰大、光色不一致、色溫偏差大、二次配光處理水平不高、驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)不盡完善，其壽命遠(yuǎn)低于LED自身壽命、太陽能電池轉(zhuǎn)換效率低、蓄電池的使用壽命短、同步控制困難等諸多問題有待解決。我們應(yīng)客觀、理性地看待太陽能LED照明的發(fā)展、成長(zhǎng)，看好其未來前景，采取積極熱情的態(tài)度，支持和促進(jìn)其發(fā)展，并在應(yīng)用中改進(jìn)、提高，同時(shí)太陽能LED路燈雖然現(xiàn)階段存在不足，但還是有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，例如太陽能LED照明在一些特定場(chǎng)合 （海島、景區(qū)、山頂、偏遠(yuǎn)地點(diǎn)等）的應(yīng)用，在景觀照明（庭院燈、草坪燈等）方面以及今后可能推廣的太陽能系統(tǒng)區(qū)域網(wǎng)內(nèi)集中采供電應(yīng)用（無錫已在測(cè)試運(yùn)行中）等方面，優(yōu)勢(shì)仍然明顯，示范應(yīng)用也有積極意義。但不應(yīng)盲目、無序的推廣。成長(zhǎng)需要一個(gè)過程，如果不能正確地對(duì)待LED照明，現(xiàn)在就談大規(guī)模應(yīng)用將可能會(huì)出現(xiàn)投資過大、投資浪費(fèi)，為將來留下的太多隱患的問題。 結(jié)束語 筆者不是太陽能LED路燈的堅(jiān)決反對(duì)者，也不是高壓鈉燈的絕對(duì)支持者，只是認(rèn)為在相關(guān)技術(shù)尚未完全成熟的時(shí)候，就開始大力倡導(dǎo)使用，顯然操之過急，過熱的太陽能和LED浪潮會(huì)影響決策者對(duì)其缺點(diǎn)和不足的考慮，將導(dǎo)致重復(fù)建設(shè)，資源浪費(fèi)，給以后的運(yùn)行維護(hù)帶來非常嚴(yán)重的后果，對(duì)這兩種技術(shù)的發(fā)展會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。寫這篇文章主要是想在這股熱潮下，我們不光要看到其長(zhǎng)遠(yuǎn)的未來，也要看到其現(xiàn)階段存在的不足，更理性、更客觀一點(diǎn)，如能為太陽能和LED的健康發(fā)展貢獻(xiàn)點(diǎn)力量就心滿意足了。 
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