[道路照明灯具节能新方案]道路照明节能

　　当前，“节能减碳”已成为公认的重要课题。在我国的城市照明方面，存在能源需求和消耗不断加大、光污染日益严重等问题，政府、各相关团体与民间机构对此推出各种节能方案与产品，似乎把焦点都放在了“LED”上，却忽视了一个重要节能方案，即以“二次光学”为出发点、以节能为目地的陶瓷金卤灯一直未被广范采用。
　　在绿色照明节能技术日新月异的发展中，企业进入了追新求快的竞争状态，普遍关注新光源技术和控制技术的创新，对照明灯具设计中的节能潜力却很少重视。而当我们在激烈、匆忙与躁动的竞争环境中静下心来，努力把灯具配光技术的细节做好，把光的利用与投射技术继续发挥到极致时，惊奇地发现，灯具配光技术同样存在着不容低估的巨大节能潜力。
　　一、灯具设计中的缺失
　　目前灯具制造厂商通常只追求和注重灯具外观与式样的新颖别致与光源的运用，却忽视了与光源合理配置的技术。这使得一些优质节能的光源与配套灯具不匹配而无法充分发挥出光源的节能特性。一些厂家即使引进技术或模仿，也只注重外形而忽略了最重要的配旋光性能。有专家指出：“与国外相比，我国灯具的科技含量低，性能落后。”造成这种状况的原因主要有：光学反射技术的研发成本高，企业不肯轻易投入；光学反射技术的研发过程长，难度大，企业缺乏耐心；采用光学反射技术生产的灯具成本高，工艺复杂；企业缺乏先进光学反射技术的专业人才与技术开发手段。
　　其实灯具的光学反射技术是灯具的重要核心技术，而我国在道路照明灯具方面，因灯具光效低、配光不合理而产生上射光、眩光的光污染，因地面照度不均匀形成过度照明造成浪费的现象到处可见。正因为存在着这些缺失和不足，使得我们在利用提高灯具科技含量来达到回收、消除光污染成分，充分提高光效方面蕴藏着很大的开发空间。
　　二、道路照明灯具节能的方案
　　通过道路照明灯具的技术创新来达到节能目标，须根据各种光源的光学特性和不同功率、不同灯管式样来分别制定。配光反射技术是一项十分精细缜密的光学技术，涉及因素很多。无法简单做出一个所谓高效节能的反光罩，来应用于各种不同的高压气体放电灯，而是必须对于特定光源做特定的分析，做一个系统的考虑。所以，实现道路照明灯具节能技术是一项综合技术，包括了对光源的选定和反射罩技术两个方面，只有选取了光效高、演色性佳的先进优质光源，才能搭配光学反射技术的研发，使灯具发挥出更佳的节能效果。
　　（一）光源的选取
　　目前城市照明普遍采用的主流光源是高压钠灯，它虽然有光效高、使用寿命长、穿透性强、光线柔和的优点，可在长期使用中发现，高压钠灯含有较多的红、黄成分的长波光谱。通过光源对于视觉的生理和心理研究表明，道路照明条件下的视觉水准属于中间视觉水准，而在中间视觉水准条件下，人眼的边缘视觉起了更大的作用，视觉向短波光谱方向偏移（浦耳金耶偏移），因为视觉对短波光比长波光更为敏感。所以在高压钠灯的黄色光源下，低显色性的长波光谱会使视觉有效值降低，无法辨清人和物的特征，由此使人变得缺乏安全感，产生紧张情绪。
　　石英金卤属灯泡虽然显色性好，但光效不高。LED新光源虽然有很大的发展前景，但光源特性属“高辉度低照度”光源，所以很多照明专家常笑称“LED 1米以下是英雄，1米以上是狗雄”，加上因散热产生光衰的技术问题尚无法有效解决，所以用于道路照明还不成熟。
　　而陶瓷复金属灯正逐渐成为主流光源。这是因为陶瓷复金属灯有3000K暖光和与4200K暖白光的两种选择，属于最理想的中性色表，不会使人产生视觉疲劳。优良的演色性可有效地提高能见度和清晰度，带来舒适、明亮和安全的视觉效果。同时，它的光效也更接近于钠灯，因此，陶瓷金卤灯的整体评价高于钠灯。正如，TYC节能路灯突破传统使用“E40”类光源，采用“G12”POWREBALL陶瓷复金属灯作为光源，其优点有:高光通量15500-14500 lm；最佳光线分布；最佳演色性:90-95；最长的色彩稳定性；整个生命周期中，光通量的衰减损失小；在点灯后迅速达到全输出；陶瓷有锈蚀问题，点灯失败率极低。著名照明专家任元会先生指出：陶瓷金卤灯的Ra均大于80，光效也比荧光灯、石英金卤灯高，应推广应用（四种灯具的综合指标见表1）。
　　另外，城市的安全要求市区道路照明必须保证对人面部的确认，城市安全闭路电视监控系统也需要演色性好的光源才能清晰记录监视画面。为减少交通事故和犯罪活动，在道路照明光源的选择时，要考虑经济效益和社会公共安全的最大效益。在经过了实验与综合了各方面的因素之后，陶瓷金卤灯将是今后一个时期道路照明中的理想光源(高压钠灯与陶瓷金卤灯照明对比效果见图1)。
　　（二）配光设计
　　在精心选取了光源的基础上，我们利用光学特性和二次光学投射原理，按照道路照明设计的要求建立起数学模型，开发出专用计算机模拟软件来进行精密的光学设计，再经过一系列实验校正，逐渐形成了一套有独立自主知识产权的道路照明灯具配光解决方案。其主要特点是：
　　（1）把反射面切割成无数个小方块反射镜，每个小反射镜都有着经过精密光学设计后所选取的不同曲率与角度，能有效控制光线和收聚上射光与眩光，通过反射和调整来重新合理分布光线。
　　（2）利用反射来分散减弱强光、也可以利用堆栈方式来增强光弱区域的照度，通过多重反射技术对光源进行科学合理的分配，就能在地面形成均匀理想的整体性光域，获得最佳的光分布效果。
　　（3）选用性能稳定可靠的优质纯铝高压浇铸成反射镜壳体，反射面采用真空电镀镜面镀复技术，使反射率高达0.8以上，可提高光能效益约60％，最大限度将光能反射发散出去。
　　（三）经济效益
　　以台湾省台南市为例，在不降低照度、提高照明品质的前提下，用道路照明常用的250W钠灯和150W高效路灯作一个经济性对比：
　　台南市约有40,000盏200-250W路灯，每月电费133元×40,000=5,320,000元。若改成150W高效路灯，每月电费93元×40,000=3,720,000元，每月共可节省1,600,000元,一年共省19,200,000元（注:一般路灯电费计算:101-200W:93元/月·盏 ； 201-300W:133元/月·盏）。
　　由此可见，在全球厉行节能减碳及提升照明品质的趋势下，充分发挥节能高效的绿色灯具对环境的作用，切合“健康城市”的发展趋势，值得公共工程的重视与参考。
　　（责任编辑：赵静）