道路照明燈具節(jié)能新方案

當前，“節(jié)能減碳”已成為公認的重要課題。在我國的城市照明方面，存在能源需求和消耗不斷加大、光污染日益嚴重等問題，政府、各相關團體與民間機構對此推出各種節(jié)能方案與產品，似乎把焦點都放在了“LED”上，卻忽視了一個重要節(jié)能方案，即以“二次光學”為出發(fā)點、以節(jié)能為目地的陶瓷金鹵燈一直未被廣范采用。

在綠色照明節(jié)能技術日新月異的發(fā)展中，企業(yè)進入了追新求快的競爭狀態(tài)，普遍關注新光源技術和控制技術的創(chuàng)新，對照明燈具設計中的節(jié)能潛力卻很少重視。而當我們在激烈、匆忙與躁動的競爭環(huán)境中靜下心來，努力把燈具配光技術的細節(jié)做好，把光的利用與投射技術繼續(xù)發(fā)揮到極致時，驚奇地發(fā)現(xiàn)，燈具配光技術同樣存在著不容低估的巨大節(jié)能潛力。

一、燈具設計中的缺失

目前燈具制造廠商通常只追求和注重燈具外觀與式樣的新穎別致與光源的運用，卻忽視了與光源合理配置的技術。這使得一些優(yōu)質節(jié)能的光源與配套燈具不匹配而無法充分發(fā)揮出光源的節(jié)能特性。一些廠家即使引進技術或模仿，也只注重外形而忽略了最重要的配旋光性能。有專家指出：“與國外相比，我國燈具的科技含量低，性能落后。”造成這種狀況的原因主要有：光學反射技術的研發(fā)成本高，企業(yè)不肯輕易投入；光學反射技術的研發(fā)過程長，難度大，企業(yè)缺乏耐心；采用光學反射技術生產的燈具成本高，工藝復雜；企業(yè)缺乏先進光學反射技術的專業(yè)人才與技術開發(fā)手段。

其實燈具的光學反射技術是燈具的重要核心技術，而我國在道路照明燈具方面，因燈具光效低、配光不合理而產生上射光、眩光的光污染，因地面照度不均勻形成過度照明造成浪費的現(xiàn)象到處可見。正因為存在著這些缺失和不足，使得我們在利用提高燈具科技含量來達到回收、消除光污染成分，充分提高光效方面蘊藏著很大的開發(fā)空間。

二、道路照明燈具節(jié)能的方案

通過道路照明燈具的技術創(chuàng)新來達到節(jié)能目標，須根據各種光源的光學特性和不同功率、不同燈管式樣來分別制定。配光反射技術是一項十分精細縝密的光學技術，涉及因素很多。無法簡單做出一個所謂高效節(jié)能的反光罩，來應用于各種不同的高壓氣體放電燈，而是必須對于特定光源做特定的分析，做一個系統(tǒng)的考慮。所以，實現(xiàn)道路照明燈具節(jié)能技術是一項綜合技術，包括了對光源的選定和反射罩技術兩個方面，只有選取了光效高、演色性佳的先進優(yōu)質光源，才能搭配光學反射技術的研發(fā)，使燈具發(fā)揮出更佳的節(jié)能效果。

（一）光源的選取

目前城市照明普遍采用的主流光源是高壓鈉燈，它雖然有光效高、使用壽命長、穿透性強、光線柔和的優(yōu)點，可在長期使用中發(fā)現(xiàn)，高壓鈉燈含有較多的紅、黃成分的長波光譜。通過光源對于視覺的生理和心理研究表明，道路照明條件下的視覺水準屬于中間視覺水準，而在中間視覺水準條件下，人眼的邊緣視覺起了更大的作用，視覺向短波光譜方向偏移（浦耳金耶偏移），因為視覺對短波光比長波光更為敏感。所以在高壓鈉燈的黃色光源下，低顯色性的長波光譜會使視覺有效值降低，無法辨清人和物的特征，由此使人變得缺乏安全感，產生緊張情緒。

石英金鹵屬燈泡雖然顯色性好，但光效不高。LED新光源雖然有很大的發(fā)展前景，但光源特性屬“高輝度低照度”光源，所以很多照明專家常笑稱“LED 1米以下是英雄，1米以上是狗雄”，加上因散熱產生光衰的技術問題尚無法有效解決，所以用于道路照明還不成熟。

而陶瓷復金屬燈正逐漸成為主流光源。這是因為陶瓷復金屬燈有3000K暖光和與4200K暖白光的兩種選擇，屬于最理想的中性色表，不會使人產生視覺疲勞。優(yōu)良的演色性可有效地提高能見度和清晰度，帶來舒適、明亮和安全的視覺效果。同時，它的光效也更接近于鈉燈，因此，陶瓷金鹵燈的整體評價高于鈉燈。正如，TYC節(jié)能路燈突破傳統(tǒng)使用“E40”類光源，采用“G12”POWREBALL陶瓷復金屬燈作為光源，其優(yōu)點有:高光通量15500-14500 lm；最佳光線分布；最佳演色性:90-95；最長的色彩穩(wěn)定性；整個生命周期中，光通量的衰減損失小；在點燈后迅速達到全輸出；陶瓷有銹蝕問題，點燈失敗率極低。著名照明專家任元會先生指出：陶瓷金鹵燈的Ra均大于80，光效也比熒光燈、石英金鹵燈高，應推廣應用（四種燈具的綜合指標見表1）。

另外，城市的安全要求市區(qū)道路照明必須保證對人面部的確認，城市安全閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)也需要演色性好的光源才能清晰記錄監(jiān)視畫面。為減少交通事故和犯罪活動，在道路照明光源的選擇時，要考慮經濟效益和社會公共安全的最大效益。在經過了實驗與綜合了各方面的因素之后，陶瓷金鹵燈將是今后一個時期道路照明中的理想光源(高壓鈉燈與陶瓷金鹵燈照明對比效果見圖1)。

（二）配光設計

在精心選取了光源的基礎上，我們利用光學特性和二次光學投射原理，按照道路照明設計的要求建立起數學模型，開發(fā)出專用計算機模擬軟件來進行精密的光學設計，再經過一系列實驗校正，逐漸形成了一套有獨立自主知識產權的道路照明燈具配光解決方案。其主要特點是：

（1）把反射面切割成無數個小方塊反射鏡，每個小反射鏡都有著經過精密光學設計后所選取的不同曲率與角度，能有效控制光線和收聚上射光與眩光，通過反射和調整來重新合理分布光線。

（2）利用反射來分散減弱強光、也可以利用堆棧方式來增強光弱區(qū)域的照度，通過多重反射技術對光源進行科學合理的分配，就能在地面形成均勻理想的整體性光域，獲得最佳的光分布效果。

（3）選用性能穩(wěn)定可靠的優(yōu)質純鋁高壓澆鑄成反射鏡殼體，反射面采用真空電鍍鏡面鍍復技術，使反射率高達0.8以上，可提高光能效益約60％，最大限度將光能反射發(fā)散出去。

（三）經濟效益

以臺灣省臺南市為例，在不降低照度、提高照明品質的前提下，用道路照明常用的250W鈉燈和150W高效路燈作一個經濟性對比：

臺南市約有40，000盞200-250W路燈，每月電費133元×40，000=5，320，000元。若改成150W高效路燈，每月電費93元×40，000=3，720，000元，每月共可節(jié)省1，600，000元，一年共省19，200，000元（注:一般路燈電費計算:101-200W:93元/月·盞 ； 201-300W:133元/月·盞）。

由此可見，在全球厲行節(jié)能減碳及提升照明品質的趨勢下，充分發(fā)揮節(jié)能高效的綠色燈具對環(huán)境的作用，切合“健康城市”的發(fā)展趨勢，值得公共工程的重視與參考。

（責任編輯：趙靜）