本站原创编者按
本期电气专栏又如约与大家见面,本期除了关注到LED在道路照明中的技术应用,我们还集结电气在多个领域的应用探讨,业内能效管理知名企业施耐德接受本刊专访的稿件也与大家共同分享.在建筑领域电气设备越来越被广泛应用的当下,期待我们的分享为您所用.
1引言
在全球变暖、雾霾警示的今天,环境污染日趋严重、资源不断紧缩,是人类发展面临的重大问题.节能减排、生态环保已经成为人类需要研究并实现的重要课题.党的十八大对节能减排制定了明确方案,要求我国陆续开展节能减排科技行动、节能减排媒体行动等.今天,在经济腾飞的中国,道路照明灯的数量和建设面积正迅猛增长.道路照明灯为人们提供明亮安全的道路照明、人性化则显得尤为重要.
2道路照明现状
光是照明的主体,道路照明每天都需要大量的照明灯工作.道路照明设计根据道路和场所的特点以及照明要求分为：常规照明方式或高杆照明方式.常规照明灯具的布置可分为单侧布置、双侧交错布置、双侧对称布置、中心对称布置和横向悬索布置五种基本方式.我国目前大多道路都采用双侧对称布置设计.根据中国照明学会的统计,不同方式的道路照明类型比见表1.
由统计图表中可以看出,高压钠灯在道路照明的比例比较高,其照明能耗问题值得人们关注.照明技术随使用发光器件的不同,主要分为发光二极管（LED）、荧光灯（节能灯）、钨丝灯（白炽灯）、高压钠灯等.其中光二极管（LED）其性能最为优越,能耗为白炽灯的10%,荧光灯的50%,其额定寿命100000小时,是荧光灯的10倍,白炽灯的100倍.所以LED也被认为是21世纪的照明光源.
3LED照明控制系统
LED照明控制系统是模块化、全硬件控制系统,可实现智能控制、网络控制等功能,以满足道路照明需求.
3.1系统组成和特点
系统由计算机控制系统、监控设备、光线传感器设备等部分组成.主要有自动化程度高、安全稳定性强、绿色环保能耗低等特点.
3.2实现功能
（1）绿色光源,无污染无辐射：LED灯直流驱动,没有频闪,没有红外和紫外成分,显色性能良好,有较强的点光源特性.发热量低,安全环保,是现在公认的一种绿色环保科技.
（2）高亮度,长寿命、低功耗：在各种显示半导体显示器件中,发光二极管（LED）亮度是最高的,LED发光管的寿命大于10万小时,道路使用LED照明灯具能耗一般为80W～120W（同等亮度高压钠灯为250W）.
（3）丰富的表现形式：目前彩色LED产品已经覆盖可见光谱范围,具有单色性好,色彩纯度高等特点.红、绿、蓝（RGB）的组合使LED具有更大的色彩选择空间.
（4）亮度可调：可以通过远程计算机控制,调节灯具控制芯片PWM占空比,可以达到亮度强弱的控制.
（5）远程控制：可以进行远程发布控制,通过对光线传感器的信号采集来实现计算机自动智能化控制.
4应用案例
江都道路照明系统是浙江海振电子科技有限公司设计的道路照明LED灯改造方案.结合单片机技术和无线通讯技术,实现智能控制,网络控制、远程控制；可选择多种运行模式,实现对灯具分段、分时、分功率的自动控制.
4.1系统概要
整个系统可由照明指挥中心控制实现,并且通过传感器时时回传,形成有效的控制反馈回路,达到照明、监控、呼叫维护自动化,如图1.
（1）通过单片机等技术手段,可实现多种控制方式,达到真正意义上的城市道路照明智能化.
（2）传感器不仅可检测道路照明情况,也可作为日光检测设备同步使用,达到与道路照明互为一体的全天候监控手段.
（3）控制中心可以预先设定照明控制信号采样点,可以实现控制中心自动化、无人化,达到解放劳动力的效果.
（4）可以通过在控制中心配置网络通讯协议,通过网络远程操作与时时监控,更好的为道路照明提供有力保障.
（5）道路照明强度可调节,通过在控制中心发送预先设定好的指令,控制道路照明灯PWM（脉冲宽度调制）,可以达到道路照明随光线日光强弱做智能调节,达到省电环保的优势.
4.2实际应用
江都道路照明系统方案分析.
整个江都道路照明系统约有5000盏照明灯具,大多采用150W～250W高压钠灯,对比同等光照亮度为80W～12W的LED灯,得出对比表2、表3.
4.3经济效益测算依据说明
（1）电价以当地的0.53元/度计.
（2）日照明时间平均按12小时计算.
（3）高压钠灯与LED灯照明时间均以全功率计算.实际控制中,LED照明可在后6个小时中与50%PWM控制,使LED照明更加省电.
（4）LED路灯生产商提供质量保证5年,期间用能单位不承担维护费用.
（5）高压钠灯整灯灯具的使用寿命以8年计,灯具单价按1300元计算.
（6）高压钠灯灯泡的使用寿命低于2年,8年中灯泡至少需要更换4次,约需320元.
（7）更换高压钠灯灯泡的人工费用以每次100元计算约需要400元.
（8）以上三项合计为2020元,以灯具寿命8年计,平均每年为252.5元,在此基础上以八折计算,即每年维护费用为200元.
（9）表2测算了分别用120W的LED节能灯替换目前的250W高压钠灯时单个路灯所能节省的费用；表3测算了分别用80W的LED节能灯替换目前的150W高压钠灯时单个灯所能节省的费用.
4.4社会效益测算
根据上述测算结果可知：
一盏120W的LED路灯替代250W的高压钠灯,每年可节省用电569.4度；一盏80W的LED路灯替代150W的高压钠灯,每年可节省用电306.6度.
因此,对于有5000盏的250W的高压钠灯的LED路灯改造工程每年将节省用电量总计达到284.7万度；有5000盏的150W的高压钠灯的LED路灯改造工程每年将节省用电量总计达到153.3万度.而节省一度电将减排一公斤CO2,本路灯改造工程的实施每年将减排2847吨和1533吨CO2,减排效果明显.
5结语
LED照明控制系统的应用,使得道路照明系统由传统的高耗能、粗放式管理进入节能低碳、智能化管理的时代.LED照明控制系统具有自动化、智能化的特性,达到了节能减排、科学管理、人性化的效果.通过分析得出：LED照明控制系统方案,比较于传统照明系统方案,对于低功耗、高效能、色彩需求度高、便于远程操作、自动调节亮度等方面均具有较为明显的优势.