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太阳能LED照明灯具的节能与发展潜力

信息来源:nooeoo.com  时间:2008-06-13  浏览次数:140

  ■中国科学院广州能源研究所徐刚
  山东海升太阳能研究院侯乃升
  世界各国对能源供应安全的担忧和应对气候变化的行动,推动了世界范围内可再生能源技术和产业的迅速发展,如光伏发电、风力发电等年增长速度都在20%以上。可再生能源已成为实现能源多样化,应对全球气候变化和实现可持续发展的重要替代能源。尤其是近两年,随着国际石油价格大幅波动以及《京都议定书》的生效实施,可再生能源发展成为国际能源领域的热点,得到了世界许多国家的广泛关注。截止2006年底,全球可再生能源发电装机突破2亿千瓦,其中小水电约8000万千瓦,风电7.5万千瓦,地热发电1000万千瓦,太阳能发电700多万千瓦,太阳能光伏发电年均增长速度超过了60%,生产能力接近200万千瓦。
  太阳能照明的节能优势
  随着经济发展,我国的照明用电将大幅度提高,绿色节能照明的研究应用,将越来越受到重视。太阳能LED照明灯具作为冷光源产品,具有性价比较高、绿色环保、安全可靠、质量稳定、使用寿命长、安装维护简便等特点,可广泛应用于绿地照明、公路照明、广告灯箱照明、城市造型景观照明及家居照明系统,但太阳能LED照明灯具一次性投入较高是其发展的瓶颈。
  目前,照明消耗约占整个电力消耗的20%左右,降低照明用电是节省能源的重要途径。为实现这一目标,业界已研究开发出多种节能照明器具,并取得了一定的成效。但是,距离“绿色照明”的要求还较远,开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。
  到2006年底,我国可再生能源利用量总计为2亿吨标准煤(不包括传统方式利用生物质能),约占0.5个百分点,为2010年实现可再生能源占全国一次能源消费总量10%的目标迈出了坚实的一步。目前,我国正在从以下几个方面来推动光伏发电的国内市场发展:一、启动送电到村工程;二、在特殊工程上运用光伏发电,如世博会、奥运会等;三、在沙漠地区建光伏电站;四、动员一些城市启动屋顶计划;五、研究制定提高光伏发电竞争力的电价政策(光伏产品90%的出口以及国内市场的缺失,都可能限制中国光伏产业的长远发展。一旦国外光伏产业政策有变或者为保护本国产业采取限制进口的措施,中国近年来大量上马的光伏项目将面临困境)。
  太阳能照明的技术创新
  LED以低功耗、超常的使用寿命被广泛应用到信号指示、数码显示等弱电领域。然而,由于传统LED光源开光角小,点面积的亮度高,光的散射具有极强的方向性,光源易形成光点,光均匀度不好等因素,束缚了其在照明领域的应用。
  莱芜市凤凰太阳能灯具有限公司技术人员潜心研究、反复试验,通过对传统太阳能照明灯具结构、智能控制器、反光灯角度的更新和技术改进,进行最佳倾斜角设计,使平头和圆头优势互补,从而使其发光更均匀、整体亮度更高、成本更低、更有利于应用推广。
  该公司开发的平头LED的柱式和炬式组合光源结构,通过合理控制平头超高亮度白光LED安装倾斜角度,使LED组合光源所发出照明光的均匀度及照度得到大幅提升。该技术不但能使光效加强,而且组合光源耗能仅4W左右,所发出光的亮度可达20W节能灯或40W白炽灯的亮度,可以更有效利用太阳能。只需要12W太阳能电池的容量,12V/24Ah的蓄电池组就能够保证此种LED发光源在5个阴雨天持续有效工作,并且,使用寿命在10万个小时以上,为节能灯的10倍以上。
  为路灯领域专门研制的组合发光源——十字型和矩形组合发光源,充分发挥平头LED开光角度大光均匀度好和圆头LED点面积亮度高的优点,使两者取长补短,发挥最大的光效,克服了平头LED点面积亮度不如圆头LED,而圆头LED光均匀度不如平头LED的缺点。
  在控制器方面,利用太阳能光电转换技术,实现电能的最大化收集,在电能的储备完成后,蓄电池向发光源提供12V直流电源,使发光源产生6500K的白光。同时,通过精简智能控制器结构,使结构更加简单,故障率更低,为进一步降低成本做好了技术准备。而且,通过检测太阳能电池输出和蓄电池电量,从而确定系统工作状态,实现了整个系统的自动控制和智能管理。
  太阳能照明灯具的推广应用
  太阳能作为一种新兴的绿色能源,以其无可比拟的优势得到迅速的推广应用。作为第四代新光源,在城市亮化美化、道路照明、庭院照明、室内照明以及其他各领域的照明和应用中得到了有效的利用。尤其是在偏远无电地区,太阳能照明灯具更具有广泛的应用前景。
  一般人认为,节能灯可节能4/5是伟大的创举,但LED比节能灯还要节能1/4,这是固体光源伟大的革新。除此之外,LED还具有光线质量高,基本上无辐射,可靠耐用,维护费用极为低廉等优势,属于典型的绿色照明光源。
  超高亮LED的研制成功,大大地降低了太阳能灯具使用成本,使之达到或接近工频交流电照明系统初装的成本报价,并且具有保护环境、安装简便、操作安全、经济节能等优点。由于LED具有的光效率高,发热量低等优势,已经越来越多地应用在照明领域,并呈现出取代传统照明光源的趋势。
  在我国西部,非主干道太阳能路灯、太阳能庭院灯渐成规模。随着太阳能灯具的大力发展,“绿色照明”必将会成为一种趋势。

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