能源供應(yīng)安全的擔(dān)憂和應(yīng)對(duì)氣候變化隨著人類社會(huì)發(fā)展，已經(jīng)逐漸被世界各國逐漸重視，并各自開始采用各種手段來進(jìn)行能源的可持續(xù)發(fā)展。間接的推動(dòng)了世界范圍內(nèi)可再生能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等年增長速度都在20%以上。雖然，現(xiàn)在可再生能源已實(shí)現(xiàn)能源多樣化，但是煤炭和原油依舊是國際能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

截至2014年上半年，中國水電裝機(jī)容量達(dá)到了2.9億千瓦，風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到了8300萬千瓦，太陽能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到了2200萬千瓦。其中，可再生能源發(fā)電裝機(jī)超過全部發(fā)電裝機(jī)的30%，可再生能源發(fā)電量超過全部發(fā)電電量的20%?？梢宰鳛橹饕茉吹目稍偕茉窗l(fā)展逐漸成為國際能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)，得到了世界許多國家的廣泛關(guān)注。

綠色環(huán)保邁出的一大步

隨著地球資源的日益貧乏，基礎(chǔ)能源的投資成本日益攀高，各種安全和污染隱患可謂無處不在，太陽能作為一種“取之不盡、用之不竭”的安全、環(huán)保新能源越來越受重視。同時(shí)，也隨著太陽能光伏技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，太陽能燈具產(chǎn)品在環(huán)保節(jié)能的雙重優(yōu)勢(shì)，太陽能路燈、庭院燈、草坪燈等方面的應(yīng)用已經(jīng)逐漸形成規(guī)模，太陽能發(fā)電在路燈照明領(lǐng)域發(fā)展已經(jīng)日趨完善。

LED光源作為綠色環(huán)保的光源，有發(fā)光效率高、耗電量少、使用壽命長、安全可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。LED單管功率0.03～0.06瓦，采用直流驅(qū)動(dòng)，單管驅(qū)動(dòng)電壓1.5～3.5伏，電流15~18毫安，反應(yīng)速度快，可在高頻操作。同樣照明效果的情況下，耗電量是白熾燈泡的萬分之一，熒光燈管的二分之一、日本估計(jì)，如采用光效比熒光燈還要高兩倍的LED替代日本一半的白熾燈和熒光燈。每年可節(jié)約相當(dāng)于60億升原油。就橋梁護(hù)欄燈例，同樣效果的一支日光燈40多瓦，而采用LED每支的功率只有8瓦，而且可以七彩變化。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國的照明用電將大幅度提高，綠色節(jié)能照明的研究應(yīng)用，將越來越受到重視。在此基礎(chǔ)上，有人開始將LED光源與太陽能相關(guān)聯(lián)，希望借此可以讓夜間照明可以與白天的太陽能儲(chǔ)備無縫連接起來。這樣將是綠色環(huán)保邁出的一大步。

目前，照明消耗約占整個(gè)電力消耗的20%左右，降低照明用電是節(jié)省能源的重要途徑。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，業(yè)界已研究開發(fā)出多種節(jié)能照明器具，并取得了一定的成效。但是，距離“綠色照明”的要求還較遠(yuǎn)，開發(fā)和應(yīng)用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源勢(shì)在必行。

太陽能LED照明燈具作為冷光源產(chǎn)品，具有性價(jià)比較高、綠色環(huán)保、安全可靠、質(zhì)量穩(wěn)定、使用壽命長、安裝維護(hù)簡便等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于綠地照明、公路照明、廣告燈箱照明、城市造型景觀照明及家居照明系統(tǒng)，但太陽能LED照明燈具一次性投入較高是其發(fā)展的瓶頸。[NT:PAGE]

太陽能和LED燈源技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

太陽能LED路燈主要由太陽能電池組件部分(包括支架)、LED燈頭、控制箱 (內(nèi)有控制器、蓄電池)和燈桿幾部分構(gòu)成;太陽能電池板光效達(dá)到127Wp/m2，效率較高，對(duì)系統(tǒng)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)非常有利;LED燈頭光源采用單顆大功率LED(30W-100W)作為光源，運(yùn)用獨(dú)特的多顆芯片集成式單模組光源設(shè)計(jì)，選用進(jìn)口高亮度芯片。

控制箱箱體以不銹鋼為材質(zhì)，美觀耐用;控制箱內(nèi)放置免維護(hù)鉛酸蓄電池和充放電控制器。本系統(tǒng)選用閥控密封式鉛酸蓄電池，由于其維護(hù)很少，故又被稱為“免維護(hù)電池”，有利于系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用的降低;充放電控制器在設(shè)計(jì)上兼顧了功能齊備(具備光控、時(shí)控、過充保護(hù)、過放保護(hù)和反接保護(hù)等)與成本控制，實(shí)現(xiàn)很高的性價(jià)比。

控制箱箱體以不銹鋼為材質(zhì)，美觀耐用;控制箱內(nèi)放置免維護(hù)鉛酸蓄電池和充放電控制器。本系統(tǒng)選用閥控密封式鉛酸蓄電池，由于其維護(hù)很少，故又被稱為“免維護(hù)電池”，有利于系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用的降低;充放電控制器在設(shè)計(jì)上兼顧了功能齊備(具備光控、時(shí)控、過充保護(hù)、過放保護(hù)和反接保護(hù)等)與成本控制，實(shí)現(xiàn)很高的性價(jià)比。

現(xiàn)階段，常見的太陽能LED燈源應(yīng)用有太陽能LED草坪燈、太陽能LED路燈和太陽能LED照明燈等。

在贛州市中心城區(qū)章江南岸木棧橋，太陽能路燈組成了一串“金色項(xiàng)鏈”，不僅功能性照明與景觀觀賞融為一體，而且提升了中心城區(qū)綠色休閑設(shè)施品位。在瑞金，LED燈因其突出的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，也得到了較為廣泛的應(yīng)用。100多公里外，瑞金市第四中學(xué)校門口，原先高耗能的鈉燈全部更換成了LED燈，不但避免了傳統(tǒng)路燈改造線路復(fù)雜等帶來的施工難題，而且大幅改善了路段內(nèi)的夜間照明環(huán)境。

據(jù)了解，LED照明市場(chǎng)目前的二大發(fā)展趨勢(shì)分別是調(diào)光和太陽能供電。太陽能供電的LED照明產(chǎn)品主要針對(duì)以下三個(gè)市場(chǎng)：停車場(chǎng)照明、室內(nèi)照明和草坪燈。而在路燈照明中，一般人以為主要就是電纜本身的成本，但是除了電纜本身外，它的鋪設(shè)、輔助設(shè)施(檢查井、配電設(shè)備)等，要比電纜本身貴很多。現(xiàn)在假定以10公里長的道路為例，每隔30米一盞，對(duì)面放置，一共需要666盞大功率LED路燈，如果采用太陽能路燈的話，五年內(nèi)除了可以回收成本外還可以節(jié)省43萬元電費(fèi)，五年以后每年的電費(fèi)就可以節(jié)省122萬元。

太陽能大功率LED路燈則完全沒有上述的缺點(diǎn)，其構(gòu)成十分簡單只有五個(gè)部分構(gòu)成：而且它的安裝十分簡單，只要做一個(gè)水泥基座，立起燈桿，安上地腳螺釘就可以了，尤其是不用麻煩電力系統(tǒng)的人員來設(shè)計(jì)安裝和施工，挖地溝、鋪設(shè)電纜、挖檢查井、安裝變壓器等步驟。這是一個(gè)非常重要的優(yōu)點(diǎn)。

目前太陽能路燈的一個(gè)唯一的問題就是太陽能電池板的造價(jià)問題，然而目前它的價(jià)格正在以驚人的速度降低。就在2008年，它已經(jīng)降價(jià)1/3。它的最主要的原料多晶硅的價(jià)格已經(jīng)從2007年的每公斤300美元，降低到2008年的200美元，預(yù)計(jì)到2009年多晶硅的價(jià)格將會(huì)降低到每公斤100美元。尤其是中國的多晶硅的產(chǎn)量正在快速成長，在建的33個(gè)項(xiàng)目全部投產(chǎn)以后，其產(chǎn)量將達(dá)到14萬6千余噸，而目前國內(nèi)需求只有8000噸，因此如何擴(kuò)大內(nèi)需是當(dāng)務(wù)之急。大力發(fā)展太陽能大功率LED路燈無疑是一個(gè)最好的途徑。目前太陽能電池板的價(jià)格已經(jīng)降低到20元/瓦。而且還在以極快的速度降低。

此外采用PWM可調(diào)光控制器和PWM可調(diào)光恒流驅(qū)動(dòng)模塊也是減小太陽能電池板面積的有效途徑。如下圖所示，采用PWM可調(diào)光控制以后，可以節(jié)能40%以上，也就是說可以減小太陽能電池板的面積40%。這對(duì)于太陽能大功率LED路燈的成本無疑是極大的降低。使得它相對(duì)于交流電大功率LED路燈具有更大的競(jìng)爭(zhēng)力![NT:PAGE]

太陽能LED照明燈具更具有廣泛的應(yīng)用前景

太陽能作為一種新興的綠色能源，以其無可比擬的優(yōu)勢(shì)得到迅速的推廣應(yīng)用。作為第四代新光源，在城市亮化美化、道路照明、庭院照明、室內(nèi)照明以及其他各領(lǐng)域的照明和應(yīng)用中得到了有效的利用。尤其是在偏遠(yuǎn)無電地區(qū)，太陽能LED照明燈具更具有廣泛的應(yīng)用前景。

一般人認(rèn)為，節(jié)能燈可節(jié)能4/5是偉大的創(chuàng)舉，但LED比節(jié)能燈還要節(jié)能1/4，這是固體光源偉大的革新。除此之外，LED還具有光線質(zhì)量高，基本上無輻射，可靠耐用，維護(hù)費(fèi)用極為低廉等優(yōu)勢(shì)，屬于典型的綠色照明光源。

超高亮LED的研制成功，大大地降低了太陽能燈具使用成本，使之達(dá)到或接近工頻交流電照明系統(tǒng)初裝的成本報(bào)價(jià)，并且具有保護(hù)環(huán)境、安裝簡便、操作安全、經(jīng)濟(jì)節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。由于LED具有的光效率高，發(fā)熱量低等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用在照明領(lǐng)域，并呈現(xiàn)出取代傳統(tǒng)照明光源的趨勢(shì)。

據(jù)有關(guān)方面估計(jì)，中國現(xiàn)有路燈總數(shù)大約在一億盞以上，并以每年20%的速度增長，2008年就新增大功率LED路燈2000萬盞。假如這一億盞路燈可以折合成為6000萬盞250瓦的路燈，再假定這6000萬盞路燈全部改成太陽能大功率LED路燈，那么總共可以節(jié)約1500萬千瓦的功率。假定每盞路燈每天工作12小時(shí)，在1年內(nèi)將節(jié)約657億度電。而三峽水電站在2007年的發(fā)電總量為616.03億度電。因此把全國的路燈全部改為太陽能路燈后一年內(nèi)所節(jié)省的電量將超過一個(gè)三峽水電站一年的發(fā)電量。這是一個(gè)極其驚人的數(shù)字。即使不去改造原有的路燈，現(xiàn)在每年新增路燈大約為2000萬盞，三年新增6000萬盞，同樣方法計(jì)算，三年以后也可以節(jié)省一個(gè)三峽電站。而不需要?jiǎng)訂T全國的力量、投資幾千億、移民上百萬來實(shí)現(xiàn)。

不僅如此，太陽能是一種清潔的可再生能源，它不僅節(jié)約了電能，而且減少了二氧化碳的排放量。每一盞250瓦的高壓鈉燈在一年之內(nèi)將會(huì)產(chǎn)生1290公斤的二氧化碳，所以6000萬盞路燈全部改成太陽能路燈以后，將可以減少7740萬噸二氧化碳。所以改成太陽能以后，不但節(jié)省了電費(fèi)，而且還節(jié)約了二氧化碳的減量成本。每噸二氧化碳的減量成本為345-404美元。減少7740萬噸二氧化碳就相當(dāng)于節(jié)省了310億美元的二氧化碳減量成本!

前面的數(shù)字只是大功率LED路燈和高壓鈉燈的比較。對(duì)于同為100W的大功率LED路燈，采用交流電和采用太陽能的節(jié)能比較，只需要把上面的數(shù)據(jù)除以2.5就可以得到。也就是說，6000萬盞的100瓦大功率LED路燈，假如全部采用太陽能供電的話，可以比全部采用交流電供電時(shí)節(jié)省262.8億度電，而二氧化碳的減排成本為124億美元。

在我國西部，非主干道太陽能路燈、太陽能庭院燈漸成規(guī)模。隨著太陽能燈具的大力發(fā)展，“綠色照明”必將會(huì)成為一種趨勢(shì)。

結(jié)語

太陽能電池光效在逐漸提高，而價(jià)格會(huì)逐漸降低，同樣地市場(chǎng)上LED光效在快速地提高，而價(jià)格卻在降低。與太陽能的可再生、清潔無污染以及LED的環(huán)保節(jié)能相比，常規(guī)化石能源日趨緊張，并且對(duì)環(huán)境會(huì)造成污染。所以，太陽能LED照明作為一種方興未艾的戶外照明，展現(xiàn)給我們的將是無窮的生命力和廣闊的前景。