摘要：本文历数现有主要的城市道路照明节能方式，期望能给路灯节能工作多一些参考和选择，更加期望能抛砖引玉，总结和发现一些适合地方特点、行之有效的路灯节能方式。 关键词：路灯节能；光源；光学器件；电器；控制方式；系统节能；可再生能源
Abstract: this paper mainly through many existing urban road illumination energy conservation way, expect to be able to give some reference work more energy saving lamp and choice, more expected to derive, summarizes and found some suitable for local characteristics, effective energy saving lamp way.
Key words: the street lamp energy saving; Light source; Optical device; Electronics; Control mode; System energy saving; Renewable energy
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号
随着国家城市化进程的发展，道路基础设施建设规模逐渐加大、速度逐渐提高，作为城市基础设施重要组成部分的道路照明，相应也配套建设起来。这样一来，路灯的能源消耗就越来越大。有数据显示，全国发电量的1%被用于道路照明，而道路照明电能利用率却不到65%，节能还存在很大空间。在路灯多年的应用过程中，节能研究从来就没有停止过脚步，本文历数现有主要的路灯节能方式，期望能给路灯节能工作多一些选择，更加期望能抛砖引玉，总结和发现一些适合地方特点、行之有效的路灯节能方式。
路灯节能方式概述
路灯节能方式多种多样，笔者认为，在道路照明的各个环节都存在一定的节能空间。合理的道路照明设计、合适的照明标准值的选取，科学的软件模拟计算、各种系统硬件改善提高都是大有可为的。本文主要从道路照明系统各个硬件环节入手，对存在节能空间的环节作一概述。如下为现有道路照明存在节能空间的主要环节：
光源
灯具光学器件
灯具电器
路灯控制方式
道路照明系统节能
可再生能源利用
路灯节能方式简介和初探
光源
光源种类很多，在道路照明中应用较多的有气体放电灯（高低压钠灯、金属卤素灯、高压汞灯）、LED灯、电磁感应无极灯等。它们各有特点，也各有适宜的应用场合。
高压钠灯及高效高压钠灯
高压钠灯亮灯时发出金黄色光，具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强等优点。高压钠灯核心部件为电弧管、灯芯和玻壳。高压钠灯工作是弧光放电状态，电弧管内钠汞蒸气受热电离并激发，原子外层电子发生能级跃迁又回复到基态时多余的能量便转化为光的形式发出。高压钠灯伏―安特性曲线为负斜率，即灯泡电流上升，而灯泡电压却下降。在恒定电源条件下，为了保证灯泡稳定地工作，电路中必须串联镇流器。目前高压钠灯的应用光效已经能达到120lm/W。普通高压钠灯为暖黄色，能够烘托气氛。但因光谱不广，故显色性不高，一般为Ra=30。
随着气体放电灯研究的深入和制造工艺水平的提升，在高压钠灯基础上发展出了高效钠灯，它的应用光效目前已经能够达到140lm/W，而且光源寿命及光通维持率也有所提高。与普通高压钠灯相比，该种灯的光色为金白色，显色性更加高，能达到Ra=80。
金属卤素灯和陶瓷金卤灯
金卤灯的工作原理与高压钠灯类似。金卤灯具有发光效率较高、显色性能好、寿命长等特点。目前应用光效一般为90~106lm/W，显色性能达到Ra=90。随着气体放电灯研究的深入和制造工艺水平的提升，在金卤灯基础上研制出了陶瓷金卤灯，该灯的核心技术就是电弧管、灯芯及玻壳工艺的提升，笼统的讲就是采用耐高温材料减少了电弧管的热损失，提高冷端温度，提高光效。目前光效能达到120lm/W，显色性更是大大提高，能达到Ra=95。但由于材料和工艺的限制，该种光源的大功率产品还不成熟。
LED灯
LED灯（Light Emitting Diode，发光二极管），是近年来开发并得到长足迅猛发展的一种新型节能光源。LED是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。它的工作原理是半导体P-N结内电子在外部电路的驱使下会从N区被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量。Led理论光效大于200lm/W，试验室光效已大于130lm/W，由厂家批量生产的高品质Led光效已达90lm/W，实际大工业产品的光效仍然在不断提高中。LED灯的优点是功率因数高、寿命长、反应快、显色性高。
电磁感应无极灯
无极灯是Promise Light高频等离子体放电无极灯的简称，是综合应用光学、功率电子学、等离子体学、磁性材料学等领域最新科技成果研制开发出来的新型光源。它的工作原理是通过高频发生器的电磁场以感应的方式耦合到灯内，使灯泡内的气体雪崩电离，形成等离子体。等离子受激原子返回基态时辐射出紫外线。灯泡内壁的荧光粉受到紫外线激发产生可见光。无极灯的优点是功率因数高、反应快、显色性高。
由此可知，各种光源互有优缺点，各有自身所适合的场所场合。同时也受经济条件、用户需求、地方政策等影响。应用方面应根据项目特点和应用条件合理选取。
灯具光学器件
灯具的光学器件除光源外，还主要指反射罩、二次光学器件、透明灯罩等。光学器件能够决定或影响两个主要指标：综合光效、配光曲线。在此将两个基本概念作简单陈述：
（1）综合光效
综合光效=灯具发出的总光通量/灯具额定功率
=单位光源光效X光源功率X灯具效率/（光源功率(1+附加损耗率)）
=光源光效X灯具效率/（1+附加损耗率）
（2）配光曲线
配光曲线是指光源在空间各个方向的光强分布。一般有三种表示方法：一是极坐标法，二是直角坐标法，三是等光强曲线。最常用的是极坐标法。
光学器件需要与光源配合使用，例如光源与反射罩的位置关系、单灯多光源（主要指LED灯）的排列方式、透镜（二次光学器件）等。
反射罩的反射效率很大程度上决定灯具的综合光效和配光曲线。反射罩在材质上有纯铝、氧化铝、PC镀纳米涂层等。反射罩在形状上也有很多种，例如抛物线形光面反射罩、抛物线形波纹面等。目前较好的反射罩全反射率做到80%、漫反射率做到20%，最好水平的全反射率做到95%、漫反射率做到94%。
灯罩也是影响灯具综合光效的因素。灯罩材质分为玻璃、PC材料。玻璃罩耐高温、硬而容易爆裂，PC罩韧性好但易老化。它们在使用过程中都容易变脏，需要经常清洁维护。
简单来讲，灯具的光学器件与照明计算中的利用系数、维护系数有直接的关系。从节能角度来讲，光学器件路灯节能在光学器件方面应该选用高反射效率、合适配光曲线的灯具。
灯具电器
从路灯电路图入手，看看有哪些电器部件是可以在节能上发挥作用的。
补偿电容：由图可知，电源电路中的补偿电容器是必不可少的部件，单灯的电容补偿能极大提高单灯的功率因数。
镇流器：镇流器是目前单灯节能研究的重点部位，减少自身功耗和赋予镇流器调光节能功能是研究的主要方向。传统的电感镇流器、节能型电感镇流器、可变功率电感镇流器、电子镇流器、可变功率电子镇流器的研究和应用日新月异。目前来讲，可变功率电感镇流器和电子镇流器（含可变功率电子镇流器）的应用和研究大有可为。可变功率电感镇流器和小功率电子镇流器基本趋于成熟，而电子镇流器在大功率灯具上的应用还有待进一步提高。目前电感类镇流器的能耗能做到光源功率的11%，而电子镇流器功耗接近于5%。
路灯控制方式
全/半夜灯制
隔盏亮/灭灯制
时控、光控、感应控制等手段
上述三种控制方式都能直接轻易的实现节能，可根据地方特点和管理部门要求合理选用。
道路照明系统节能
调压节能
调压节能是较早使用电力系统节能方式。在路灯系统节能上，降压会缩小气体放电灯正常工作的电压范围，对新灯泡影响很小，可以忽略，但使用过一段时间、管压降已升高的灯泡，就可能失去稳定的工作点，产生间断熄灭，点火次数增加，加速灯泡的损坏。目前不再推荐在路灯节能上应用。
LED驱动电路降低驱动电流节能
LED路灯驱动电路一般是稳压恒流电路，通过植入芯片实现驱动电路的稳压变流技术。在LED路灯初装或者不需要过大光通输出时，可以人为改变驱动电流实现降功率，达到节能目的。
集中电容补偿
集中电容补偿是在电源处设置自动电容补充装置，以改善电力系统的功率因数，提高有功功率，提升电能利用率。
降低线路损耗
通过技术经济比较，适当选取较大截面的照明电缆，减少线路损耗也是路灯节能的途径之一。
智能控制
这是一种基于无线网络、地理信息系统、电力载波技术和可调光电子镇流器技术的路灯综合节能控制方法。它可以实现现场数据实时反馈，并按照各种需求和预设条件等要求进行远程无线遥控。它具有管理及时灵活，不过分增加建设成本，极大改善管理水平降低管理成本的特点，适合在较大城市和区域应用。
可再生能源利用
风能、太阳能是可再生能源，在路灯供电中可以应用。目前风光互补太阳能路灯供电设备已在道路照明中应用。但它的一次投资成本高、而供电可靠性不是特别高，也需要有合适的土壤和使用条件下才方便应用。
结束语
本文从道路照明各个环节入手，历数现有主要的道路照明节能方式，对于目前路灯节能应用和研究水平有了初步概念性、指标性的了解。可以说，路灯节能这个方向永远不变，而节能应用和研究是永无止境的，节能工作还任重道远。从目前情况来看，路灯的节能方式没有绝对的优劣，要根据应用场合、使用需求、经济发展水平来综合评估，进行经济技术的综合比较研究再来选取合理合适的节能方式。本文能给路灯节能工作多一些参考和选择，更加期望能抛砖引玉，总结和发现一些适合地方特点、行之有效的路灯节能方式。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。