浅析路灯照明的节能设计问题--《土木建筑学术文库（第7卷）》2007年
浅析路灯照明的节能设计问题
【摘要】：通过对路灯照明设计经验和体会的总结,本文从路灯照明方式、灯具选择、控制方法等几个方面阐述了如何进行路灯照明节能设计．
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：U491.53【正文快照】：
截至2005年12月，我市共有路灯、景观灯18，《叉X)盏，总功率3，lookw，路灯变电站75 座，年电费近500万元。城市的快速发展和电力资源紧缺的矛盾日益加剧，路灯节能，让电于 民成为了一个焦点问题。如何在城市照明规划、设计中解决这个问题，实现节能、环保的绿色 照明，就
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目前如果是规划好的道路一般采用地埋，这样防止高压对两边道路景观的破坏，而且安全。前提是线路允许。
1一般在安装路灯变压器的时候，因为路灯线路长，为了减少线路的电损耗，都把变压器安装在路灯线路的中间点，假设250KVA变压器的合理供电线路长为3公里，你把变压器安装在总长度的一半的位置，两边线路各3公里。这样输电线路长度延长一倍，
2这样的情况叫变压器的并联使用，一般在这样的线路不建议这样并联。
3变压器的功率根据负载的功率确定，有多少灯，多少电流确定变压器的容量和线的直径。
4。100KVA念100千伏安。
5变压器在线路的中间靠路其中一侧，方便高压引入，方便安装分控制柜，不仿碍景观，维修方便。
6电力电缆的直径是允许工作电流指标，这个需要看你的灯具的功率来确定，计算的时候要注意“无功电流”，比如250W的灯具，理论计算电流是1.2A左右，实际是错的，因为灯具的功率因数低，灯具加电容补偿后的电流是1.5A左右，启动电流是3A左右工作电流是2A左右。因为补偿电容的故障率高寿命短，不要听厂家的参数，按这个实际大电流值计算，不要按厂家的理论值，不然会烧电缆。千万记住。我们的实际经验得出来的。
7路灯的接地一般是变压器接地，然后是设地线过去，每个灯竿再接地线，或者是在做灯竿底座的时候把其中一个钢筋埋深一点当地线用。
8路灯目前采用的气体放电灯功率因数加电容后是0.85以上，电容损坏后是0.5左右看品牌不一样，这个会影响到电缆的设计，和以前工作安全性（会不会烧电缆），很重要，不要按补偿后的投标者的参数，按实际值计算。
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太阳能路灯设计时应注意的问题
太阳能路灯设计时应注意的问题 随着传统能源的日益紧缺，太阳能的应用将会越来越广泛，尤其太阳能发电领域在短短的数年时间内已发展成为成熟的朝阳产业。 1.光衰、散热与恒流。 因为LED灯的寿命较长、且可以通过夜间分时段调低功率工作，所以无论是做为太阳能路灯的照明还是一般的工程都会选用LED灯。但是LED灯的质量层差不齐，光衰严重的LED半年就有可能衰减50％光照度，所以一定要选择光衰较慢的LED灯。LED灯最主要的要做好散热与恒流问题，恒流可以通过另加恒流驱动或者使用控制器恒流，散热就必需依靠铝板来散热，最好是在铝板下面增加铜片或铜管来更有效的散热，控制好温度，LED的寿命才会更长。 2.控制器的选择不容忽视 控制器的选择往往也是被工程商忽略的一个问题，控制器的质量层差不齐，12V/10A的控制器市场价格在100-200元不等，虽然是整个路灯系统中价值最小的部分，但它却是非常重要的一个环节。控制器的好坏直接影响到太阳能路灯系统的组件寿命以及整个系统的采购成本。 （1）应该选择带自动降功率的太阳能控制器，此种控制器能根据蓄电池的剩余容量，自动降低负载的输出功率。蓄电池容量不足时，控制器减小输出电流。蓄电池容量恢复后，控制器又恢复原始的输出电流，以达到节电的效果，这种功能是非常有用的。（2）要选择充电效率高的控制器，具有MCT充电模式的控制器能自动追踪电池板的最大电流，避免了不必要的充电浪费。 （3）应选择具有调节功率的控制器，具有功率调节的控制器已被广泛推广，可以在夜间行人稀少时段自动调低LED灯的工作电流，节约用电，同时也节省了电池板的配置比例。 （4）控制器的防水，控制器大都装于灯杆底座，尤其到了雨季，很容易进水，所以控制器一定要选择全防水的控制器，这样才能延长系统的寿命，降低维护成本。 （5）除选择以上节电功能外，还应该注重控制器对蓄电池等组件的保护功能，像具有涓流充电模式的控制器就可以很好的保护蓄电池，增加蓄电池的寿命，另外设置控制器欠压保护值时，尽量把欠压保护值调在 ≥ 11.1V ，防止蓄电池过放，蓄电池的过充、过放都会降低使用寿命。 3.防盗 距离市区较远的地方还应该注意防盗工作，很多工程商因为施工疏忽，没有进行有效的防盗，导致蓄电池、电池板等组件被盗，不仅影响了正常照明，也造成了不必要的财产损失。目前工程案例中被盗居多为蓄电池与电池板，蓄电池埋于地下用水泥浇筑是一种有效防盗措施，并且可以起到恒温的作用。在灯杆上加装蓄电池箱的最好将其进行焊接加固。电池板的 被盗主要由于灯杆较低或灯杆周围有攀附物。 4.不要降低配置，否则得不偿失 在众多太阳能路灯实际应用中，很多地方的太阳能路灯不能满足正常照明需要，尤其在的连续阴雨天和冬季光照不足时期更为突出，除使用了质量较差的相关组件外，另一个主要的原因就是一味降低组件成本，不按需求设计配置，减小电池板和蓄电池的使用标准，所以导致在阴雨天路灯无法提供照明。
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路灯的照度标准是什么？
09-12-28 &
近年来，道路照明设施随着各地经济和交通的发展，其规模及数量越来越大，道路照明耗电在迅速上升。　　以深圳市为例。2002年统计的四区(罗湖、福田、南山、盐田)路灯系统光源安装总功率为10294KW，镇流器损耗按光源安装总功率18%计算，照明线路损耗按5%考虑，路灯每年亮灯小时数按4000小时计，则：　　路灯系统电气安装总容量为10294X（0.18 0.05）=12661千瓦。　　路灯系统每年耗电为X10-4=5064.4万度。　　年耗电5064.4万度是什么概念呢？大亚湾核电站年发电能力约为140亿度，5064.4万度占其0.36%。　　由上可见，路灯系统的耗电相当可观。正因为此，道路照明节电已成为日益受到重视的话题。近年来很多地区发生的日益严重的电荒，更使许多部门认识到这一当务之急。　　本文站在技术角度，分别从路灯布置方式、配电系统、灯具配件等方面，就如何以科学、合理的方式，实现道路照明系统节能，阐述个人的一点体会。2 合适的照度　　合适的照度，是我们在道路照明节电工作中首先需要重视的问题。它包括两个方面。其一是为所设计的道路选择合适的照度标准；其次，是采用适当的计算及设计方式，实现合适的照度。我们不难观察到，国内不少城市道路照度偏高，既增加了路灯照明的耗电，也削弱了道路两侧景观照明的效果。 　　现行有效的标准《城市道路照明设计标准》还是早在94年制定的。不可否认，相对于我国沿海一些近年来交通发展较快、经济较发达城市，由于其出行时间延长、交通量大、交通情况复杂，其中的照度标准要求偏低。但我们也不应过分的选择较大的照度。根据正在修订的《城市道路照明设计标准(征求意见稿)》以及我们工程中的实践，推荐按表1的标准选择照度。具体工程中,可视道路所在城市的性质和规模、交通信号的完善程度、道路与周边环境分隔状况在表中高档值与低挡值之间选取照度。表1照明等级 国家行业标准 推荐做法 适用道路 平均照度Eav(lx) 照度均匀度Emin/Eav 平均照度Eav(lx) 照度均匀度Emin/Eav 一级 20 0.4 20∽30 0.5 快速干道 二级 15 0.35 20∽25 0.4 主干道 三级 8 0.35 10∽15 0.35 次干道 四级 5 0.30 8∽10 0.30 支路 五级   5 0.20 住宅区机动车道 六级   2∽3 0.1 住宅区人行道或非机动车道 　　照度标准确定后，如何进行照度计算,是设计师们头疼的问题。常规的利用系数法计算粗糙，且无法确定均匀度。手工逐点计算法计算精度虽高，但需要收集大量的灯具资料，计算工作量也很大。以上两种计算方式在工程实践中均不适用。笔者建议,目前已有多家国内外灯具厂家编制了照明计算软件，计算中虽然只能对相对应厂家生产的灯具进行照度计算，但对于路灯系统设计还是有相当的参考意义。建议在设计中选择一到两家的软件对照度进行计算，从而快速方便地确定灯具布置形式、杆高、路灯间距、光源容量，实现合适的照度，避免或减少路灯系统设计的盲目性。3 电容补偿　　路灯采用的光源，基本是气体放电灯，其功率因数相当低，一般在0.45以下，从而使回路电流大，在线路上产生的损耗相当可观。《城市道路照明设计标准》中，要求气体放电灯应加电容补偿，补偿后功率因数应不小于0.8。但标准中并没有明确是在路灯电源处集中补偿，还是在灯具处分散补偿。目前国内城市路灯系统采用的电容补偿方式两种均有。笔者认为，由于路灯设施是均匀分布在道路纵向两侧，由路灯电源至路灯灯具的低压配线较长，道路照明系统产生的损耗主要发生在这一段。采用路灯电源处集中补偿方式，并不能减少低压配线的耗电。而采用单灯分散补偿，无疑减少了路灯电源至路灯灯具这一段线路上产生的损耗，将起到较好的节电效果。电容量与路灯常用光源---高压钠灯的配套建议按表2选择，补偿后单灯功率因数将不小于0.85。表270W 100W 150W 250W 400W 10∽12μF 13∽15μF 20∽22μF 34∽36μF 53∽55μF 4 关闭半数光源　　显然，关闭半数光源的方式节电效果直接而且显著，节电运行时段节电达50%，总体约在30%左右。在电力紧张的背景下，政府出台了一些文件，要求在后半夜，采取“亮一隔一”或“亮一隔二”的措施，关闭部分光源。笔者认为，这只能作为缓解电力紧张局面的权宜之计。因为，“亮一隔一”或“亮一隔二”不仅减小照度，同时区别于不同的灯杆布置方式，照度均匀度将不同程度、甚至是严重的下降，对交通、行人安全、对维护社会治安产生不利影响。七十年代的世界性能源危机中，日本曾在道路上进行间隔点灯的试验，结果导致治安、道路交通事故的大幅上升。另外，这种方式由于需要在同一路径上敷设两根路灯供电电缆，也增加了建设投资。　　因此，应区别于不同的灯杆布置方式，谨慎采用关闭半数光源的方式。　　常规灯杆布灯时，往往采用车道侧单光源灯具。灯杆布置有单侧布置、交错布置、对称布置。　　单侧布置时，若选用这一方式，则后半夜车道明暗悬殊，照度均匀度远低于道路照明设计标准的要求。如某单侧布灯的工程，前半夜全亮时均匀度高达0.53，采用”亮一隔一”后均匀度则下降至0.07。我们不应顾此失彼，单侧布灯时,不宜推广关闭半数光源的方式。 交错布置、对称布置时，采用这一方式，虽然均匀度稍差，但若选择配光合适的灯具，均匀度还是可以达到或略低于道路照明设计标准的要求。工程实践中，可根据车道宽度、道路交通量、周边人流量等，有选择性的使用这种方式。　　在照度要求高、机动车道较宽的快速路、主干路上，常规灯杆布灯时，可考虑采用车道侧同杆双光源灯具方案，两个光源可等功率或不等功率。采用这种布灯方案时，上半夜两个光源全亮，后半夜关闭其中一个光源。这种方式，对照度均匀度基本没有影响，单侧布置、交错布置、对称布置时，均可采用这一方案。 5 环形电感镇流器　　采用气体放电灯的路灯照明系统中，除光源自身的功耗外，与气体放电灯配套的电感镇流器也要消耗一部分电能。电感镇流器的工作效率高低、节能与否，对路灯照明系统的电力消耗有一定的影响。相对于传统的电感镇流器而言，环形电感镇流器，由于其采用圆环形铁芯和线圈，使环形铁芯卷片的几何形状与磁力线回路和曲线更加适应，磁路分布更趋合理，进一步改善了磁通，降低了铁损，减少了总的电力消耗。可广泛适用于高压钠灯、汞灯和金属卤化物灯。需要注意的是，这种方式仅仅是减少了镇流器的损耗，对路灯系统电耗中占主要比例的光源的电耗并没有减少。钠灯用环形电感镇流器与传统型电感镇流器电能损耗比较详表3。表3 镇流器功率损耗 镇流器功率损耗占光源功率的百分比(%) 钠灯光源功率 普通传统型 环形 普通传统型 环形 150W 23∽30W ≤17.6W 15∽20 &11 250W 30∽45W ≤25W 12∽18 &10 400W 48∽72W ≤35W 12∽18 &9 6 智能光源降压一稳压一调光技术　　智能光源降压一稳压一调光技术，是将装置安装在路灯配电回路的起端，在前半夜控制路灯回路为全压，接近午夜时分，开始降低回路电压，在后半夜车稀人少时，进一步降低电压。它的节电原理有二，其一是高压钠灯的亮灯维持电压低于220V，因此，降低回路电压光源不会熄灭；其二是由于后半夜电网用户少，负荷低，电网电压高于220V，而过压将额外消耗部分电能，采用该装置则避免了这部分的浪费。根据工程实践，它的节电效果在15％左右。采用这种装置，不仅节约了电能，不影响照度均匀度，而且能够避免光源过压运行，延长了路灯寿命。需要注意的是，这种方式是对配电回路降压，回路内所有灯具都将在低电压运行，对下述问题应予注意：①，随着使用时间的增加，光源端电压及电流等电气参数发生变化，同时光源本身质量上又具有离散性，降电压运行时就可能出现同一回路中一些灯具灭灯的现象；②路灯配电回路供电半径长达800米，随灯具与供电端距离的增加，电压逐渐下降，若线路设计不当，有可能出现远端电压不能满足光源所需正常维持电压；③路灯系统中往往会外接公交站台广告灯箱、电话亭照明，而这些照明由于功率小，一般采用直管型荧光灯、紧凑型荧光灯，低于正常工频电压时，这些光源不能正常工作。④回路中接有电动升降式高杆灯时，由于电动装置为感性起动特性，起动电流大，与这种装置过载电气特性不匹配。7 可变功率镇流器　　可变功率镇流器，利用气体放电灯在工作电流适当减少时，仍能正常运行的原理，通过后半夜增加镇流器电抗，从而降低光源电流，减少路灯系统电耗中占主要比例的光源的电耗，达到路灯系统整体节能的目的。7.1降功率控制原理　　可变功率镇流器工作原理见图。图太大放不上去了 (谅解)　　图右边的虚线框为标准的路灯设备电路图，左边虚线框为节能型单灯控制器框图。其中电子开关用来控制路灯降功率投入。其工作过程如下：1）正常情况下，LCU控制电路控制电子开关闭合（短路），外部电压直接通过电子开关加到路灯电路上，使路灯工作在额定功率状态。 2）降功率控制情况下，控制电路控制电子开关打开（开路），控制外部电压只能通过降功率电感加到路灯电路上。此时，路灯电路感性负载增加，路灯工作电流降低，从而使路灯功率下降，耗能降低，达到节能的效果。3）当电网电压偏低或光源状况不佳，降功率运行将可能出线闪烁时，即使在降功率运行时间段，控制电路也将自动控制电子开关在闭合状态，避免路灯熄灭。7．2节能控制方案设计及节能效果分析　　不同的节能控制程序会产生不同的节能控制效果，按每天照明11小时，前5小时处于正常照明状态，后6小时处于节能照明状态。各功率光源节电效果如表4。表4 150W 高压钠灯 250W高压钠灯 2400W高压钠灯 普通运行每天耗电 1837WH 3058 WH 4807 WH 变功率运行每天耗电 1465WH 2260WHr 3715 WH 每天节电量 372WH 798WH 1092 WH 节电率 20% 26% 23% 　　这种方式由于是在灯具处安装，因此，适用于各种路灯布置方式和光源组合方式。　　对于原有道路照明工程，可采用附加型变功率镇流器进行改造，其特点是，对原灯具配套的镇流器不予更换，既方便改造施工，又降低系统改造造价。　　可变功率镇流器方式，具有智能光源降压一稳压一调光技术的优点，也避免了智能光源降压一稳压一调光技术的缺点，值得推广。8    道路照度手算公式： Ｅ＝φＮＵ／ＫＢＤ Ｅ道路照度 φ灯具光通量 Ｎ路灯为对称布置时取２，单侧和交错布置时取１ Ｕ利用系数　 K混泥土路面取1.3，沥青路面取2 B路面宽度 D电杆间距 9 小结　　以上对路灯系统的节能方式进行了探讨，期翼有助于道路照明系统合理用电，使路灯工程既满足其功能性要求，又能够实现最大限度的节能。
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照度是反映光照强度的一种单位，其物理意义是照射到单位面积上的光通量，照度的单位是每平方米的流明（Lm）数，也叫做勒克斯（Lux）： 1Lux=1Lm/m2。上式中，Lm是光通量的单位，其定义是纯铂在熔化温度（约1770℃）时，其1/60平方米的表面面积于1球面度的立体角内所辐射的光量。为了对照度的量有一个感性的认识，下面举一例进行计算，一只100W的白炽灯，其发出的总光通量约为1200Lm，若假定该光通量均匀地分布在一半球面上，则距该光源1m和5m处的光照度值可分别按下列步骤求得：半径为1m的半球面积为2π×12=6.28 m2，距光源1m处的光照度值为：1200Lm/6.28 m2=191Lux。同理，半径为5m的半球面积为:2π×52=157 m2，距光源5m处的光照度值为： 1200Lm/157 m2=7.64Lux。一般情况：夏日阳光下为100000LUX；阴天室外为10000LUX；室内日光灯为100LUX；距60W台灯60cm桌面为300LUX；电视台演播室为1000LUX；黄昏室内为10LUX；夜间路灯为0.1LUX；烛光（20cm远处）10～15LUX。照度参考表 天气 照度LUX 室内场所 晴天
生产车间 10~500阴天 3000 办公室 30~50日出日落 300 餐厅 10~30月圆 0.3~0.03 走廊 5~10星光 0.02 停车场 1~5阴暗夜晚 0.003~0.0007&font color=#0556A3&参考文献：&/font&雅虎知识堂
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