太阳能发光二极管路灯在公路交通工程中应用探究

鲁志坚

摘要：近年来，我国公路交通工程事业发展迅速，公路交通工程中照明是必不可少的设施设备之一，为了提高公路交通照明系统的质量及安全性，有必要优化选择照明材料。实践证明，太阳能LED灯应用到公路交通工程中的优势突出，比如：高效节能、绿色环保、使用寿命长以及安全性高等。本课题重点探究太阳能发光二极管路灯在公路交通工程中的应用，以期为公路交通工程的发展提供一些具有价值的参考建议。

关键词：太阳能；发光二极管；公路交通工程；应用

进入21世纪以来，在社会经济稳健发展的背景下，我国公路交通工程也呈现了较为快速的发展。在不断发展过程中，为了实现可持续发展，公路交通工程也注重节能环保、高效节能发展目标的实现。LED，即半导体发光二极管，将其作为光源实现照明，具备节能环保的作用，符合绿色经济的特点[1]。而将太阳能和LED相结合，形成太阳能发光二极管路灯，应用到公路交通工程当中，则能够展现非常多的优势，比如：高效节能、绿色环保以及使用安全等。鉴于此，从公路交通工程的发展角度考虑，本课题针对“太阳能发光二极管路灯在公路交通工程中的应用”进行探究具备一定的价值意义。

一、太阳能资源及太阳能LED照明系统概述

（一）太阳能资源概述

中国位置处于北半球，地域辽阔，大多数地区处于北纬45°以南位置，具备非常丰富的太阳能资源。相关权威数据资料显示：中国陆地表面年均接收太阳辐射能大概为50×1018kJ（12×1018kcal），大概等于1700亿吨标煤；全国各地太阳辐射总量达到3340MJ/m2·a到8400MJ/m2·a（140kacl/m2·a）[2]。以宁夏北部、甘肃北部以及西藏西部等为例，全年日照时数为3200h到3300h，太阳辐射年总量为670kJ·cm-2·a-1到837kJ·cm-2·a-1，相当于燃烧标准煤230kg到280kg；北京、天津、山东以及河南等地，全年日照时数为2200h到3000h，太阳辐射年总量为502kJ·cm-2·a-1到586kJ·cm-2·a-1，相当于燃烧标准煤170kg到200kg。总之，地区不同，太阳能资源分布情况存在差异；需根据不同地区的实际情况，合理、科学地利用太阳能。

（二） 太阳能LED照明系统概述

对于太阳能LED照明系统来说，主要是对太阳能电池的光伏效应加以应用，使太阳光以直接的方式向电能转换，然后作用在照明系统当中。该系统主要的组成部分包括：太阳能電池、蓄电池、控制系统以及LED灯等。从太阳能LED照明系统的原理来看，太阳能电池板使太阳能以直接的方式向电能转换，供负载应用，或者存贮在蓄电池当中以作备用[3]。此外，对于控制系统来说，主要作用是为蓄电池提供充电电流及充电电压，使充电显得更加平稳及快捷；并且，能够使由太阳能电池输出的非稳定电压向稳定直流电压转换，然后由蓄电池把直流电储存，为负载提供应用。

总结起来，对于太阳能LED路灯，主要将太阳能当作电能的供给来源，为夜间道路提供照明服务。利用太阳能专用高光效照明光源设计以及数字化智能控制模式，能够基于1根灯杆上对若干只功率存在差异的光源灯进行安装，然后采取分时控制措施。

二、公路交通工程中太阳能LED灯应用的优势分析

公路交通工程为了实现可持续发展，太阳能LED灯的应用非常关键，主要是因为太阳能LED灯具备诸多方面的优势，总结起来包括：（1）高效节能。对于LED的光谱，大部分均集中于可见光谱；红外光或紫外光不存在，或极少；具备很高的使用效率。（2）绿色环保。由LED发射出的光线无频闪现象，不会对人体造成伤害；光源具备全固态的特点，无泵等相关有毒物质，与荧光灯相比优势突出。（3）低温耐受度高。太阳能LED灯在-40℃到70℃的环境温度中可以应用，具备低温耐受度高的显著优势。（4）能耗低。单独的一个太阳能LED灯的功率通常为0.05W到1W；从现状的LED的光效来看，市场中已应用的照明产品当中，3W到3.5W的LED灯的光通量和40W的白炽灯相近。（5）使用寿命长、安全性高。一方面，太阳能LED灯的使用寿命超过500000h，相关报道称部分太阳能LED灯产品的使用寿命>10万h；从LED光源理论寿命来说，可>10万h；与此同时，因为LED无灯丝等易熔断成分，无玻璃等易损部件，因此在维护成本上能够在很大程度上得到控制；另一方面，太阳能LED灯的应用安全性高，由于处于低电压工作状态，其工作电压在1.5V到5.0V之间，单独的工作电流只有20mA到70mA，电压非常低，能够在很大程度上提升使用的安全性。

总结起来，太阳能LED路灯融合了LED照明技术与太阳能光伏发电技术，安全可靠，优势突出，在如今能源短缺、环境污染较为严重的情况下，使得太阳能LED路灯具备广阔的应用前景。此外，太阳能LED路灯的系统工艺比较简单，使用效率高，所以能够在很大程度上提升经济效益及社会效益。

三、太阳能发光二极管路灯（LED）在公路交通工程中的具体应用分析

有学者对高压钠灯、LED灯以及太阳能LED灯三者的性价比进行了对比分析，结果显示太阳能LED灯具备明显的优势[4]。为了提高公路交通工程照明的效益，便有必要注重太阳能LED灯的应用。下面将对太阳能LED灯在公路交通工程中的具体应用进行分析，具体内容如下：

（一）在公路工程当中的应用

某公路工程三个路段均应用了太阳能LED灯，包括：（1）第一路段，路宽为9m，光源为150W，采取了单侧路灯布置方式，安装高度为9m，路灯间距为33m，灯臂长度为2m，仰角为12°；（2）第二路段，路宽为14m，光源为150W，采取了双侧对称的路灯布置方式，安装高度为8m，路灯间距为27m，灯臂长度为1m，仰角为10°；（3）第三路段，路宽为23m，光源为125W，采取了双侧对侧的路灯布置方式，安装高度为8m，路灯间距为50m，灯臂长度为1.5m，仰角为12°。结果显示：三个路段比较，第二路段的太阳能LED灯安装更为成功，使照明要求得到有效满足，与此同时使城市得到美化，体现了节能环保的作用，能够促进公路工程的可持续发展。

（二）在公路隧道中的应用

某公路隧道工程全长为824m，净高为7.3m，净宽为9m；已构建的太阳能LED是由18km太阳能供电系统与812套LED照明灯具所组成的，此系统体了美观节能的效果，在总功耗上大约为6kw，和原设计相比节约了80%左右。从实际应用效果来看，此照明系统的应用，由于对LED加以应用，使得功耗得到有效降低，并且开启时间很短，开关次数不会对系统的应用寿命受到影响；使太阳能LED照明系统实现了智能化控制，满足白昼照明要求，使供电成本得到有效控制[5]。此外，将太阳能LED灯应用到桥梁工程当中也具备显著作用，例如：基于桥面以直接的方式将太阳能LED灯镶嵌，这样不但在拆换上非常方便，而且不会对桥身造成损坏，在美观效果上也非常好。

四、结语

通过本课题的探究，认识到太阳能发光二极管路灯（太阳能LED灯）的优势突出，包括：高效节能、绿色环保、低温耐受度高、能耗低、使用寿命长以及安全性高等。因此，可以利用太阳能LED灯，合理科学地应用到公路交通工程路灯照明当中，使照明效果得到有效提升，与此同时使公路交通工程照明符合节能降耗、绿色环保的理念，进一步促进公路交通工程的可持续发展。

参考文献：

[1]张建中.太阳能LED道路交通标志在干线公路改建中的应用[J].山西交通科技，2011，05：78-80.

[2]谢丁，徐益丰，杨依萍.点亮安全之光——农村公路、隧道反光自发光复合交通安全标志项目解读[J].中国公路，2014，07：110-111.

[3]徐世田，冯庆华，刘洪启.交通安全新技术在高速公路应用实例[J].公路交通科技（应用技术版），2014，04：300-302.

[4]陶涛.太阳能供电系统在高速公路视频监控系统中的应用[J].青海交通科技，2012，05：24-26.

[5]樊桢.浅谈光伏电站建设对荒漠地区治理意义——以甘肃为例[J].中国经贸导刊，2015，35：8-10.