摘 要 本文主要讨论了路灯节能原理、节能现状以及HID灯对节能产品要求，并据此推荐一种可批量生产的理想路灯节能系统，同时也说明了相关产品在工程应用中的实际使用效果。
关键词 HID灯 照明节能 应用 路灯变压器
一、 路灯节能现状
据统计，我国照明用电占全国总发电量的12%左右，这是一个不小的比例。建设部、国家发展和改革委员会在《关于加强城市照明管理、促进节约用电工作的意见》中明确指出，要大力推广节能技术，提高电能利用效率。要以节约能源、保护环境、促进健康为宗旨，积极推广绿色照明，抓好城市绿色照明示范工程，提高城市照明质量、努力改善城市人居环境。
深圳商报：别让路灯污染深圳星空，指出夜间由于路灯电压高、太亮，影响路灯附近居民的休息，路灯边的树木受路灯的影响也较大，专家建议城市灯光建设要平衡“照”和“亮”。
类似的夜间路灯太亮带来副作用的报道有很多。节能型照明可能是解决这个问题的较好办法，但根据调研情况，对于耗电量非常可观的道路照明来说，目前推行节能的力度仍不尽人意，主要有两方面的问题：
一是政策问题。目前一些地方政府下拨给路灯管理部门的电费实报实销，采取节电措施后反而明年的电费拨款少了，更没有奖励措施，在这种体制下，路灯管理部门对路灯节能积极性不高。
二是路灯节电器本身的问题。目前市场上大量流行的节电器产品设计不合理，质量不过关，往往是节电不省钱，甚至有些厂商片面夸大自己产品的节能效果，却忽视自己产品质量的优劣，误导用户，目前还没有专门针对道路照明节能产品的标准或规范，难以选择真正的好产品。
二、 HID灯照明节能原理
美国照明科技协会的实验报告显示： 光源电器电压过压 10%时，寿命降低一半，电压越高，光源电器寿命越短，电压为额定电压的90%时，寿命提高一倍，此时与过压10%相比寿命延长4倍。而且照度值与额定状态相比仅衰减7%，人眼很难察觉到。
最高光效的理论表明高压钠灯发光的最高效率发生在电压为175～200伏（最佳电压）。因此HID灯节能产品必须能提供和保持最佳电压。它包括两层含义：一是输出电压、电流要能达到相对较低的最佳值（并且确保HID灯不熄灭），二是在最佳值附近能够稳压、稳流工作，不随电网电压或负载的变化而变化。
高压钠灯的最高发光效率与工作电压、工作电流有着密切的关系。因此，HID灯的节能必须在对视觉照度影响不大的前提下，选择最佳的工作电压、电流值，使光源电器尽可能地达到最佳发光效率点工作。
三、 HID灯对节能产品的要求
较好的节能产品必须具备：
1、 具有一定范围的降压与稳压功能。
2、在降压或稳压过程中，保持电流连续、无冲击、无过压，确保HID灯不熄灭、不重启、不损伤HID灯。
3、 能适应不同的环境、不同的道路类型、不同的时间或不同人员对照明的参数的不同要求。
四、 当前HID灯节能产品存在的主要问题及分析
当前多数电磁类照明节能产品的主要问题大致如下：
1、 对于单灯控制采用串电感限流降压进行节能，控制电路简单是其优点，但是电感限流降压不稳定，如果增加电感的抽头数量并采取稳压控制电路，必然增加电路的复杂程度和成本，且降低了产品的可靠性，有的虽然使用了智能芯片，但也只是在开机时检测电压自动切换档位，而在通电带负载期间不能进行档位切换或不能进行高可靠的档位切换。
2、节能率不理想。一些产品的最大节能率只有10%～20%，其根本原因是产品关键技术没有过关，不能带负载动态切换，电压变化范围小，节能率不可能高。
3、HID灯容易熄灭，主要是电压档位变化时导致HID灯电流不连续，如果在电压档位变化时导致HID灯熄灭并重启，将加速HID灯老化、缩短使用寿命。
4、产品自身不可靠。主要原因是产品关键技术没有过关，对复杂多变的电网干扰信号不能进行准确地检测与判断，就会导致产品的可靠性较差。
五、 理想的路灯节能系统
理想的路灯节能系统首先必须满足HID灯对节能产品的要求，并从系统工程的角度出发，制定完美的节能综合方案是“路灯变压器＋节能综合控制”，即在路灯变压器上附加抽头，通过高可靠的、过渡时间为微秒级的无触点调压控制，加上智能化操作、远程通信等技术措施，成为理想的节能系统。它将路灯控制柜、节能控制、远程监控有机地结合在一起，综合成本低。但必须确保在电网上存在各种难以预测的瞬变的情况下，解决档位切换时电流连续不间断的难题，使路灯能安全、长期可靠的运行。
六、 可量产的理想路灯节能系统
泰州市前进机电制造有限公司针对HID灯生产的RZM5、RZM6系列集中控制式智能照明节能控制系统采用自耦变压器及无触点开关技术进行降压与稳压，具有较宽范围的降压与稳压功能，利用过渡时间为微秒级的无触点档位切换技术，保证了换档时无过电压、电流连续且无冲击，从一个稳态立即过渡到另一稳态，能够确保HID灯不熄灭、不重启，是理想的智能照明节能控制系统，符合绿色照明的要求，成为中国节能协会推荐的产品。该产品已获得国家专利及省级科技成果鉴定证书。其产品已在多个城市中使用，最早从2005年至今在江苏泰州市道路照明中试用的节能控制柜，实践证明它大大地延长了灯具的寿命，从每天的电表读数可以看出，在不改变原来的半夜灯和整夜灯（全夜灯）工作方式的前提下，与未使用节能控制柜相比，平均节电率达38.5%（该路段的变压器输出电压通常在230V以上），若全部采用整夜灯工作方式，节电率将会更高。
有研究人员指出，HID灯电压突变3V以上容易导致灯灭，这只能说是所研究的产品是采用大众化的技术。事实上，RZM5系列产品采用自耦变压器输出主回路控制，每档电压为11～12V，最多降压45V以上，为了测试产品，人为调低输入电压，让档位切换后的输出电压达160V甚至更低，而所试验的高压钠灯均未熄灭，从示波器捕捉的波形可以看到档位切换时电流是完全连续的。从道路实际使用的节能控制柜大大延长了光源电器的寿命也能说明问题。RZM6型产品每档电压为5～6V，在相同的容量下，其体积较小，重量较轻，成本较低。
将RZM5、RZM6系列集中控制式智能照明节能控制系统改造成理想的节能系统是非常容易的，这只需用具有输出调压抽头的路灯变压器替换节能控制柜中的自耦变压器，因而控制柜的尺寸减小、重量减轻、综合成本低，并且可以省去原路灯控制柜。控制系统与路灯变压器的有机结合，是大家追求路灯节能的最佳方案。
由于RZM5、RZM6系列节能产品已经批量生产，长期的实际使用也证明其关键的检测与控制技术的难题已经得到解决，因此，理想的路灯节能产品可以批量生产，由此可以带来较好的社会效益和经济效益。
下面对泰州市前进机电制造有限公司生产的智能照明节能控制系统的特点作简要介绍：
1) 高效节能：RZM5系列产品节能率高达20%～50%。
2) 自动开关灯：根据不同地点的经纬度，利用天文算法自动精确计算当地的天亮天黑时间，自动修正每天的开灯与关灯时间，避免了靠人工修正和开关灯控制的麻烦。
3) 集成的GPS测量软件，通过GPS接口，可以读出当地的经纬度，时间等参数。
4) 可以向电脑输出任何连续若干天的开关灯时间，让管理人员对开关灯时间做到心中有数。
5) 采用双重智能节能控制技术，既可以通过方便的节能档位设定来控制节能水平，又可以保证在市电电压大幅度波动情况下相对稳定照度。
6) 不含相控调节电路，因而不产生高次谐波，并有助于抑制电网中的高次谐波，属于典型的环保型节能产品。
7) 有效延长光源电器使用寿命2倍以上，大大地降低维护费用，减少维修工作量。
8) 具有稳压功能，采用无触点开关进行档位切换，从一档切换到另一档的过渡时间为微秒级，通过独特的算法保证切换快速、可靠、无任何冲击，使产品的寿命和可靠性大大地提高，解决了有触点切换引起的大电流冲击和瞬时过电压现象。
9) 节能产品中没有串接电阻、电感类的限流元件，高可靠的档位切换完全来自独特的检测与控制技术，这也从侧面说明了档位切换时无冲击电流产生。
10) 具有自动保护和旁路自动识别功能。也可通过面板上手动旁路开关控制系统旁路工作。
11) 每相独立调节，允许100%不平衡负载。
12) 随时监控每相工作状态，及时采取保护动作或自动旁路，大大提高了产品的可靠性和安全性。
13) 可根据各地点对照度的实际需要灵活方便地设置各种工作参数。
14) 能在不断电的情况下带负荷调整各种电压保护、电流保护和工作时间等参数。
15) 可以方便地进行远程控制、集中控制，可以远程配置设备的工作参数。
16) 可以实时查看节能设备各相当前的电压、电流、温度、档位、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率、节能率等监测参数。
17) 各相具有声光告警指示，便于快速维修。
18) 控制系统能与路灯变压器配合使用，只需在路灯变压器上增加几个抽头，这是大家追求路灯节能的最佳方案，这样的系统在节能控制柜中省去了变压器，还可省去原有的路灯控制柜，因而综合成本低。
七、 结束语
照明节能，利国利民。RZM5、RZM6系列节能产品虽然使用很成功，但毕竟没有在市场上成千上万的大批量使用，没有经过若干年的长时间的连续考验，所以只能说其核心技术处于国际领先水平（这也是经过大量的调研和测试得出的结论），现在还难以肯定地说做到了百分之百可靠。在此，我衷心希望大家通过各种渠道交流节能技术与经验、介绍好的节能产品，相互取长补短，合作生产，加快城市绿色照明工作，共同为建设节约型社会贡献力量。
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参考文献
[1] 蔡礼君.绿色照明的理论与实践.道路照明，2004.3:35-37。
[2] 张镇强.浅析照明节电器产品的技术走向与技术规范.道路照明，2005.2:28-31。
[3] 泰州市前进机电制造有限公司.智能照明节能控制系统技术研究报告， 2006.2。
