【摘要】我國是能耗大國，電力能源對經濟發展的制約也越來越大，因此節約電能就顯得格外重要，而照明節電器的廣泛應用，是節電有效措施。本文主要對照明節電器及其在路燈系統中的應用進行了分析。
　　【關鍵詞】照明節電器;路燈系統;應用
　　一、照明節電器的構成與工作原理、特性
　　1、照明節電器的構成
　　針對不同的工作場合，照明節電器分為單相和三相兩種類型。為方便起見，下面分析以單相照明節電器為主(見圖1)，同時給出三相照明節電器的原理可以由單相照明節電器類推而出。
　　
　　圖1單相照明節電器原理框圖
　　由圖1可見，單相照明節電器的構成主要分為三大部分：
　　(1)補償變壓器B。起到改變一、二次側交流電壓和隔離的作用，即將一次側的可變電壓耦合到二次側形成△u，并與輸入電壓Ui疊加，來調整輸出電壓U。的大小。
　　(2)單相固態正弦波電壓調整器。在控制信號的作用下，產生與交流電網同步的正弦波補償電壓，并將此電壓提供給補償變壓器B。
　　(3)單片機控制、保護電路。單片機按照預先設計好的運行模式來控制照明節電器的正常運行；在線檢測外部輸入、輸出的相關信號(電壓、電流、功率、元器件溫度等)，在異常狀態下進行安全保護。
　　2、照明節電器的工作原理
　　1）電壓調整回路
　　由圖l輸入電壓Ui輸出電壓U0和補償電壓△U關系如下：
　　Ui=U。+△U
　　其輸出電壓U。=Ui一△U，通過改變電壓補償器B的一次電壓及其與控制電路的配合，即可按照節能模式運行。
　　2）單片機控制、保護回路
　　(1)單片機控制部分主要是按照預先設置好的照明節電器運行的模式曲線來控制電壓調節器的工作，并穩定在設定的電壓上。
　　(2)保護回路將實時監測到的啟動、延時、輸入電壓、輸出電壓、輸出電流的值與事先設定值進行比較分析，一旦出現異常事故將旁路開關自動投入，保證照明系統以市電正常工作。其運行模式如圖2所示。
　　
　　圖2照明節電器運行模式
　　3、照明節電器的特性
　　1）提高用電器的效率。照明節電器是通過提高用電器的使用效率，降低功耗而節能的，其電壓調整器不同于普通的降壓變壓器，其在降低電壓的同時保證電路的功率因數及效率不變，使燈光系統能穩定在低電壓及低電流狀態下工作。
　　2）照明節電器采用非相控技術調節不產生任何高次諧波，不污染電網。
　　3）其單片機控制模塊將微電腦芯片與高效電感換流技術有機結合在一起，通過電感之間的電磁相互作用，回收彼此相反的剩余電流和無功功率，改善供電品質，抑制超標能耗，可以最大限度地降低燈光照明系統的電耗，從而達到延長用電設備使用壽命和節約電能的雙重目的。
　　4)整個設備沒有需要維護的調整部件(如電機、炭刷等)，幾乎可以做到免維護。
　　完善的動態檢測功能，具有輸入、輸出、電壓、電流、功率等異常保護功能，可以延長燈管的使用壽命，且不增加交流電網總的諧波含量。設有獨立的旁路開關，故障時能及時退出運行，保證照明燈具仍然能夠使用。
　　二、幾種照明節電器分析
　　1、自耦降壓式節電器
　　自耦降壓式節電器的原理是通過一個自耦變壓器機芯，根據輸入電壓的高低，用接觸器或可控硅連接不同的變壓器抽頭，將電網電壓降低5、10、15、20V或作5、10、15、20、25、30、35V等幾擋，從而達到節電的目的。
　　1）使用多擋降壓的降壓變壓器。無法起到對光源保護的作用由于其核心部件是一臺多抽頭的自耦變壓器，變比是固定的，一般的副邊有三到五個降壓抽頭，每一抽頭互差5V，即一旦進入某擋，降低的電壓就固定，電網電壓在上下5V內波動時，控制電路不會動作，即節電器的輸出電壓也有上下5V的波動，這樣照明燈具的工作電壓照樣仍處在不穩定的工作狀態，無法起到對光源保護的作用。而電網電壓低時可能還會出現欠壓現象，造成燈具無法正常啟動點亮，反而會降低
　　燈具的壽命，這是這類裝置存在的最大安全缺陷。
　　2）換擋調節時。可產生跳變電壓和瞬變沖擊電流跳變電壓使燈光存在明顯的時暗時明的閃亮現象，嚴重影響正常照明；瞬變沖擊電流縮短燈具壽命。
　　2、智能節電器
　　智能節電裝置的工作原理，采用微電腦控制系統，實時采集輸入、輸出電壓的信號與最佳的照明電壓比較，通過運算進行自動調節，從而能保證燈具長期保持最佳的照明工作電壓，能有效地保護燈具和實現最佳的節電效果。智能節電器的優點：
　　1）優化電力質量。節約照明用電
　　(1)穩定最佳工作電壓：根據電網電壓偏高和經常波動的現象，慢斜坡智能節電器可實時在線調控輸出最佳的照明工作電壓，并能將其穩定在±2％以內，有效提高電力質量，從而達到節電10％～45％的效果。
　　(2)多時段節電運行，實現最佳節能：根據實際用電場所需求，通過程序進行多時段節能電壓設置，從而可滿足不同場所不同光源、不同時間的需求，實現最佳照明狀態和最大節電率。
　　2）有效保護電光源．延長燈具的使用壽命
　　(1)軟啟動和慢斜坡控制：慢斜坡處理智能節電裝置能夠實現燈具的軟啟動和慢斜坡控制過程。燈具在啟動時，采用軟啟動預熱，可大量減少啟動電流的沖擊，有效提高燈具的壽命。
　　(2)慢斜坡處理：在調壓和穩壓過程中，慢斜坡智能節電裝置采用慢斜坡調控方式，使電壓在設定時間內緩慢過渡，保證光源不受電壓、電流波動的沖擊，從而減少電光的損壞，延長使用壽命。
　　三、照明節電器在路燈系統中的應用分析
　　下面以常用的高壓鈉燈為例簡單介紹當前路燈系統的現況。
　　高壓鈉燈是目前應用最廣泛的道路照明光源，而高壓鈉燈及燈具技術已發展得較為成熟，高光效高壓鈉燈已普遍應用，光效最高可以達到150lm／W，而燈具的效率也提高到75％、甚至80%以上。以廣州市的主干道為例，按平均照度不低于30lux時，照明功率密度(LPD)值不高于1．05，僅有25％道路因光源、燈具效率較低而難以達到此標準，因此現有高壓鈉燈是完全能滿足照明功率密度標準要求的。
　　以主干道為例，按高光效400W高壓鈉燈(發光效率138lm／W考慮了鎮流器的功耗后系統光效為120lm／W)、維護系數0．7、燈具利用系數0．5，主干道平均照度30lux，按平均照度公式計算：
　　
　　式中K——維護系數0．7
　　ϕ——單位安裝間距內總的光源光通量
　　U——利用系數0．5
　　S——路燈安裝間距
　　W——道路寬度
　　ƞ——光源發光效率1381m／W
　　P——單位安裝間距內總光源功率
　　從以上公式可以進一步推導出功率密度P和平均照度、光源發光效率、燈具利用系數、維護系數的關系：
　　
　　即LPD為0．71時即可滿足30lux的平均照度要求，比照明功率密度標準1．05低了32％，如果采用250W高壓鈉燈(光效為128lm／W考慮了鎮流器的功耗后，系統光效為～111lm／w)，則該LPD值為0．77，由此得出高光效高壓鈉燈是完全可以滿足節電標準、且作為道路照明節電方案實施的。
　　在對現有路燈節電改造中，高壓鈉燈也要根據道路實際情況來確定實施方案，比如對主要因道路亮(照)度過高而造成的LPD超標問題，應對道路的LPD、照度進一步核對，對燈具效率有效合理情況下，可降低光源功率或通過節電設備(調壓節電或單燈功率鎮流器)節電。如對使用400W高壓鈉燈(光通量55000lm)、平均照度大于50lux的主干道，可以更換為250W高壓鈉燈(33000lm)。改造后照度降低為：50×33000／55000=30lux，仍滿足設計要求改造后節電率：(400—250)／400=37．5％。
　　同時雖然LED路燈價格在不斷下降，但價格基本在4000元以上，是高壓鈉燈(含電器、光源、燈具)3倍以上，一個中型規模城市5、6萬盞路燈更換成LED，其投入是相當大的，而采用更新高壓鈉燈的改造方式則要經濟的多，尤其僅需更換光源、電器時，改造成本更低，高壓鈉燈節電改造是低投入、高回報。高壓鈉燈日常維護主要是光源和電器，在故障時易于維修，產品標準統一，不同廠家光源、電器可以互換，維護成本低。
　　可見高壓鈉燈使用時，具有發光效率高、耗電少、壽命長、透霧能力強和不誘蟲等優點。而城市道路照明要實現有效節電、降低成本、保證照明功能指標、維護便利的目標，選擇高壓鈉燈節電還是最簡單、直接有效的節電方法。
　　結語
　　總之，我國電力能耗大，電力節能是我國減能減排的重要舉措，照明節能器在節能上有很大優勢。在實際的使用過程中應根據照明的實際環境需求來加以綜合考慮，這樣既能達到節約電能的目的，又能滿足實際的使用要求。
　　參考文獻
　　[1]田野，王峰.論照明節電器的工作原理及其性能[J].現代商貿工業,2010,22(13)
　　[2]楊光.照明節電器及其應用[J].電工技術雜志,2004(10)
　　[3]林振剛.高壓鈉燈在城市道路照明節電的應用[J].照明工程學報,2009,20(4)