“LED具有的節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點,使其能廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領(lǐng)域。而LED與太陽能電池在道路照明領(lǐng)域的有效結(jié)合,創(chuàng)造出了光伏應(yīng)用和LED結(jié)合的新市場。”山東德源集團(tuán)董事長薛煥章在接受記者采訪時說。然而,太陽能LED要實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用,必須解決成本、標(biāo)準(zhǔn)等問題。
太陽能LED路燈前景光明
LED照明的市場前景十分廣闊,相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,全球照明用電約占總用電量的20%。景觀照明作為LED照明的最大應(yīng)用市場,所占的份額大約在43%左右。據(jù)估算,全球30%的路燈將轉(zhuǎn)向使用太陽能LED集成照明系統(tǒng),每年可以節(jié)約4600億千瓦時的用電量。上海太陽能工程技術(shù)中心副主任李紅波認(rèn)為,LED路燈會成為發(fā)展方向之一,但目前其性能不穩(wěn)定,造價高、壽命短,因此還有待技術(shù)上的突破。
太陽能LED路燈在近幾年的推廣,為太陽能和LED照明找到了結(jié)合點。太陽能LED路燈增加了太陽能電池板和專用蓄電池,同時將普通的鈉燈換成了LED燈具。白天通過電池板收集太陽能,再轉(zhuǎn)換成直流電儲存在蓄電池內(nèi);晚上由蓄電池供電,為燈具提供電力。目前太陽能路燈價格比較昂貴,是一般路燈的3倍左右,但其后期維護(hù)成本低。由于太陽能路燈采取了分散式電路控制,路燈的開關(guān)、能量轉(zhuǎn)換全部采用智能控制,無需人工操作,因此減少了維護(hù)費用。
薛煥章介紹說,從1998年開始,太陽能LED燈具的應(yīng)用進(jìn)入一個新階段。但是,這種燈具也存在不少缺陷,例如,其主要組成部分電阻和三極管最長壽命不超過8000小時,這就意味著太陽能LED燈具的使用壽命只有8000小時。因此,如何延長太陽能LED的使用壽命,一直是困擾業(yè)內(nèi)人士的難題。
李紅波告訴記者,與傳統(tǒng)的路燈相比,太陽能LED路燈具有節(jié)能、環(huán)保、施工方便、維護(hù)方便等優(yōu)勢,但其目前性能不太穩(wěn)定、儲能電池要更換、價格高等劣勢也會妨礙它的進(jìn)一步應(yīng)用。
小功率LED逐漸崛起
LED照明行業(yè)主要分為大功率LED和小功率LED,目前所采用的多為大功率LED照明產(chǎn)品。大功率LED是指單顆發(fā)光二極管的功率大于等于1W。大功率LED的散熱及衰減問題是大規(guī)模應(yīng)用的絆腳石。因此,在此前提下小功率太陽能LED路燈應(yīng)運而生。
小功率太陽能LED以儲存的太陽能作為電源,以小功率LED超高亮發(fā)光二極管作為光源,相比普通節(jié)能產(chǎn)品,具有工作電流小、工作電壓低、功耗小、壽命長、冷光源、安全可靠等優(yōu)點。
薛煥章告訴記者,LED的散熱是一大技術(shù)難題。普通LED照明燈具都用單顆功率為1~5瓦的大功率LED制作。功率為1~5瓦的LED自身不帶支架,大都是將LED鑲嵌在燈頭上,通過金屬制作的燈頭達(dá)到散熱的目的,這樣做的缺點是產(chǎn)品造價高,需要特制的燈頭,高昂的模具費用會分?jǐn)偟綗艟咪N售的成本上。由于高散熱性難以解決,維修時產(chǎn)品的更換就會更加困難。“與傳統(tǒng)的高壓鈉燈相比,如果按照達(dá)到同樣亮度,高壓鈉燈需要1000瓦計算,太陽能小功率LED燈僅需100瓦,按照每天10個小時的照明需求、工業(yè)用電1元/千瓦時計算,每盞高壓鈉燈每年電費3650元,而小功率LED路燈僅為它的1/10。
在太陽能LED路燈方面,與大功率LED相比,小功率LED成本也頗具優(yōu)勢。由于大功率LED耗電量大,與之匹配的太陽電池板的面積增大,蓄電池的容量也需要增加,因此成本提高。而小功率LED路燈僅是大功率LED路燈成本的2/3?!毖ㄕ卤硎?。
對比大功率LED照明系統(tǒng),小功率LED照明系統(tǒng)不需要安裝散熱板,系統(tǒng)成本降低40%以上。
此外,小功率LED光譜中沒有紫外線和紅外線,沒有熱量和輻射,屬于典型的綠色照明光源。產(chǎn)品性能穩(wěn)定,不易破碎,使用控制極為方便。只要調(diào)整電流,就可以隨意調(diào)光,不同光色的組合變化多端,利用時序控制電路,更能達(dá)到豐富多彩的動態(tài)變化效果。其廢棄物還可以回收,不會對環(huán)境造成污染。“德源公司自有專利技術(shù)是通過小功率發(fā)光二極管自身帶的支架散熱,單顆小功率的功率只有0.06瓦,散熱小,核心技術(shù)是將LED通過設(shè)計的線路組合鑲嵌在自行散熱線路板上,當(dāng)單顆小功率LED不發(fā)光時,不影響板上其他二極管的正常發(fā)光。當(dāng)線路板因勞損或其他原因不能繼續(xù)使用時,可以直接更換整個線路板,維護(hù)方便,降低成本?!毖ㄕ卤硎尽?/p>
薛煥章告訴《中國電子報》記者,有數(shù)據(jù)表明,2010年全國安裝22萬盞太陽能大功率LED燈,使用了大量的鋁材。如果采用小功率LED作為光源,就可以節(jié)省鋁錠39600噸。
互換性問題亟待解決
盡管大功率和小功率太陽能LED路燈各有千秋,但業(yè)內(nèi)專家紛紛表示,太陽能LED路燈要成為一個成熟產(chǎn)品,還需要一個過程。中國電子科技集團(tuán)公司第十三所教授張萬生在接受記者采訪時表示,太陽能LED路燈的發(fā)展從總體來講是很有前景的,但在目前還得有個過程,因為LED路燈還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),燈頭的互換性以及可維修性還沒完全解決。他舉例說,如果一條路的路燈由某個LED企業(yè)安裝,一旦這個公司倒閉了,路燈壞了,找別的廠家維修,由于燈頭不是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,一家一個樣,因此,如果維修只能換燈頭,這會造成很大的浪費。“而且,太陽能LED路燈所需蓄電池的污染問題,也一定要得到重視,否則的話得不償失?!彼ㄗh,產(chǎn)業(yè)發(fā)展到一定階段,政府應(yīng)以技術(shù)領(lǐng)先且具有一定規(guī)模的LED生產(chǎn)企業(yè)為試點,逐步形成行業(yè)約定俗成的燈具、電源等標(biāo)準(zhǔn),促進(jìn)整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
中國光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會LED顯示應(yīng)用分會理事長關(guān)積珍告訴記者,發(fā)展太陽能LED路燈必須解決好蓄電池和太陽能板的質(zhì)量穩(wěn)定性以及LED燈具本身的穩(wěn)定性問題?!叭绻谠靸r、功耗、照度及亮度指標(biāo)都能達(dá)到要求的前提下,大功率還是小功率LED都可以作為選擇?!标P(guān)積珍說。
至于太陽能LED路燈是否會成為太陽能光伏的應(yīng)用方向,李紅波表示,從表面上,其結(jié)合度比較好,但在實際應(yīng)用中由于儲能電池的壽命問題,造成價格比較高,且可靠性目前還不能達(dá)到要求,所以還有一段路程要走。因此,在發(fā)展太陽能LED路燈的過程中,應(yīng)該解決如下問題:一方面繼續(xù)提高技術(shù)水平,提高LED本身的性能和其控制部分的可靠性;另一方面提高儲能電池的使用壽命。