LED智能化路灯

另外LED路灯光源(LED)具有很好的单一方向性，光取出率极高，而传统的气体路灯光源为全方位发光，依靠反光罩聚成单一方向光线，损失较大，光取出率大大不如LED路灯。因此在真正作用于路面上的光效传统路灯明显劣于LED路灯。可预见性效益分析以10公里铺设700盏路灯对比经济效益,下面经济效益分析为理想分析,实际上可以从技术参数表的15和16项看出LED路灯优势远超出以理想分析。

具有发明专利的模化块光源，透镜与防水罩一体化设计。防护等级达IP68.散热系统热阻小，在持续点亮时，整体温度不超过60度;独创的科学的长方形配光设计，首创路灯专用光学透镜;独创的智能化电源技术: AC85-264V输入下功率不变，照度不变。软启动设计，避免电流对LED的冲击，有效的保护LED，增长使用寿命，减少光衰;智能时控设计，亮灯6小时后，功率自动减半，发挥更大的节能效果。光也比其他的灯明亮。

根据我国路灯照明现状，小城市在晚上9点后，大中城市在凌晨2点以后，道路上行人、车辆已逐渐稀少。从这一时段直至清晨6点，在如此低交通流量的道路上仍然保持较高照度显然没有必要。据了解，城市公共照明在我国照明耗电中占30%的比例，约439亿kWh，以平均电价0.65元/kWh计算，一年开支285亿元。在市政开支极度紧张的今天，国内绝大部分的城市和地区几乎不约而同地采用了的路灯隔盏关灯的省钱方法，不仅导致了路面照度分布不均，给治安及交通安全埋下了隐患，而且后半夜电网电压升高对路灯寿命造成损害，每年需更换大量灯具,因此不能称作是真正意义上的节能。节能是在保证照明效果下点着灯节电。

以上智能控制的主要优点是大幅降低了耗电，节约耗电达40%以上，避免了隔盏关灯的隐患。对于推广高效、节能智能照明器具，配合照明实际情况有效进行光能利用，节约照明用电具有极其深远的意义。

LED智能化路灯充分考虑了城市道路照明的实际状况，采用单片机控制技术对路灯照度进行动态智能化管理，实现路灯人性化。由于LED路灯具有其它路灯所没有的瞬态响应极快的特性，电路上极易实现使用KHZ级的脉宽调制(PWM)方式对LED路灯的亮灭进行占空比调节，(例如1ms内亮0.5ms亮0.5ms灭此时其亮度为全亮时的50%)即调节了整体灯具亮度。工作于如此高的频率下不会存在频闪现象。通过对灯具设定,可在繁忙的时段使路灯保持较强的照度，在后半夜车稀人少时开始自动调光，使路灯保持较低照度的照明。还可通过内在编程器根据不同城市繁华度、照明实况、车流量情况人为强制性设定照度等级、设定强弱照度时间长度比控制,以后路灯便可按照新设定周期性地执行的程序。即实现了地方道路照明个性化。

电缆成本算法:10公里传统路灯电缆电流I=700*250W/220V≈800A，需截面400mm2铜芯电缆，单价为360元/米，电缆成本为360*10000=360万元，LED路灯电缆电流I=700*50W/220V≈150A，需截面40mm2铜芯电缆，单价为60元/米，成本为60万元

耗电成本:计算方法以每天亮灯10小时，每度电以0.65元人民币计算, 传统路灯一年总耗电量700*250W*365*10h*0.65≈415187(千瓦时)度合元, LED路灯一年总耗电量为:700*50W*365*10h*0.65=83037(千瓦时)度合83037元。

光源寿命对比，传统路灯3000-4000小时，LED路灯寿命在4万小时以上，等于是现今流通最好的高压钠灯5倍以上的寿命，高压钠灯更换5次以上，LED路灯才更换一次，如是产生光源成本、维护等等费用。由以上种种分析可见安装的道路越长传统路灯和LED路灯的性价比越明性。

随着LED技术的不断发展，LED性价比不断攀升，LED光源逐步取代各种传统照明光源实现半导体绿色照明并不遥远!

城市道路、人行道、广场、学校、公园、庭院、居住区，厂区以及其他需要室外照明的场所。

1. 恒定调节输出电压，对较高电网电压(通常在 230V 以上，电极过渡损伤，高温)，可实现灯具的保护，延长灯具寿命，同时也有较大节电空间。

2. 对照明现场的照度调节，以满足环保和绿色照明指标，同时节能。

3.根据场所的情景变化，"以人为本"， "按需调亮"，"实时调亮"。

以1kw路灯为例，设当路灯电压为205V时，单位时间耗电量为0.87kWh;当路灯电压为193V时，耗电为O.77 kWh;在满足行人车辆运行需要的情况下，适当降低路灯的端电压，可节能20%左右。在深夜行人稀少时，可将路灯的端电压降至170~180 V，路灯1 h内耗电O.55 kWh左右，除去其他损耗，可节约电能近40 %。

该智能路灯节能装置采用分时换挡方法，在保证照明的情况下兼顾到了用电低谷期节能效果。实验表明该智能路灯节能控制系统可明显地提高路灯的用电效率，延长路灯使用寿命。在节约能源、电力资源合理利用的前提下，该装置有着十分广阔的社会和商业前景。

1 系统硬件电路的设计

1.1 智能路灯控制系统

该智能路灯节能系统主要由电量检测电路、实时时钟、自耦变压器电路、显示电路及载波通信等电路组成。将一年大致分为三个季节段来对路灯进行控制，使其在不同的季节有不同的开关灯时间。而从开灯到关灯根据当地交通又可大致分为三个阶段(高峰、正常、低谷)来对路灯进行控制。从实时时钟芯片中将当前的路灯工作状况进行相应的归类，由单片机输出控制接触器的线圈的断合，而其触点的输出分别控制自耦变压器的三个触头，对应着四个档位，每个档位对应着相应的路灯电压。由于电力传输中有谐波干扰造成电力不稳，要时刻检测路灯的电量，以电量芯片ATT7028检测出电流或者电压过高或者过低，将得到的信息传给AT89C51单片机，单片机同时与铁电存储器的信息相比较，如果发现电流或者电压过高或者过低，单片机马上做出调整，适当地降低或者升高电压，以实现对路灯过载、过压等各种功能进行控制，用电力载波通信技术将现场情况传送至监控室。原理框图如图1所示。

1.2 电量检测电路的设计

电量采集模块主要完成路灯电流和电压的数据采集。将采集到的信号转换为ADC电路可采集处理的模拟信号，通过电量芯片转换为数字信号送到单片机中，检测电压和电流是否超载，依据此来控制电路负载的电压。设计中采用三相电能专用计量芯片ATT7028A，适用于三相三线和三相四线应用，能够测量各相以及合相的有功功率、有功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，充分满足三相复功率多功能电能表的需求。同时将电量信号存入到铁电存储器AT24C24里，该存储器数据不易丢失，以便有功电能历史记录的查询。ATT7028A提供一个SPI接口，方便与外部单片机之间进行计量参数以及校表参数的传递。设计中应用ATT7028A测量电流和电压有效值，采用软件校表，通过SPI接口与外部单片机之间进行计量参数的传递，以此来检测路灯电压电流的有效值。另外对检测到的过载、过压等故障进行报警。

1.3 路灯控制电路

路灯控制电路由译码电路、开关电路与变压器控制电路组成。为了使路灯分时控制取得优良的节能效果，除了要根据时间段来开启不同档位电压外，还需要实际考虑到电网电压在不同时段的电压波动情况。故将单片机检测到的电量信号与处理的实时时钟芯片DS1302信号作为74LS155二-四译码器译码地址输入端，译码器的四个端输出经三极管放大后分别驱动四个接触器的线圈，而其四个触点分别对应自藕变压器的三个触头，亦即路灯四种档:全压(220 V)、高峰期档(额定电压的93%)、正常期档(额定电压的88%)、低峰期档(额定电压的83%)。从而达到既兼顾路灯亮度又达到节能的效果。KM4接在母线上还能关闭路灯，原理如图2所示。

1.4 电力载波通信

为了实现控制室能够方便及时了解现场路灯运行情况，采用电力线载波通信技术将现场路灯检测运行的状况传送至控制室。以LM1893集成芯片实现电力载波通信，LM1893是美国国家半导体公司生产的FSK制式的调制解调芯片。能够实现可靠的串行数据的半双工电力线通信，具有发送和接收数据两种工作模式，能够与51单片机相兼容。LM1893调制解调数据输入端DATAIN与AT89C51单片机的串行输出口TXD相连，输出端DATAOUT与AT89C51的串行输入口RXD相连。LM1893的TX/RX发送接收控制端由单片机的P1.O端控制，高电平为发送状态，低电平为接收状态。路灯控制器接收到外部数据信息后，先要对所收数据的报文头和地址进行判断。当报文头正确，地址为本机地址时，它才执行相应的灯控命令，执行完后进入发送状态。