摘    要：论述了地球能源的耗费和开发光伏照明节能减排的重要性，简介几种主要光伏照明用光源。
关键词：光伏照明  高效节能光源

1 概述
    节能减排是世界性的迫切课题，近年来频发的水旱风涝、严寒酷暑、极地冰融以及这些异常现象所造成的巨大人员、财产损失和生态破坏使得人们陡然惊醒，大量地下能源的采伐滥用竟然产生了如此严重的后果，现在是人们改弦更张、扭转这种环境和生态恶化趋势的时候了。
    我国情况同样十分严重。据荷兰环境评估机构报告，2006年我国总共排放了62亿公吨CO2。随着我国经济的快速发展，我国的CO2排放量已超过美国晋升世界第一。目前中国能源消耗正以8%/年以上的速度增长，中国的总能耗占世界能耗的15%以上。与此成为对照的是世界能耗增长速度已在逐年下降，已经从2005年的增长3.2%下降为2006年的2.4%。虽然目前我国人均能耗比发达国家仍低，但是这一趋势不能不使我们警惕，特别是由于中国的人口众多人均能源资源并不丰富。
如所周知，地球的能源资源主要来源于太阳，原本并无多少能源的地球在数十亿年的漫长岁月中日以继夜地接受太阳的辐射，形成了周而复始的四季循环和无穷无尽的雷电风雨，并孕育了生命。植物的出现和慷慨的阳光，使得原本只有甲烷和CO2等气体的窒息大气中产生了氧气，在漫长的岁月中植物的光化作用以其所产生的氧气使得大气的主要成份、甲烷燃烧殆尽，并转化为CO2和水，而CO2又通过植物的光合作用转化为自远古到今天的无尽的植物和动物的躯体并再转化成巨大的人们赖以发展的煤炭和石油，除少量的地热和核能之外，今天人们所使用的能源主要仍是当前和45亿年来来自太阳的能量的积累，即使水力发电也是以太阳向地球辐射能量为动力。
    在漫长的45亿年中太阳能量的积累在最近的100多年中已被人类无度采掘无节制的使用，不仅使能源储备大幅度下降，而且造成了严重的环保和生态问题，这是人类幡然醒悟、悬崖勒马的时候了，节能减排和环境改善已成为人类的共同心声。
节能减排是大有潜力的，仅在照明方面就有很多潜力可控。目前发达国家照明用电约占总发电量的14%左右，仍在逐年下降。中国照明用电比例大致相同，因此从这一方面着手节能将会有所作为。

2 阳光是最清洁的可再生能源
    自有人类以来人们一直在利用太阳能为自己服务，利用阳光晒干收获的植物种子或猎获的动物的肌体、皮毛以便保藏，是太阳能最早的直接利用；而风力、水力和潮汐的利用则是太阳能的间接利用，张满的风帆助船行驶，风车的推磨和提水，潺潺流水的推动水车产生动力、推磨或提升河水则是古人对太阳能的间接利用，因为风和流水则都是太阳能所驱动的。
如何充分利用无污染、低成本的太阳能是摆在人们面前的一项最为迫切的节能和防止环境生态继续恶化的任务。
    太阳一直在以不可思议巨大辐射能向四周辐射，其中的不足百万分之一射向地球。即使这一点太阳辐射据估算也有约170万亿千瓦，在大气层反射了约30%，吸收了约23%以后，余下的47%即约80万亿千瓦直接射向地面。如果人们利用了其中的十万分之一即8亿千瓦，按目前能耗计算人类已不再需要地下能源，环境和生态问题也能得以快速恢复。
    人们注意太阳能的开发已经有了数十年历史，但是由于技术、工艺水平和经验的限制，现代的太阳能开发还不过十年左右，在这方面的经验和水平还十分有限。
    最直接的太阳能利用是基于光伏效应的太阳能电池，这种电池可将太阳能直接转换成电能，目前应用最为广泛的是多晶硅太阳能电池板，这种电池制作工艺比较简单，成本不高，转换效率可达16％~17％，应用较为广泛。非晶硅电池成本较低，但转换效率一般只有13%左右，单晶硅虽然转换效率高达25％~26％，但工艺较为复杂，制作成本高，所以应用亦少。
    太阳能电池将吸收的辐射转换为电能后储存在某种蓄电池中（目前使用最为广泛的是历史悠久制造成本较低的铅—酸电池）备用，利用这样的电能照明就是所谓的太阳照明或光伏照明。

3 太阳能照明光源的选择
    太阳能照明适用于有开阔空间的室外照明，因为必须有足以展开太阳能电池板的开阔空间才能取得这样的电能。所以光伏照明在用作庭园灯、小区路灯、海岛、矿区、牧区、室内外照明等方面有广阔应用前景。
    按目前技术还不可能利用光伏电池产生大功率电能，因此只能根据实际情况以户或灯为单元设计光伏照明系统，单元太阳能转换容量通常达到数十瓦水平，规模再大时成本太高，因此光伏照明应当选用小功率高效节能光源。当前可供选择是大功率白光LED、紧凑型荧光灯、小功率金卤灯、小功率陶瓷金卤灯，几种光源的对比如下：
    3.1大功率型白光LED
    这是当前呼声最高，工程样板最多的一种用于太阳能照明的光源，据报导这种光源光效目前的实验室水平已达到482mA、94lm的水平，即光效达195lm/W。但这只是个别实验室的报导。目前的产品最高水平约为单灯功率1W光效50lm/W，但是真正达到这种光效的产品价格很贵，目前市场供应的通常都不超过40lm/W。单灯功率只在0.5W或1W之间。
    目前白光LED的另一个弱点是荧光粉难以承受长期的P-N结处高温的烘烤，光衰较大。虽然常常号称和单灯寿命数万小时，而实际上数百小时后即以明显光衰，因此部分人士已将LED排除在光伏照明之外。LED的另一特点是单灯功率较小，要达到一定照明效果，一个灯具中必须容纳较多的LED，例如一盏8米高的路灯至少需要1500lm的光通量才能勉强够用，而这需要38只1W光效在40lm/W以上的白光的LED供给，而这些LED在灯具中的分布也必须经过专门设计以达到所需效果。如果地面照度要求提高则需要的LED数也将大幅上升，其成本和难度也将上升。
    3.2紧凑型荧光灯
    紧凑型荧光灯俗称节能灯，顾名思义这是一种节能光源，适用于太阳能照明的紧凑型通常应在20W以下，最大不宜超过50W，小功率紧凑型荧光灯的光效通常约为50~70lm/W。一盏功率20W的紧凑型荧光灯发出光通常约为1200~1300lm，而50W灯的发射光通量则在3000~2500lm之间，寿命一般在6000小时左右，光衰相对较小，从实际试验效果评估，紧凑型荧光灯优于LED。
    3.3小功率金卤灯
    20~35W的小功率金卤灯光效可达85lm/W，寿命4000小时，显色指数75~90，是一种优良的光伏照明用光源，当然这种光源必须配以高质量的电子镇流器才能发挥其在光伏照明中的作用。
    3.4小功率陶瓷金卤灯
   这是一种新型的高效、高性能光源，20W、35W、50W小功率系列灯种非常适合于用作光伏照明光源，其光效在85~100lm/W之间，显色指数>85，寿命长达9000~12000小时，将此种最近的高效、高性能光源用于光伏照明时有其特殊优越性。
    太阳能照明光源还有其它诸如无极灯、钠灯等各具特色的光源，下面重点介绍氙气金卤灯在太阳能照明中的应用。

4 氙气金卤灯在太阳能照明的应用
    近3年来，随着氙气金卤灯在汽车行业的大量应用，人们越来越多地认识到其应用特性，开始在许多行业推广应用，其中也包括在太阳能照明领域的应用。
    首先，氙气金卤灯超过80lm/W的光效具备了适合太阳能照明的先决条件。
    其次，氙气金卤灯近几年因为汽车行业的大量使用，尤其是国内汽车整车厂已开始陆续将其列入标准配置后，价格优势越来越明显。同时，因其规模效应使得氙气金卤灯产品已成为稳定成熟的产品，越来越受到用户的青睐。
氙气金卤灯作为太阳能照明光源具体的应用可分为下面几个方面：
    4.1太阳能路灯照明
    除了寿命不及陶瓷金卤灯，其它性能指标与陶瓷金卤灯基本一致：高光效、多种色温、高显色指数、安全电压供电，正常发光时发热少等特性，并且已形成小功率系列产品，可以满足不同照明场所的需要。
作为汽车灯应用时，氙气金卤灯要求快速启动，但是因为启动能量过大，启动速度过快，影响了灯泡寿命，因此车用氙气灯的灯泡寿命只能达到3000h。作为照明灯使用时，不必要那么快的启动速度，同时作为照明灯开关次数大幅减少，这样使得氙气金卤灯的寿命延长到了4000h以上。
    4.2太阳能警示灯
    户外需要高亮度警示灯的场所，如航空障碍警示灯、交通警示灯、工程警示灯等亮度规范要求非常严苛的太阳能警示灯，只有氙气金卤灯能够实现低功率、高亮度、连续开关、长寿命等要求。
    4.3太阳能聚光灯、探照灯
    氙气金卤灯具有极佳的聚光效果，是户外定向照明的最佳选择。例如地震、飓风等灾后的人员搜救以及恢复供电前的临时照明就需要能够提供便携式、聚光效果好、长时间照明的太阳能探照灯，对于抗洪、山体滑坡等重大灾害的监测更是需要远距离、高亮度、小功率太阳能供电光源。
    4.4太阳能红外灯
    氙气金卤灯还有一个重要的特性：利用高强度放电电弧加热高气压分子性气体产生了丰富的红外辐射谱，并产生了很好的远程夜视效果，适用于特种场所区域的安防监控，为摄像机提供红外光源。
    另外其丰富的红外辐射在军事上也有着广阔的应用。

5 结论
    利用太阳能的光伏照明是最为彻底的绿色照明，推广这种照明有着较大的节能潜力，对于减排和改进环境具有重要意义，这一项目涉及到多个工业部门，诸如半导体工业、机械、化工、电子等相关专业，必须各方面同行们相互配合、共同努力，才能取得较好的成绩。
    需要提出的是如何降低光伏电池板的价格，提高其转换效率对推广光伏照明是至关重要的。
    更需一提的是如何改进储能电池的容量和寿命，缩小其体积和重量是更为重要的，目前光伏照明系统中的一项瓶颈技术就是储能电池，当前普遍采用的酸铅电池成本相对较低，但是不仅笨重庞大，容量有限，其寿命不过两年，而且此种电池存在严重环保问题，这是制约光伏照明发展的又一关键问题。
    可以肯定的一点是随着一个个问题的解决，光伏照明前景将会变得更加光明。