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0431-81702023
LED
LED照明在地铁节能工作中的应用

摘??要:介绍了LED21世纪最具发展前景的高技术照明领域,具有环保、节能、寿命长、光效高、无辐射、热度较低等优点,结合地铁南京站公共区照明改造,通过对实施效果的对比和分析,探讨了LED照明在地铁照明节能应用方面发展的前景。

关键词:LED,照明,节能

地铁照明系统包含工作照明、节电照明、事故照明、广告照明、安全照明和车站导向标示照明,车站站台、站厅工作照明约占公共区域照明的2/3,在运营结束过后可以关闭;节电照明是为节电而设置的照明,约占公共区域照明的1/3,用于设备及管理用房的节电照明、事故照明一般不停电。南京地铁一号线全长21.72km,设有11个地下站和5个高架站,每天运行17h。其照明种类分为工作照明、节电照明、事故照明、广告照明和安全照明,全线16个车站共有嵌入式荧光灯20939套、筒灯4981套、吸顶白炽灯1144,照明总功率约1600kW,每天车站的照明用电量约27600kWh,占车站动力用电的35%左右。

为了深化节能减排、创建节能型企业和响应国家节能环保的政策要求,南京地铁于2008年立项研究LED照明技术在地铁车站照明应用的前景,经过多方调查论证,决定在地铁南京站南站厅进行改造试验,将现有的232套荧光灯更换为LED

1??LED照明的应用

LED是英文LightEmittingDiode(发光二极管)的缩写,是一种新型的用微弱电能就能发光的高效固体光源。LED发光原理利用二极管内电子与空隙结合过程中能量转换产生光的输出。LED最重要的组成部分是半导体晶体,其基本结构是一块电致发光的半导体晶体,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用。如果有电流通过,晶体就会发光,不同的半导体晶体会发不同颜色的光。

LED最主要的优点是:环保、节能、寿命长、光效高、无辐射。

LED的工作状态和散热设计不仅直接关系到LED实际发光效率,也关系到实际使用寿命。LED是个光电器件,其工作过程中只有15%~25%的电能转换成光能,其余的电能几乎都转换成热能,使LED的温度升高。其次光衰也是影响LED发光效率的因素,光衰即光在传输中的讯号减弱。

为此,首先选择了国际知名厂家科瑞的LED芯片作为光源,因为其生产制造过程及质量检验有较好的保障。第二是采用稳定可靠的散热设计,在每个LED芯片的热沉上加装了20cm2的散热片,散热片与LED之间用质量较好的导热胶固定好,并尽量考虑能让它接触到流动的空气,以便能够快速、可靠地降低LEDpn结点温度,延长工作寿命;pn结点温度越低,LED的流明维持率就越高,从而保障LED工作5h后流明维持率还能优于70%。同时对反光杯、反光罩进行精确配光设计,充分利用灯具光线的相互补充以及地面、墙壁的反射,使光线更为柔和。另外每个灯具设4组驱动,每个驱动负责5个光源,使驱动、光源的安装与更换更为便捷,提高后期现场使用维护的快捷性与安全性。

采用的LED产品技术指标:灯具选型:GFD5062嵌入式荧光灯(LED);灯具尺寸:1200mm??300mm;工作电压:AC/DC170V/50Hz~265V/50Hz;功率因素:0.98;显色指数:>80;色温: 6000K;环境温度:-20!~+40!;环境湿度:>95%LED产品性能特点:1)选用CREELED光源,每颗LED光源加配6063航空铝制作的超亮反射器;格栅及防眩光设计,使车站内空间照明光效高、配光均匀;2)光源腔和驱动分开,提高光源和电器元件的寿命,维护方便;3)外壳框架材料采用Q235碳素钢压铸成型,表面高压静电粉末喷涂,耐腐蚀性强,长久使用不生锈;4)设有短路保护装置,确保灯具安全运行;5)分档节能驱动,通过驱动电路设计,根据现场工作需要,可分时段、按节能百分比要求进行多档位设置,第一档位设置为总功率的80%,第二档位设置为总功率的100%

2??LED照明的数据分析

2.1??LED照明图

采用该型号LED灯的配光曲线图,并根据现场环境数据用DIALux照明设计软件得出图1~3

2.2??现场LED测试数据表

从表1可以看出采用LED照明后在试验工作面正下方照度值几乎没有发生变化,不但照度值和均匀度均满足要求,而且光效增加且功率减少了212W

3??方案改造的效果分析与评价

1)采用LED灯具后,在灯具数量减少101套的情况下,照度仍达209lx,远大于?地下铁道照明标准#规定的车站站厅照度不小于150lx的规定,与原来的荧光灯相比,总功率下降12774W,节电率达76.5%。按车站照明每天开启17h计算,每年可节电79263kW,节约电费7万多元,预计2.6年就能收回投资。2)由于LED照明与原有的荧光灯相比使用寿命长了许多,因此减少了灯管与镇流器等电器件的消耗成本。3)无眩光、无频闪,使用将近一年来,未出现光衰。改善了公共场所的舒适度,提高了公共交通的安全性。不但能为南京地铁南京站提供明亮舒适的环境,而且能体现南京地铁的整体形象,具有极大的品牌效应。4)LED使用寿命长,延长了换灯的时间,维护工作量小,综合使用成本远远低于普通的荧光灯,LED不含汞成分,对环境没有污染。因此,在南京地铁照明方面有很大的推广空间。

4??结语

地铁南京站照明改造表明,LED应用于公共场所照明是可行的,关键是材质的选择及灯具的散热,解决好pn结点的温度问题,LED的流明维持率就越高。随着大功率、高亮度LED集成封装技术的研究成果不断涌现,价格也会不断下降,使白光LED作为照明灯具取代传统的白炽灯、荧光灯的时代很快就会到来。这将为我们节约宝贵资源、保护生活环境提供一条新思路。