摘??要:介紹了LED是21世紀最具發展前景的高技術照明領域,具有環保、節能、壽命長、光效高、無輻射、熱度較低等優點,結合地鐵南京站公共區照明改造,通過對實施效果的對比和分析,探討了LED照明在地鐵照明節能應用方面發展的前景。
關鍵詞:LED,照明,節能
地鐵照明系統包含工作照明、節電照明、事故照明、廣告照明、安全照明和車站導向標示照明,車站站臺、站廳工作照明約占公共區域照明的2/3,在運營結束過后可以關閉;節電照明是為節電而設置的照明,約占公共區域照明的1/3,用于設備及管理用房的節電照明、事故照明一般不停電。南京地鐵一號線全長21.72km,設有11個地下站和5個高架站,每天運行17h。其照明種類分為工作照明、節電照明、事故照明、廣告照明和安全照明,全線16個車站共有嵌入式熒光燈20939套、筒燈4981套、吸頂白熾燈1144套,照明總功率約1600kW,每天車站的照明用電量約27600kWh,占車站動力用電的35%左右。
為了深化節能減排、創建節能型企業和響應國家節能環保的政策要求,南京地鐵于2008年立項研究LED照明技術在地鐵車站照明應用的前景,經過多方調查論證,決定在地鐵南京站南站廳進行改造試驗,將現有的232套熒光燈更換為LED。
1??LED照明的應用
LED是英文LightEmittingDiode(發光二極管)的縮寫,是一種新型的用微弱電能就能發光的高效固體光源。LED發光原理利用二極管內電子與空隙結合過程中能量轉換產生光的輸出。LED最重要的組成部分是半導體晶體,其基本結構是一塊電致發光的半導體晶體,置于一個有引線的架子上,然后四周用環氧樹脂密封,起到保護內部芯線的作用。如果有電流通過,晶體就會發光,不同的半導體晶體會發不同顏色的光。
LED最主要的優點是:環保、節能、壽命長、光效高、無輻射。
LED的工作狀態和散熱設計不僅直接關系到LED實際發光效率,也關系到實際使用壽命。LED是個光電器件,其工作過程中只有15%~25%的電能轉換成光能,其余的電能幾乎都轉換成熱能,使LED的溫度升高。其次光衰也是影響LED發光效率的因素,光衰即光在傳輸中的訊號減弱。
為此,首先選擇了國際知名廠家科瑞的LED芯片作為光源,因為其生產制造過程及質量檢驗有較好的保障。第二是采用穩定可靠的散熱設計,在每個LED芯片的熱沉上加裝了20cm2的散熱片,散熱片與LED之間用質量較好的導熱膠固定好,并盡量考慮能讓它接觸到流動的空氣,以便能夠快速、可靠地降低LED的pn結點溫度,延長工作壽命;pn結點溫度越低,LED的流明維持率就越高,從而保障LED工作5萬h后流明維持率還能優于70%。同時對反光杯、反光罩進行精確配光設計,充分利用燈具光線的相互補充以及地面、墻壁的反射,使光線更為柔和。另外每個燈具設4組驅動,每個驅動負責5個光源,使驅動、光源的安裝與更換更為便捷,提高后期現場使用維護的快捷性與安全性。
采用的LED產品技術指標:燈具選型:GFD5062嵌入式熒光燈(LED);燈具尺寸:1200mm??300mm;工作電壓:AC/DC170V/50Hz~265V/50Hz;功率因素:0.98;顯色指數:>80;色溫: 6000K;環境溫度:-20!~+40!;環境濕度:>95%。LED產品性能特點:1)選用CREELED光源,每顆LED光源加配6063航空鋁制作的超亮反射器;格柵及防眩光設計,使車站內空間照明光效高、配光均勻;2)光源腔和驅動分開,提高光源和電器元件的壽命,維護方便;3)外殼框架材料采用Q235碳素鋼壓鑄成型,表面高壓靜電粉末噴涂,耐腐蝕性強,長久使用不生銹;4)設有短路保護裝置,確保燈具安全運行;5)分檔節能驅動,通過驅動電路設計,根據現場工作需要,可分時段、按節能百分比要求進行多檔位設置,第一檔位設置為總功率的80%,第二檔位設置為總功率的100%。
2??LED照明的數據分析
2.1??LED照明圖
采用該型號LED燈的配光曲線圖,并根據現場環境數據用DIALux照明設計軟件得出圖1~圖3。
2.2??現場LED測試數據表
從表1可以看出采用LED照明后在試驗工作面正下方照度值幾乎沒有發生變化,不但照度值和均勻度均滿足要求,而且光效增加且功率減少了212W。
3??方案改造的效果分析與評價
1)采用LED燈具后,在燈具數量減少101套的情況下,照度仍達209lx,遠大于?地下鐵道照明標準#規定的車站站廳照度不小于150lx的規定,與原來的熒光燈相比,總功率下降12774W,節電率達76.5%。按車站照明每天開啟17h計算,每年可節電79263kW,節約電費7萬多元,預計2.6年就能收回投資。2)由于LED照明與原有的熒光燈相比使用壽命長了許多,因此減少了燈管與鎮流器等電器件的消耗成本。3)無眩光、無頻閃,使用將近一年來,未出現光衰。改善了公共場所的舒適度,提高了公共交通的安全性。不但能為南京地鐵南京站提供明亮舒適的環境,而且能體現南京地鐵的整體形象,具有極大的品牌效應。4)LED使用壽命長,延長了換燈的時間,維護工作量小,綜合使用成本遠遠低于普通的熒光燈,且LED不含汞成分,對環境沒有污染。因此,在南京地鐵照明方面有很大的推廣空間。
4??結語
地鐵南京站照明改造表明,將LED應用于公共場所照明是可行的,關鍵是材質的選擇及燈具的散熱,解決好pn結點的溫度問題,LED的流明維持率就越高。隨著大功率、高亮度LED集成封裝技術的研究成果不斷涌現,價格也會不斷下降,使白光LED作為照明燈具取代傳統的白熾燈、熒光燈的時代很快就會到來。這將為我們節約寶貴資源、保護生活環境提供一條新思路。