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照明在轨道交通照明系统中的应用

2013-10-16 10:01
棒棒书香
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  城市轨道交通车站是人员密集度十分高的场所,人员的流动性也很大。特别是在地下车站,照明灯具是正常照明的唯一来源。因此,稳定、可靠的照明是保证车站内乘客安全和舒适的必要条件,也是保障列车能够正常、有序、安全运行的前提条件。

  绿色照明是指通过科学的照明设计,采用光效高、寿命长、安全且性能稳定的照明产品,来改善和提高人们的工作、学习和生活,从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。

  目前,北京市城市轨道交通普遍采用传统照明,传统照明在实际应用中存在着诸多不足之处。为了积极响应低碳环保的理念并结合北京城市轨道交通自身的特点,北京轨道交通对车站进行了用LED照明灯具代替现有类型灯具的改造试验。LED的应用既能满足绿色环保的要求,又能很好地解决目前照明灯具所存在的问题。

  1 北京城市轨道交通照明的现状

  北京城市轨道交通车站目前采用的照明灯具类型有荧光灯、金属卤化物灯和高压钠灯等。灯具种类繁多、功率较大,既不方便采购和维修,又不节能环保。而且,这几种照明灯具的寿命基本都低于10000h,有的甚至低于5000h。目前在用灯具的工作电压基本都来源于市电交流220V,由于城市轨道交通内部照明配电的比较特殊,配电电压普遍偏高,致使灯具容易损坏,使用周期大大缩短。以下是目前在用照明灯具所存在的问题。

  (1) 荧光灯。显色性偏低,由于功率因素偏低,所以耗能较大。

  (2) 金属卤化物灯。发光效率高、显色性能好且寿命长,但是点燃时间长,不易应用于应急照明光源。

  (3) 高压钠灯。发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不诱虫等优点,但是钠灯的照明持续性存在缺陷。

  由于城市轨道交通车站结构的特殊性,地下车站及区间的结构为全封闭式,车站照明灯具的需求量较大且照明时间较长;地上车站及区间的结构基本为半敞开式,所以,车站照明灯具受环境因素的影响较大。车站内粉尘较多且部分照明灯具长期暴露在外,严重影响了光源的发光效率和寿命周期。总的来说,这些普通光源在节能环保和维修费用等方面存在着较大的问题。

  2 LED照明特点

  LED即发光二极管,是一种可以将电能转化为光能的电子器件,其核心部分是PN结,它除了具有正向导通,反向截止、击穿特性外,在一定条件下,它还具有发光特性,但光仅在靠近PN结处产生。

  2.1 LED照明的优势

  LED照明相对于传统照明有着绝对的优势,主要体现在8个方面。

  (1)电压:LED使用低压电源。单颗电压在1.9~4V之间,比使用高压电源更安全。

  (2)抗振性:LED是固态光源。由于它的特殊性,具有其他光源产品不能比拟的抗振性。

  (3)寿命:长达5万h及以上。

  (4)稳定性:受环境温度影响相对较小。

  (5)响应时间:LED照明的响应时间为纳秒级,是目前所有光源中响应时间最快的产品。

  (6)节能环保:LED比传统灯具节能60%~80%以上,且不含金属汞等对身体有害物质。

  (7)颜色:LED的带宽窄,发光颜色纯,因此,LED的色彩比其他光源的色彩丰富得多,能够更准确地反应物体的真实性。

  (8)效能:LED发光功率转换接近98%以上,所以,光效高。经过实验,最高光效已达161lm/W,是目前光效最高的照明产品。

  LED照明灯具的电源采用的是低压直流电源,所以,LED照明灯具配套AC/DC转换且恒流驱动的电源,这样就可以有效地防止由于电压偏高而造成的灯具损坏,从而提高灯具的使用寿命。LED照明响应时间很短,能够满足应急照明的要求并且光效较高,使其在相同照度标准下,功率耗费最小,能够达到节能减排的效果。由于LED被完全封装在环氧树脂里面并由无毒的材料做成,所以非常环保、耐用。

  2.2 LED照明的不足之处

  近年来,LED的发光效率正在逐步提高,已接近荧光灯的水平,并在继续增长中。但在照明应用及普及方面仍存在一些技术性问题。

  (1) LED采用的是冷发光技术,其发出的光与自然光有一定的差距。白炽灯具有非常强的黄色光成分,给人一种温暖的感觉。而LED发出的白光带有蓝色光成分,使人们的视觉不很自然。

  (2) LED灯具散热存在着问题。随着功率的增加,其散热问题显得越来越突出,大量实际应用表明,LED不能加大输入功率的基本原因是由于LED在工作过程中会放出大量的热,使管芯结温迅速上升,热阻变大。输入功率越高,发热效应越大。温度的升高将导致器件性能衰减,非辐射复合增加,器件的漏电流增加,半导体材料缺陷增长,封装用环氧树脂黄化等等,严重影响LED的光电参数,严重影响到了LED的寿命。

  (3) LED价格较高。这是影响LED照明普及的主要原因。但是,近年来由于晶片技术的不断改良,制造成本不断下降,正朝着高效率、低成本的方向发展,这为LED在照明领域的应用提供了有利条件。

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