LED照明灯具在地铁内的应用分析

【摘　要】介绍LED照明灯具特点，根据地铁隧道照明的技术要求，分析LED照明应用的可行性，南京地铁三号线照明方案论证。

【关键词】LED灯具；隧道照明；地铁

节能降耗是针对我国目前所处的发展阶段和生态环境的现状以及所面临的发展机遇而做出的战略决策。发展以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济与生态经济，推动能源高效利用、清洁能源开发、绿色产业发展，已经成为政府和企业共同推进的经济发展新模式。近年来，LED照明技术迅速崛起，在城市轨道交通领域的应用越来越受到关注与推广。

1　LED照明特点

LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写，通过在半导体P-N结两端施加直流电压。使得半导体中自由电子和自由空穴的直接碰撞复合引起光子发射，宏观上发出光，且效率很高，通常LED不能产生白光，单只LED也不能产生2种以上的单色光。工艺上耍想得到白光，必须先产生蓝光并借助蓝光激发荧光物质发出白光。近几年，单色光的LED制作工艺已经成熟，红光、黄光、绿光等单色LED发光管大量应用于交通灯、汽车灯、消防指示等领域。

1.1　节能效果好

LED 光效最高可以达到 100lm/W以上，而且由于是单面出光，在整个灯具光学系统的设计过程中，可以做到很高的灯具效率。另外，采用 LED可以实现灯具的无极调光，可以结合实际需要动态调整隧道照明的亮度，充分发挥 LED隧道照明灯具的技术特点，进一步提高灯具的节能效果，实现智能化管理。

1.2　寿命长

LED在合理的散热设计和电源驱动条件下，可以有长达 5万至 7万小时的寿命，相当于传统荧光灯的十倍以上，下图为LED灯具与T8荧光灯管的光衰曲线，对于 24 小时点灯的隧道照明应用，LED灯具可以大大减低维护费用，并且可以缩短投资回报期。

1.3　可维修性

LED照明设备由LED光源、电源变换器和灯具组成，电源盒采用外置式设计，便于维护；LED芯片损坏时只需更换有问题部分，个别损坏不会对正常照明产生过大的影响，无需整灯更换。

1.4　地铁的适应性

LED隧道灯不存在启动时间问题，通电可立即正常工作，无需长时间等待。光源显色性好，接近自然光，车辆进入隧道后，司机可以很快适应光线颜色变化，确保行车安全。安装快捷灵活，任何角度可调，通用性强，应用范围广泛。LED隧道灯通过防爆认证后，在人口密集的地铁，安全性得到更大保障。

2　LED灯具在南京地铁三号线应用分析

车站照明分为正常照明、应急照明。其中正常照明包括：公共区照明、附属用房照明、36V安全特低压照明、区间照明、导向照明、广告照明。应急照明包括疏散照明、备用照明。

近些年来，LED市场规模得到了快速提升，其应用领域越来越广。由于具有寿命长、功耗低、可维护性好等特点，LED照明已逐步替代荧光灯、白炽灯、钠灯等传统光源，成为下一代绿色照明光源。

结合LED照明设备的特点以及地铁不同应用环境的要求，考虑到地铁区间隧道照明负荷容量大、供电时间长，工作环境恶劣，因此优化照明设计，对节约能源、降低投资和运营成本、方便系统维护具有重要的意义。经过方案比选，本期工程考虑对典型车站（林场站、星火路站）采用LED灯作为车站照明，所有地下区间的工作照明光源采用LED形式进行优化设计。与其他设计方案相比较，在同样照明效果条件下，该方案可大大降低系统的建设成本，节约能源。

3　地铁三号线LED灯具主要技术要求

3.1　基本要求

３．１．１　LED照明装置由LED光源、灯具、电源变换器及实现装置功能和现场安装所必需的器件组成。

３．１．２　灯具采用铝合金灯体和透光灯罩，灯体和灯罩应结合紧密。灯罩及灯具其它部分所采用的光学材料应防紫外线、抗冲击性强、抗老化、耐热、离火自熄，燃烧时发烟量少，不产生有毒烟。若采用压克力板、PC板或同类材料，透光率应不低于85%。

３．１．３　所有LED照明灯具是以白光LED为光源的成套照明产品，色温：4000K±300K，显色指数：≥70。

３．１．４　所有LED照明灯具散热设计必须为结构性散热，不得使用加装散热扇等被动散热方式。

３．１．５　隧道照明灯需选用三防产品，采用壁装方式（投标方应提供安装支撑器件），灯具的外形尺寸必须满足车辆的限界要求，不大于1300×200×150（长×宽×深）。灯具效率不低于0.70。

３．１．６　安全照明灯采用AC 36V LED光源，站台板下采用吸顶安装方式。

３．１．７　灯具应具备有效的限制眩光的措施。

３．１．８　安全照明灯具外壳防护等级不低于IP54，隧道区间照明灯具外壳防尘防水等级为IP65。

３．１．９　除安全特低电压照明（包括站台板下、电缆夹层、电缆隧道）外，所有灯具均为带有接地端子的I类灯具。

３．１．１０　各灯具应至少在灯具（灯柱）外预留0.5m长的接线线缆，线缆的铜芯截面不小于2.5mm2，导线规格应与负载相匹配并适应短时冲击电流。

３．１．１１　电源盒应采用外置式设计，便于维护，电源寿命不低于3万小时。同时，电源盒须满足国标中对于电源安全、电磁兼容的要求。

３．１．１２　灯具及电器使用寿命（不含光源）应不小于15年，质量保证期5年。

3.2　LED光源

LED光源单管功率1W±20%。应采用模块化设计，便于维修更换。

LED应采用表面贴装技术（SMT）等先进封装技术，不得采用直插引脚式封装。封装材料应具有高穿透率、高导热率、耐高温、耐日光辐射和抗潮湿，不得采用环氧树脂作为封装材料或透镜材料。LED应无铅、符合RoHS标准。

LED的使用寿命（光通量降至原先的70%的燃点时间）不低于5万小时。当环境温度为30℃、LED照明装置额定工况下且温升稳定后，LED芯片散热板表面温度不得高于60℃，LED芯片PN结温度不得高于100℃。

所有LED照明灯具均应满足24小时连续运营的要求。

3.3　电源变换器

LED照明灯具的电源变换器采用开关型电源（SMPS）。区间隧道LED灯及室外路灯开关型电源（SMPS）应适合180V～240V的交流电源，LED安全照明灯开关型电源（SMPS）应适合30V～40V的交流电源，输出直流电压与LED负载相匹配，并为LED提供恒定直流电流驱动。开关型电源（SMPS）的基本要求如下：

能输出恒定电流，使各个LED的电流相匹配，以保持各个LED的亮度均匀一致；

LED模块控制装置的能效等级必须达到GB/T24825-2009中规定的1级标准；

提供完善的保护，如输入电压不足、过电压保护、输出开路与短路保护等；

低功耗，小尺寸封装，散热良好，经久耐用（不低于5年的使用寿命），无内置风扇；

采用工业等级的高质量元件，电容等元件的使用寿命不低于5年；

对其它电路的干扰小；

功率因数>0.95，总谐波失真<15%；

电源防护等级IP65，效率>0.8。

【参考文献】

［1］GB 7000.1-2007灯具第1部分：一般要求与试验[S]．

［2］GB 24819-2009普通照明用LED模块安全要求[S]．

［3］GB/T 24823-2009普通照明用LED模块性能要求[S]．

［4］GB/T 24824-2009普通照明用LED模块测试方法[S]．

［责任编辑：王洪泽］