新型LED燈光源在鐵路客站照明中的應用

黃大鵬，張伯敏，陳曉帆，杜雅蘭，阮志剛，徐嘯海

(1.中國鐵道科學研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081; 2.上海鐵路局嘉興車務段，浙江 嘉興 314001;3.上海鐵路局上海站，上海 200070)

目前我國和世界的照明應用技術正在經歷著一場巨大的變革。傳統的照明設備，如白熾燈、熒光燈(日光燈)、金鹵燈、節(jié)能燈、高壓鈉燈等存在壽命短，耗能高，以及閃爍對人眼的影響，發(fā)熱對環(huán)境的熱污染等缺點。近年來隨著技術的發(fā)展，成本的降低，新型的固態(tài)照明光源LED燈正取代傳統照明。國內在LED燈照明應用上出現了一批代表性工程案例，例如奧運比賽場館水立方、蘇州科技文化藝術中心、哈爾濱LED冰燈節(jié)、北京南站的候車室、天津城市照明示范區(qū)，同時正被推廣到城市景觀、商業(yè)大屏幕、交通工具的照明、城鎮(zhèn)街道的路燈、大的公共場所等照明系統中。

資料表明，我國鐵路站場照明用電占總電量的42%左右。鐵路站場的照明節(jié)電技術，是鐵路節(jié)能環(huán)保的重要方面，會產生巨大的社會效益和經濟效益。

結合鐵路站場的數量多、占地面積大、照明燈具數量多、作業(yè)量大、工藝復雜等特點，在上海鐵路局選取鐵路典型客站，采用新型LED燈作為照明光源，與既有光源進行現場對比試驗，考察所選取的LED光源的各項主要技術參數及節(jié)能效果是否滿足不同鐵路站場照明的要求，特等站選取上海南站的候車大廳，二等站中的嘉興站1號、2號候車室和1站臺。

1 對比試驗方案

現場對比試驗是在改造鐵路站場既有照明場所的基礎上進行的，對比試驗要求兩種光源的照明場所條件基本一致，包括對比光源數量、照明面積、安裝高度、環(huán)境溫度等。

1.1 嘉興站候車室試驗方案

嘉興站1號候車室安裝100 W的LED燈，2號候車室全部更換新的250 W金鹵燈光源。兩個候車室面積相同，面積約為24 m×16 m=384 m2，燈的安裝高度均為8 m，安裝數量均為15盞，燈間距為5 m。在控制柜處分路安裝電度表進行用電量統計，進行照明效果和節(jié)電效果分析。

1.2 嘉興站站臺試驗方案

嘉興站1站臺雨棚總長約400 m，站臺最東側安裝26盞LED燈，站臺其余114盞燈均為4× 18 W的節(jié)能燈;平行于股道方向設為兩排燈，間隔6 m，安裝高度均為4.2 m。采用26盞20 W的LED燈與相同數量的4×18 W的節(jié)能燈作對比，分路安裝電度表進行用電量統計，進行照明效果和節(jié)電效果分析。

1.3 上海南站試驗方案

上海南站候車室大廳內有72個燈柱，為整個候車室提供照明。燈柱可分為兩種，一種是安裝有4×70 W的金鹵燈，一種是安裝有2×70 W的金鹵燈。30 W的 LED燈安裝在候車大廳中廳，燈柱長度方向間距為12 m，寬度方向間距為14 m。每個燈柱安裝有4盞燈，將既有燈更換為LED燈，共安裝6個燈柱計24盞LED燈(綠色為4×30 W的LED燈燈柱)，與另6個燈柱的24盞70 W金鹵燈新光源作對比。照明高度均為3 m，進行照明效果分析。

2 測試結果和分析

2.1 嘉興站候車室試驗結果與分析

嘉興站候車室兩種燈的外形見圖1、2，照度測量數據見表1。

表1 嘉興站候車室對比試驗測量數據

100 W的LED燈照度值要大于既有的250 W金鹵燈光源;所測量的外側光源均勻度金鹵燈較LED燈略好。但從測量的最中間光源以及實際的照明圖片可以看出，整個1號候車室LED燈的照明效果要好于2號候車室，多燈均勻度LED燈較金鹵燈要好。

圖1 嘉興站2號候車室250 W金鹵燈

將LED光源與對比既有光源分成兩路，安裝電度表計量耗電量，記錄每天開燈、閉燈時間，對比光源亮燈數以及電表讀數。

從表2可以得出:第一個月內金鹵燈的總用電量為2 080.3 kWh;LED燈總用電量為1 140.7 kWh;金鹵燈與LED燈的用電量比值為2 080.3/ 1 140.7=1.82;

表2 嘉興站候車室電表計量數據

圖2 嘉興站1號候車室100 W的LED燈

對比試驗的第二月內，金鹵燈的用電量為2 048.4 kWh;LED燈的用電量為1 100.1 kWh;金鹵燈與 LED燈兩種光源的用電量比值為2 048.4/1 100.1=1.86;

金鹵燈與LED燈兩種光源的輸出功率比為250W∶117W=2.11;LED燈較既有金鹵燈節(jié)能效果明顯。

2.2 嘉興站站臺燈試驗結果與分析

嘉興站站臺兩種燈的外形見圖3、4，照度測試數據見表3。

表3 嘉興站站臺燈對比試驗測量數據

從表3可以看出，嘉興站站臺20W的LED燈的照度值與既有4*18W節(jié)能燈照度值非常接近;照明均勻度，LED燈偏低，主要是由于出光設計為圓形，個別測試點最小值較低，LED燈實際照明效果與既有節(jié)能燈效果接近，在并排兩燈的中間處LED燈甚至要好于既有光源。

圖3 嘉興站1站臺20W的LED燈

圖4 嘉興站1站臺4*18W節(jié)能燈光源

表4 嘉興站站臺電表讀數 W/kW·h

將LED光源與對比既有光源分成兩路，分別安裝電度表計量耗電量，記錄每天開燈、閉燈時間，LED光源亮燈數以及對比光源亮燈數。

從表4可以得出，10月23日到11月26日這一個月中，LED燈總用電量為298.3 kWh，節(jié)能燈總用電量為880.7 kWh;節(jié)能燈與LED燈實際用電量比值為880.7∶298.3=2.95;節(jié)能燈與 LED燈實際功率比計算為(4×18W)∶23.4 W=3.08。從上面的計算可以看出，在相同的時間內，LED燈與節(jié)能燈功率比與實際用電量的比值基本一致;LED燈的節(jié)能效果顯著，20 W LED燈的用電量約為4*18W節(jié)能燈的三分之一。

11月26日到12月25日這一個測試月中，LED燈總用電量為280 kWh，節(jié)能燈總用電量為854 kWh;節(jié)能燈與 LED燈實際用電量比值為854∶280=3.05。

2.3 上海南站候車大廳試驗結果與分析

上海南站候車大廳兩種燈的外形見圖5、6，照度測試見表5。

從表5的照度測試結果可以看出30 W的LED燈最大照度值明顯高于70 W的金鹵燈最大照度值，但均勻度低于70W的金鹵燈;根據實際照明現場調查，照明效果相差不大。

表5 上海南站候車室對比試驗測量數據表

圖5 上海南站候車大廳30W LED燈

3 對比試驗結論

圖6 上海南站候車大廳70W金鹵燈光源

(1)從LED燈的照度測試結果可以看出，嘉興站候車室照明效果佳，100 W的LED燈所測照度和均勻度均好于250 W金鹵燈光源;嘉興站站臺20 W的LED燈照度值、均勻度與既有4×18 W節(jié)能燈光源接近，能滿足現場使用;上海南站候車大廳4×30 W的LED燈最大照度值大于4 ×70 W金鹵燈，均勻度較既有光源略低。從測試數據和現場圖片表明，所用的LED燈的照明效果要好于既有照明光源，在有些場所這種照明效果的比較非常明顯。

(2)通過對嘉興站候車室和站臺的照明現場對比試驗的用電量比較，可以看出相同數量的兩種光源，由于選用較低功率的LED燈，LED燈的用電量不到既有光源的一半;LED燈較鐵路站場既有光源節(jié)能效果顯著。

(3)LED固態(tài)光源照明無閃爍，可減低視覺疲勞。無汞、安全，對防止光源對人體的傷害具有長期有效的改善。LED燈可在溫度較低、低電壓的環(huán)境下啟動，壽命長，安裝方便。同時還可減少維修量和火災等事故的發(fā)生，降低運行成本。