LED綜合節(jié)能照明裝置在地鐵工程中的應(yīng)用

沈瑞田 余玉梅

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司 成都 610031)

LED綜合節(jié)能照明裝置在地鐵工程中的應(yīng)用

沈瑞田 余玉梅

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司 成都 610031)

以深圳地鐵2號(hào)線工程為例，討論發(fā)光二極管(LED)綜合節(jié)能照明裝置的使用范圍、類型參數(shù)、技術(shù)要求、控制方式，分析異型LED照明裝置的布置情況，并對(duì)其節(jié)能效果進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明，單套LED綜合節(jié)能裝置能接收歐洲安裝總線(EIB)控制系統(tǒng)的帶有數(shù)字可尋址燈光照明接口(DALI)的調(diào)光信號(hào)，單燈具備可連續(xù)調(diào)光功能，可使整個(gè)車站根據(jù)不同模式及運(yùn)營需求進(jìn)行整體調(diào)光，具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢，且不會(huì)降低使用要求。

地鐵;發(fā)光二極管;綜合節(jié)能照明裝置;智能照明控制系統(tǒng);帶有數(shù)字可尋址燈光照明接口的總線控制器;調(diào)光;節(jié)能;可變造型

深圳地鐵2號(hào)線是我國第一條全面使用發(fā)光二極管(light emitting diode，LED)綜合節(jié)能照明裝置的地鐵線路。作為新一代綠色光源，LED由無數(shù)點(diǎn)光源組合而成，具有普通光源無法比擬的優(yōu)越性。LED燈具的造型可以根據(jù)需要任意改變，為創(chuàng)造豐富多變的人工光環(huán)境提供了極大的便利。

1 LED綜合節(jié)能照明裝置

1.1 使用范圍

LED綜合節(jié)能照明裝置在地鐵中的使用范圍:全線車站站廳及站臺(tái)的公共區(qū)照明、出入口通道照明、站臺(tái)屏蔽門燈帶、設(shè)備及管理用房照明、車輛段及停車場辦公區(qū)照明、室外照明、地溝燈照明等。所有燈具均為成套產(chǎn)品，包含燈體、光源、電器連接部分的電線和套管、驅(qū)動(dòng)電源電器、安裝吊桿;路燈除上述部分外，還包括安裝組件。

1.2 燈具類型

地鐵站廳及站臺(tái)公共區(qū)、出入口通道采用300型LED綜合節(jié)能照明裝置，站臺(tái)屏蔽門光帶采用200型非應(yīng)急型LED綜合節(jié)能照明裝置，車站管理用房(車控室、會(huì)議室、站長室)采用600型LED綜合節(jié)能照明裝置，車輛段、停車場檢修基坑內(nèi)采用150型LED綜合節(jié)能照明裝置，文化車站采用異型LED綜合節(jié)能照明裝置，車站電梯內(nèi)采用LED筒燈。

深圳地鐵2號(hào)線所采用的LED綜合節(jié)能照明裝置類型較多，各種裝置及參數(shù)詳見表1。

表1 深圳地鐵2號(hào)線LED照明裝置的參數(shù)

1.3 技術(shù)要求

1.3.1 綜合節(jié)能照明裝置

1)LED綜合節(jié)能照明裝置是以白光LED為光源的成套照明產(chǎn)品。

2)150型、200型、300型、600型和異型LED照明裝置使用遮光式燈具;150型、200型、300型、600型、異型LED照明裝置及LED筒燈點(diǎn)亮?xí)r，人眼迎著燈光，看不到LED;150型、200型、300型、600型、異型LED照明裝置及LED筒燈未點(diǎn)亮?xí)r，人眼從燈具正面看不到LED。

3)LED綜合節(jié)能照明裝置的散熱設(shè)計(jì)必須為結(jié)構(gòu)性散熱，不得采用加裝散熱扇等被動(dòng)散熱方式。

4)150型、200型、300型、600型、異型 LED照明裝置及LED筒燈的相關(guān)色溫在(6 000±300)K范圍內(nèi)，顯色指數(shù)Ra≥80。

1.3.2 LED 光源

LED綜合節(jié)能照明裝置采用國際知名品牌——日本Nichia原廠的LED芯片，光源為白光。

LED采用表面貼裝技術(shù)(SMT)等先進(jìn)封裝技術(shù)，不得采用直插引腳式封裝。封裝材料應(yīng)具有高穿透率、高導(dǎo)熱率、耐高溫、耐日光輻射和抗潮濕的功能，不得采用環(huán)氧樹脂作為封裝材料或透鏡材料。LED應(yīng)無鉛，符合ROHS等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其使用壽命應(yīng)不低于5萬小時(shí)。

150型、200型、300型、600型、異型LED照明裝置及LED筒燈和路燈均采用日本Nichia的LED。

1.3.3 電源變換器

150型、200型、300型、600型、異型LED照明裝置及LED筒燈和路燈的電源變換器采用開關(guān)型電源(SMPS)。開關(guān)型電源應(yīng)適合180～240V的交流電源，輸出直流電壓與LED負(fù)載相匹配，并為LED提供恒定的直流電流驅(qū)動(dòng)，其基本要求為:能輸出恒定電流，使各個(gè)LED的電流相匹配，以保持各個(gè)LED的亮度均勻一致;具有較高的功率轉(zhuǎn)換效率;LED的最大電流可以設(shè)定;能提供完善的保護(hù)，如欠壓保護(hù)、過電壓保護(hù)、短路保護(hù)等;低功耗;小尺寸封裝，散熱良好，經(jīng)久耐用(使用壽命不低于5年)，無內(nèi)置風(fēng)扇;采用工業(yè)等級(jí)的高質(zhì)量元件，電容等元件的使用壽命不低于5年;對(duì)其他電路的干擾小;功率因數(shù)大于0.9，總諧波失真小于20%;具有3C產(chǎn)品認(rèn)證。

1.3.4 300型LED綜合節(jié)能照明裝置照度要求

由于LED綜合節(jié)能照明裝置的類型眾多，在此以300型為例進(jìn)行介紹。當(dāng)300型LED綜合節(jié)能照明裝置的燈具(長1 200 mm，寬300 mm)與被照平面平行且與被照平面的距離為3 m時(shí)，在被照平面取A～I(xiàn)共9個(gè)特征點(diǎn)，I為燈具在被照平面垂直投影區(qū)域的中心，E～H是以I為中心的矩形的4個(gè)頂點(diǎn)，A～D是矩形4條邊的中心;燈具在被照平面垂直投影的長邊垂直于GDH(ECF)、平行于 GAE(HBF)，GDH(ECF)長為4 m，GAE(HBF)長為4 m，A～I(xiàn)及燈具在被照平面的垂直投影見圖1。

圖1 300型LED綜合節(jié)能照明裝置在被照平面的投影

300型LED照明裝置投標(biāo)產(chǎn)品的各點(diǎn)照度為:A，89 lx;B，94 lx;C，81 lx;D，83 lx;E，54 lx;F，56 lx;G，57 lx;H，57 lx;I，155 lx。

1.4 控制方式

1)在站廳及站臺(tái)公共區(qū)、出入口通道采用非應(yīng)急型300型LED綜合節(jié)能照明裝置，在站臺(tái)屏蔽門燈帶采用非應(yīng)急型200型LED綜合節(jié)能照明裝置，這兩種照明裝置均能接收智能照明控制系統(tǒng)EIB(European Installation Bus，歐洲安裝總線)的 DALI(digital addressable lighting interface，帶有數(shù)字可尋址燈光照明接口)調(diào)光模塊的信號(hào)。單燈具有可連續(xù)調(diào)光功能，所有LED綜合節(jié)能照明裝置可按照模式或運(yùn)營需求進(jìn)行整體調(diào)光，LED照明裝置自帶控制器，自帶控制器能與DALI總線控制器系統(tǒng)兼容。

2)DALI總線控制采用數(shù)字編碼尋址方式，接線簡單，維護(hù)方便，且LED綜合節(jié)能照明裝置可以配合智能控制系統(tǒng)(EIB)進(jìn)行無極調(diào)光控制、模式控制或時(shí)間控制等，具體控制方式見圖2和圖3。

圖2 典型車站照明控制系統(tǒng)(EIB)

圖3 DALI控制器至燈具接線

2 異型LED照明裝置布置

作為新一代綠色光源，LED燈具由無數(shù)點(diǎn)光源組合而成，其燈具形式可以任意改變，滿足不同場合需要，突破了傳統(tǒng)的熒光燈只能條形布置的呆板裝飾風(fēng)格。深圳地鐵2號(hào)線公共區(qū)采用LED光源，并利用其外形可以任意改變的優(yōu)勢，在站廳、站臺(tái)層都設(shè)計(jì)了個(gè)性區(qū)，其中文化車站布置了異型LED綜合節(jié)能照明裝置，裝修效果十分漂亮(見圖4～圖7)。

圖4 水灣站站廳層異型LED照明裝置布置1

圖5 水灣站站廳層異型LED照明裝置布置2

圖6 東角頭站站臺(tái)層異型LED照明裝置布置

圖7 科苑站站廳層異型LED照明裝置布置

3 LED照明裝置的節(jié)能評(píng)估

3.1 LED成套照明裝置的節(jié)能優(yōu)勢

作為新一代綠色光源，LED成套照明裝置節(jié)能效果顯著，LED綜合節(jié)能照明裝置滿載時(shí)實(shí)測功率為68 W，經(jīng)測試所得調(diào)光后的實(shí)際功率見表2。將300型LED綜合節(jié)能照明裝置與T5格柵燈盤照明方案進(jìn)行節(jié)能對(duì)比，見表3。

經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，可看出采用LED光源在4～5年內(nèi)能收回成本。隨著LED技術(shù)日趨完善，目前市場上主流產(chǎn)品的壽命均大于5萬小時(shí)，可以使用8年左右，在這段時(shí)間內(nèi)可以為工程節(jié)省20%～25%的投資。

3.2 DALI整體調(diào)光的節(jié)能優(yōu)勢

DALI接線控制采用數(shù)字編碼尋址方式，接線簡單，維護(hù)方便，且LED照明裝置可以配合智能控制系統(tǒng)進(jìn)行無極調(diào)光控制、模式控制或時(shí)間控制等。此調(diào)光方式是目前國內(nèi)地鐵先進(jìn)的智能照明控制技術(shù)，調(diào)光后不僅可以有效節(jié)能，同時(shí)車站照度仍然均勻，能給乘客提供舒適的候車環(huán)境，這是傳統(tǒng)熒光燈無法實(shí)現(xiàn)的。

表2 300型LED綜合節(jié)能裝置實(shí)測功率

表3 燈具特性對(duì)比

4 結(jié)語

深圳地鐵2號(hào)線全線大規(guī)模采用LED照明技術(shù)，在國內(nèi)地鐵界尚屬首次。雖然LED照明裝置具有使用范圍大、數(shù)量多、類型多等特點(diǎn)，增加了設(shè)計(jì)難度，但設(shè)計(jì)人員查閱了許多資料，詳細(xì)研究了LED前沿技術(shù)，認(rèn)真模擬計(jì)算了單燈照度值，并提出了各種型號(hào)LED的單燈照度值，確定了單燈技術(shù)參數(shù)。后經(jīng)實(shí)際運(yùn)營證明，各種型號(hào)的LED綜合節(jié)能照明裝置均滿足不同場所的照度要求，獲得了乘客的一致好評(píng)，因此本項(xiàng)目獲得“2010中國LED應(yīng)用工程優(yōu)秀獎(jiǎng)”(見圖8)。

筆者從LED綜合節(jié)能照明裝置使用的工程概況、使用范圍、照度要求、技術(shù)參數(shù)、布置形式、控制方式、節(jié)能優(yōu)勢等方面進(jìn)行了闡述，希望對(duì)今后國內(nèi)地鐵其他線路的照明設(shè)計(jì)有所借鑒。

圖8 2010年度中國LED應(yīng)用工程優(yōu)秀獎(jiǎng)

［1］GB 50157—2003地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國計(jì)劃出版社，2003:110-111.

［2］JGJT 16—2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008:120-139.

［3］GB/T 16275—2008城市軌道交通照明［S］.北京:中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2009:2-10.

［4］GB 50034—2004建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2004:10-31.

［5］［日］照明學(xué)會(huì).照明手冊［M］.李農(nóng)，楊燕，譯.北京:科學(xué)出版社，2005:14-19.

［6］毛興武，張艷雯，周建軍，等.新一代綠色光源LED及其應(yīng)用技術(shù)［M］.北京:人民郵電出版社，2008:14-19;40-147.

［7］周志敏，周紅海，紀(jì)愛華.LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用［M］.北京:人民郵電出版社 ，2007:12-54.

Application of Comprehensive Energysaving LED Lighting in Metro

Shen Ruitian Yu Yumei
(China Railway Eryuan Engineering Group Co.，Ltd.，Chengdu 610031)

Abstract:Taking Shenzhen metro Line 2 project as an example，the article discusses the application extent of LED(light emitting diode)，its type parameters，technical requirements and control and analyzes the arrangement of LED lighting and evaluates its energy-saving effect.Results show that a single set of comprehensive energy-saving LED device can receive dimming control signal of EIB DALI.A single lamp possesses continuous dimming function and can be adopted to operate the whole station dimming according to the mode and the operation demand，so it has the advantage of providing significant energy-saving effects without lowering service requirements.

Key words:metro;LED;comprehensive energy-saving lighting;intelligent lighting control system;DALI bus controller;dimming;energy-saving;variable shape

U231.91

A

1672-6073(2012)02-0087-04

10.3969/j.issn.1672-6073.2012.02.022

收稿日期:2011-07-08

2011-09-15

作者簡介:沈瑞田，男，大學(xué)本科，工程師，從事地鐵供配電設(shè)計(jì)，shenruitian@126.com

(編輯:郭 潔)