地鐵車站照明工程中LED燈具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘要：在地鐵運(yùn)行過(guò)程中，地鐵照明發(fā)揮著非常重要的作用，不僅對(duì)車站乘客的人身安全及情緒有影響，對(duì)車站的裝飾效果也有較大影響，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要對(duì)各方面因素進(jìn)行綜合考慮。文章以實(shí)際工程為例，對(duì)地鐵車站照明改造工程中LED燈具的設(shè)計(jì)和應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；照明工程；LED燈具設(shè)計(jì)；裝飾效果；照明改造 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U231 文章編號(hào)：1009-2374（2017）06-0016-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.008

在城市交通建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中，地鐵作為新興的交通工具，在城市中變得越來(lái)越常見(jiàn)，在有地鐵建設(shè)的城市當(dāng)中，為城市數(shù)千萬(wàn)人提供了便利的交通，龐大的地鐵網(wǎng)絡(luò)給了城市交通帶來(lái)了極大的便利，在地鐵站口會(huì)出現(xiàn)人流密度較大的情況，為了保證各位乘客在乘坐地鐵的過(guò)程中能夠安全、舒適，需要在地鐵建設(shè)當(dāng)中對(duì)地鐵的照明設(shè)計(jì)加以重視，保證地鐵照明設(shè)計(jì)符合實(shí)際需求。在設(shè)計(jì)照明設(shè)備的時(shí)候，需要考慮到其是否為節(jié)能減排的綠色燈具，符合這種要求的燈具中LED燈具最佳。

1 工程概況

在某軌道交通照明設(shè)計(jì)優(yōu)化中一共涉及了15座車站站臺(tái)和站廳，設(shè)計(jì)照明光源為L(zhǎng)ED的T8燈管和直徑為20cm、13cm的LED筒燈。車站照明系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，所有的熒光燈管均使用LED T8燈管進(jìn)行替換，如果原來(lái)安裝的為6寸筒燈、4寸筒燈，則使用LED筒燈替換，要求照明系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改造后照明度可以達(dá)到規(guī)范要求。

2 LED燈具的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

LED燈的發(fā)光二極管是由n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體組成的二極管，其中：p型材料中主要為載流子空穴、n型材料中主要為載流子電子、p-n在沒(méi)有加電壓時(shí)會(huì)形成一定的勢(shì)壘。在施加正向偏壓后，受外電場(chǎng)作用，n區(qū)電子和p區(qū)空穴會(huì)向?qū)Ψ綌U(kuò)散運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成少數(shù)截流子電子，使p-n結(jié)構(gòu)附近產(chǎn)生夾帶空穴和異帶電子負(fù)荷，并在釋放出對(duì)應(yīng)的能量時(shí)發(fā)光。LED燈具主要具有下述四個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：（1）使用壽命長(zhǎng)。LED燈具理論使用時(shí)間為5萬(wàn)h，光衰初始值為30%，電源模塊的壽命一般會(huì)達(dá)到3萬(wàn)h；（2）具有良好的節(jié)能效果。LED燈為固體冷光源，具有較高的光效率，當(dāng)前使用燈具已經(jīng)達(dá)到了140lm/W。而當(dāng)前使用的白熾燈其光效為8lm/W，一般熒光燈的高效為60lm/W；（3）具有良好的環(huán)保性。因?yàn)長(zhǎng)ED等采用電子發(fā)光原理，所以不存在金屬汞污染的問(wèn)題，而且廢棄后可以進(jìn)行回收，由于屬于冷光源，因此發(fā)熱量相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較低；（4）響應(yīng)時(shí)間比較短。熒光燈的響應(yīng)時(shí)間為秒級(jí)，白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)，而LED燈的響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí)，所以可以進(jìn)行高頻操作，由于LED燈使用直流電源，恒流驅(qū)動(dòng)，所以不會(huì)出現(xiàn)頻閃，長(zhǎng)時(shí)間使用也不會(huì)讓人的眼睛產(chǎn)生疲勞感。

3 設(shè)計(jì)地鐵車站照明考慮的內(nèi)容

在進(jìn)行地鐵車站的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中需要考慮到地鐵站的光環(huán)境情況，在地鐵站的不同區(qū)域所需要的光照情況也存在著較大的不同，在進(jìn)行燈具以及光源的選擇時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行選擇。

3.1 考慮色溫

在不同的環(huán)境中選擇不同的色溫能夠營(yíng)造更加符合情境的氛圍，選用低于3000K色溫的光源能夠給人以溫暖、親切的感覺(jué)，能讓人感覺(jué)放松和舒適；在地鐵商店內(nèi)部所選用的色溫為大于6500K色溫的光源，這種色溫能夠給人帶來(lái)清爽的感覺(jué)，能夠加快人的行動(dòng)速度；在地鐵車站內(nèi)所選用的光源的色溫要在4000K左右；在站臺(tái)邊緣所選用的光源的色溫要在5700K左右。

3.2 考慮照度

在進(jìn)行照明設(shè)計(jì)的時(shí)候需要考慮到其發(fā)光系數(shù)在使用的過(guò)程中會(huì)不斷的降低，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，燈具的亮度在使用6～12個(gè)月之后就會(huì)發(fā)生衰減。在地鐵站的墻面設(shè)計(jì)上也要注意減少使用反光系數(shù)高的材料，這樣的設(shè)計(jì)能夠有效降低照度。在地鐵不同的區(qū)域內(nèi)的設(shè)計(jì)照度有所不同，在站廳站臺(tái)處所選用的設(shè)計(jì)照度分別是200LX和150LX，在通道部分所選用的設(shè)計(jì)照度為150LX，這樣的設(shè)計(jì)能夠加快乘客通過(guò)的速度，保證通道通暢，在乘客進(jìn)出閘機(jī)及買票的區(qū)域需要提高照度，這樣的照能夠保證乘客和工作人員更方便地進(jìn)行驗(yàn)票及買票操作，在乘客出入的區(qū)域需要選用的設(shè)計(jì)照度需考慮室外光源，以保證與室外的照度相當(dāng)。

3.3 光效、均勻度和炫光

為了保證在地鐵車站內(nèi)光環(huán)境的均勻度，需要將地鐵車站內(nèi)的裝飾材料以及墻面材料的反光系數(shù)降低，在需要著重照明的地方，可以適當(dāng)提高照度，將光源的方向控制好，使光源的方向與所需要光照的地方保持一致，在地鐵車站不要使用光面的裝飾材料，這種材料容易出現(xiàn)炫光，造成使乘客在地鐵站內(nèi)感到不適以及安全性降低的結(jié)果。

3.4 顯色性

在地鐵車站內(nèi)的售票區(qū)域以及需要進(jìn)行檢票的區(qū)域需要使用顯色指數(shù)超過(guò)80的燈具，保證工作人員處在一個(gè)較為舒適的環(huán)境當(dāng)中，避免車站工作人員長(zhǎng)期處在壓抑的工作環(huán)境當(dāng)中產(chǎn)生不適。

3.5 電磁兼容性

在地鐵車站所選用的燈具的電磁兼容性一定要有所保證，在燈具工作期間要能夠保證不受到電磁的干擾，國(guó)家在地鐵站內(nèi)所選取燈具的類型也有所規(guī)定，保證其具有較好的電磁兼容性。同時(shí)也要保證燈具在使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生較大的能夠影響列車車載以及相關(guān)設(shè)備的向外電磁輻射電平，總諧波的含量要控制在10%以內(nèi)。

4 選用光源、燈具的基本原則

在進(jìn)行地鐵站燈具和光源的選擇過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)注意選取需要進(jìn)行一次性投入較高但是能夠使用很長(zhǎng)時(shí)間的燈具和光源，這樣的選擇能夠有效降低在燈具和光源使用過(guò)程當(dāng)中所產(chǎn)生的維修費(fèi)用，因此要選擇使用壽命長(zhǎng)并且價(jià)位合理的燈具和光源。在地鐵站的不同區(qū)域所選取的燈具和光源要符合地鐵站的環(huán)境設(shè)計(jì)，凸顯出地鐵站的設(shè)計(jì)的與眾不同，營(yíng)造出一個(gè)具有特點(diǎn)的地鐵站氛圍，保證地鐵站內(nèi)的照明效果符合設(shè)計(jì)要求。

（1）由于地鐵站內(nèi)的人流密度較大，人們不會(huì)在地鐵站內(nèi)停留較長(zhǎng)的時(shí)間，因此在選用燈具和光源的過(guò)程中需要選取有燈光導(dǎo)向功能的、使用時(shí)間長(zhǎng)的，LED燈具就十分符合地鐵站對(duì)于燈具和光源的需求；（2）在選取LED燈具的過(guò)程中需要根據(jù)實(shí)際需求來(lái)進(jìn)行選擇，在需要有強(qiáng)光照的地方可以使用點(diǎn)光源照明，在需要照度均勻的區(qū)域可以使用線光源照明，將其放置在合適的高度和位置能夠有效地提高地鐵站的舒適程度，LED筒燈作為主要的光源；（3）在需要指向的區(qū)域，可以使用線光源的照明燈具，選用顯色程度高的LED T8燈管、高級(jí)透明PC制造的燈罩的光源，能夠有效地提高其透光性以及抵抗外界靜電以及紫外線的能力，而且在使用過(guò)程中還可以減少沾灰和變色的情況，線條流暢、美觀，有助于提升地鐵車站的整體形象。

5 改造效果

5.1 LED燈具的應(yīng)用效果

以該地鐵車站大通橋車站為例，根據(jù)車站優(yōu)化前后的設(shè)計(jì)軟件照度值分別對(duì)三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)量后證明，車站照明系統(tǒng)在改造之前照度平均值為205LX，改造后的平均照度值為201LX，照度值達(dá)到了預(yù)期要求。如表1所示。

5.2 節(jié)能效果

在對(duì)該地鐵線車站優(yōu)化前后照明電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn)，同期未優(yōu)化之前一段時(shí)間內(nèi)照明耗電量為2275kWh，改造后一個(gè)月的照明耗電量為1024kWh，節(jié)能率達(dá)到45%，改造效果達(dá)到了預(yù)期要求，而且由于LED照明要比熒光燈的使用壽命更長(zhǎng)，有效降低了鎮(zhèn)流器、燈管等電器件的消耗成本，LED燈具無(wú)頻閃、無(wú)眩光，使用過(guò)程中不易出現(xiàn)光衰，可以有效改善公共場(chǎng)所的舒適度，提升公共交通的安全性，不僅可以為地鐵車站提供更加舒適、明亮的環(huán)境，而且可以顯著提升地鐵車站的整體形象。另外，由于LED使用壽命比較長(zhǎng)，維護(hù)工作量相對(duì)來(lái)說(shuō)也有所降低，綜合使用成本要遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)熒光燈的使用成本，且由于LED燈中不含汞成分，對(duì)環(huán)境污染也比較小，具有非常高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地鐵車站照明工程中選用的LED燈具為綠色環(huán)保的燈具，其具有亮度均勻以及炫光小的特點(diǎn)，能夠保證其在使用過(guò)程中的照度符合設(shè)計(jì)要求。LED燈具最大的特點(diǎn)就是綠色環(huán)保，大大降低了燈具的耗能，尤其是在目前能源緊缺、生態(tài)污染嚴(yán)重的大環(huán)境下，使用綠色環(huán)保燈具能夠有效地保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源，全人類對(duì)于節(jié)能減排都有著共同的認(rèn)識(shí)，創(chuàng)造一個(gè)綠色環(huán)保的環(huán)境，能夠有效提高人們的生活質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：邵明瑞（1989-），男，山東棗莊人，中鐵隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司助理工程師，研究方向：地鐵低壓配電設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）