淺談LED新光源在海洋平臺應用前景

摘 要：海洋平臺照明燈具以熒光燈、金鹵燈和鈉光燈為主，普遍存在光效低、壽命短、不環保、維護頻繁等問題，而LED燈具有光效高、壽命長、安全可靠、節能環保等一系列優點。文章對LED燈在海洋平臺應用的可行性進行了論述，并就應用中需要關注的問題提出了建議。

關鍵詞：LED；光源；海洋平臺；照明

1 LED燈概述

LED是Light Emitting Diode的縮寫，又稱發光二極管，是一種固態半導體發光器件。其發光原理是利用半導體芯片作為發光材料，當兩端加上正向電壓，半導體材料的PN結中注入的空穴與電子復合時引起光子發射而產生光，把電能直接轉換為光能。

LED燈具一般由光源模塊、電源模塊、散熱模塊、配光模塊等部分組成。LED光源鑲嵌于基板上，該基板通常為長條狀或圓平面狀，每個光源后設置一個透鏡，用于配置光源出線的角度。與傳統的熒光燈、金鹵燈和鈉光燈等相比，LED光源具有以下顯著的特性：

（1）耗電量低。LED采用直流驅動，功耗低，電光轉換率高。同樣照明效果的情況下，耗電量為普通白熾燈的1/8，鈉光燈的1/3，熒光燈的1/2。

（2）光利用率高。LED光源定向性好，反射損失小。

（3）使用壽命長。LED為固態冷光源，環氧樹脂封裝，不存在燈絲易燒、熱沉積等缺點。光源壽命一般大于5萬小時。

（4）LED為固態光源，抗震、耐沖擊、不易破碎。廢棄物可回收，不含汞、鉛等重金屬，綠色環保。

2 LED燈在海洋平臺應用可行性

2.1 海洋平臺環境及照明要求

海洋石油平臺空氣潮濕，含有大量的鹽霧、霉菌。平臺受海浪沖擊作用明顯，具有強烈的振動、傾斜和搖擺。另外，平臺的生產及作業場所大多是易燃易爆區域，對照明設備防爆性能有嚴格要求。

海洋平臺燈具的選擇、布置，要綜合考慮平臺所處的環境和各種工作場所的照明要求，并便于安裝與維護。平臺照明燈具必須有較寬的溫度適應范圍，防腐蝕、防霉菌、抗震、耐沖擊。在有爆炸性危險氣體的區域，照明燈具還必須滿足相應的防爆與防護等級要求。在生活、辦公等區域，除滿足照度要求外，還應盡量做到舒適美觀、光源無頻閃、顯色指數高。

2.2 LED燈應用可行性

2.2.1 技術可行性

LED光源與平臺目前常用的熒光燈、金鹵燈和鈉光燈等傳統光源參數對比如表1所示。

表1 LED光源與傳統光源特性比較

從上表可以看出，在環境溫度為-40～50℃時，LED燈具都能正常工作。正常工作時，燈具表面溫度小于60℃，手摸不燙手，比傳統燈具發熱量小很多。LED燈具可根據不同場合需求，設計成多種功率、安裝方式和配光特性，高度范圍為2m～10m，防腐等級W/WF1/WF2，防爆等級為IP66、ExdⅡB T6（小功率可達到IP66、ExdⅡC T6）。

另外，值得一提的是，LED燈具的長壽命帶來的顯著優勢是其維護工作量小。海洋石油平臺設備和管線密集，空間狹窄，有些燈具安裝在離甲板幾米的高空區域，有些安裝在平臺四周的舷邊，這些燈具的維修和更換極為不便。傳統的熒光燈、金鹵燈和鈉光燈，由于光源壽命短，更換頻繁，維護工作量大，高空作業多，是海洋平臺運行維護的重大安全隱患。而LED燈具壽命長，維護工作量比傳統燈具大大降低，從而減少了高空和舷邊作業的機會和風險。

綜上所述，從技術角度看，LED燈具與傳統光源相比較，在光效、壽命、節能性、穩定性等方面有明顯優勢，可用于海洋平臺照明。

2.2.2 經濟可行性

在以上技術可行性分析的基礎上，通過采用LED燈具來替換傳統照明燈具，計算兩者的投入、使用和維護成本，比較兩者的經濟性。

本文選取SZ36-1油田某中心平臺，對比兩種燈具布置方案。其中，燈具維護費包括燈具部件更換費用、人工成本等；燈具照明時間按照每天24小時點亮計算，電費取0.8元/度；LED燈具壽命按5年計算。在滿足原有傳統燈具照明效果的基礎上，進行如下燈具替換：

a.用2*16W LED燈替換原有2*36W普通雙管熒光燈；b.用125W LED燈替換原有250W金鹵燈。

現將投資估算與效益比對如下：

表2 使用LED燈具與使用傳統燈具經濟性比較

通過以上分析比較可知，用LED光源替換傳統照明燈具，可節約電能，減少燈具維修更換費用，明顯降低運行成本。目前，LED照明燈具已經開始在海洋平臺應用。例如，LW3-1項目使用了少量的LED燈具，渤海油田遼東區以及渤南區部分改造項目也陸續使用了一些LED燈具。

3 應用中需關注的幾個問題

在海洋平臺照明設計和選型時，使用LED照明燈具還需要重點關注以下幾個問題：

3.1 散熱

散熱對LED壽命有重要的影響。如果散熱不好，會使LED的溫度升高，加速光衰，縮短燈具壽命，因此LED燈具需要做特殊的散熱設計。目前，市場上的一些LED廠商，對燈具散熱的處理十分簡單，有的廠商甚至僅僅把光源改成LED就稱其產品為LED燈具。這樣的產品在照度、壽命上達不到廠家宣傳的效果，也難以發揮LED的優勢。因此，在進行LED照明設計選型時，必須關注燈具的散熱問題，選擇具有良好散熱性能的產品。

3.2 光衰

光衰也是影響LED燈具壽命的重要因素。LED經過一段時間的點亮后，光強會降低，降低的那部分光強就是LED的光衰。在照明設計中進行照度計算時，要考慮LED的光衰，確保LED燈具在整個壽命期內始終滿足環境對照度的要求。

3.3 炫光

LED為點光源、體積小、亮度高，如果不做專門處理會導致眩光，傷害人的眼睛。在進行照明設計時，要根據不同的使用場合采取相應的措施預防LED的眩光。其中，海洋平臺生活、辦公等區域，要重點關注眩光問題。通常，可以通過加設反光罩或在LED燈管內壁涂熒光粉的措施改善光線分布，使光線更加柔和。

由于LED是高亮度點光源，如果安裝高度低，也容易產生眩光。因此，在照明設計中，還要合理地設置燈具的安裝高度和方式，避免LED燈具安裝過低、直對人的眼睛等。另外，在采用加設反光罩或涂熒光粉等措施改善光線分布的同時，會損失一部分照度，這一點在設計時也要注意。

4 結束語

通過以上分析可以看出，與傳統照明相比，LED照明在技術和經濟方面具有諸多的優勢，但也存在著一些需要關注的問題。我們相信，隨著LED照明技術的不斷進步，LED照明將在海洋平臺具有良好的應用前景。

參考文獻

[1]金偉.LED燈在工廠照明的應用[J].科技傳播，2011（5）.