LED燈具在成品油庫中的應用

李寶云 孟 瓏 田 川

（1.中國石油工程設計有限公司華北分公司電氣自控室，河北 任丘 062552； 2.中國石油工程設計有限公司北京分公司電氣工程室，北京 100085； 3.中國石油集團華北石化公司，河北 任丘 062552）

隨著半導體照明技術的日益成熟，LED 燈具逐漸進入了我們的視線。在油田地面工程中，越來越多的業主開始偏重于LED 燈具，其應用成為一種趨勢，越來越具有應用價值。下面我們將就幾個方面進行分析。

1 LED 光源的特點

LED 光源的優點如下所述。

1）光效高、能耗低

目前，LED 的使用光效已達到70～90lm/W，已與傳統光源相差不大。LED 的電能利用率高達80%，由于LED 是冷光源，與目前普遍使用的白熾燈、熒光燈相比，節電效率非常明顯：同樣的亮度，白光LED 的能耗為白熾燈的1/10，節能燈的1/4。

2）壽命長

LED 為發光二極管，為半導體元件，故障率極低，壽命遠遠大于傳統光源，目前其實驗室壽命為50000～100000h，已光通量衰減到80%時所經歷的工作時間作為其壽命，其亦可達到25000h，遠超傳統光源。在一些需要24h 點亮、維護更換不便的地方有很大的優勢。

3）起動時間短

LED 只有幾ms 的響應時間，瞬間可達到全光輸出。由于LED 光輸出與其工作電流成正比，其工作電流的范圍較大，所以可通過改變工作電流方式來調光。相對于金鹵燈及熒光燈，具有的優勢比較明顯。

4）安全性好

LED 屬于綠色照明光源，發熱量低，冷光源，可以安全觸摸。光色柔和，不含汞等危害健康的元素。LED 采用直流低壓供電，安全可靠。LED 是固體發光光源，抗震性能好，牢固可靠綠色環保。

5）無頻閃響應

LED 采用直流驅動，無傳統光源頻閃反應，且光線柔和保護眼睛，和傳統光源相比，更利身體健康。

6）安全性好

LED 安全系數高，不會產生安全隱患，適合于油庫等爆炸危險場所。

除具有以上優點外，其自身亦具有一些缺點。

1）眩光

LED 燈具光效高，發光面積小，且方向性強，從而造成光線集中，峰值亮度達，LED 峰值亮度往往高于106cd/m2，遠超于熒光燈，容易在室內產生眩光。

2）價格高

LED 燈具價格遠遠高于普通燈具，不太讓普通客戶接受。

隨著能源緊缺、電價越來越高、環保要求及LED的光效的提高，用LED 替代白熾燈、熒光燈、節能燈、金鹵燈將成為必然，而且LED 還具有尺寸小，發光方向性強、不含紅外線和紫外線光束等特點。

2 油庫光源的應用現狀

在油田及油庫工程中，應用較多、低能耗、高光效的光源種類主要有三基色熒光燈、金屬鹵化物燈、金屬鈉燈和LED，其中熒光燈和金鹵燈的應用比較廣泛，本文將對熒光燈、金鹵燈及LED 進行系統的比較。作為新興能源，選擇LED 燈具時，具有盲目性，通常認為選擇普通燈具功率的一半，其照度即可達到設計要求，或等同于普通燈具選擇，造成實際平均照度偏大或偏小，這樣都不符合照度設計標準要求（建筑照明設計標準中規定：設計照度值與照度標準值相比較，可有-10%～+10%的偏差）。本文將利用DIAlux 仿真軟件計算，分別模擬東莞某成品油庫中房間內及道路照明，通過實驗數據對比詳細分析LED 燈具的特性參數，從而得到較為詳實的理論依據。

3 LED 與其他光源的仿真計算

DIALux 是一款燈光照明設計軟件。此軟件適用于所有燈具廠家提供的燈具。DIALux 是當今市場上最具功效的照明計算軟件，它能滿足目前所有照明設計及計算的要求，是各界都比較認可的照明計算軟件。

3.1 LED 和普通熒光燈的對比

油庫內某相同辦公室（6m×3.6m），分別采用節能熒光燈及LED 燈，燈具的安裝高度（3.0m）及位置相同，利用DIAlux 仿真軟件模擬計算，圖1為采用LED 光源燈具（PHILIPS 45W，4500lm）的配光曲線和等照度曲線。

圖1 LED 配光曲線（極坐標）和房間內等照度曲線

照度計算值見表1（0.75m 高工作面）。

表1 辦公室LED 照度計算表

實際能效值（照明功率密度）：4.17W/m2。

圖2為采用雙管熒光燈（PHILIPS 2×36W，6700lm）的配光曲線和等照度曲線。

圖2 熒光燈配光曲線和等照度曲線

實際效能值（照明功率密度）：6.67W/m2。

照度計算值見表2（0.75m 高工作面）。

表2 辦公室熒光燈照度計算表

通過圖1和圖2配光曲線可以看到，相對熒光燈，LED 光源的光束角度更大，且光強較強。從仿真結果等照度曲線及照度計算表可以看出，辦公室照度要達到300lx（±10%）標準要求，若采用LED燈具，需兩只（PHILIPS 45W，4500lm）；若采用普通節能燈具，需采用 2 只雙管熒光燈（PHILIPS 2×36W，6700lm）。從計算結果可以分析，采用LED燈具和普通熒光燈實際能效值（功率密度值）皆小于標準值 9 W/m2，且 LED 燈具的實際能效值4.17W/m2明顯小于普通熒光燈6.67W/m2。其中普通熒光燈造價為LED 燈具的1/3。LED 燈具相對熒光燈節能效果明顯。

3.2 LED 和金鹵燈的對比

在油庫水泵房內（10m×20m），分別采用防水金鹵燈及防水LED 光源，燈具安裝高度相同及位置相同，利用DIAlux 仿真軟件模擬計算，圖3為采用LED 光源燈具（49W，4375lm）的配光曲線和等照度曲線。

圖3 LED 配光曲線（極坐標）和等照度曲線

實際能效值（照明功率密度）：1.96W/m2。

照度計算值見表3（0.75m 高工作面）。

表3 水泵房LED 照度計算表

圖4為采用金鹵燈（70W，5500lm）的配光曲線和等照度曲線。

圖4 金鹵燈配光曲線（極坐標）和等照度曲線

實際能效值（照明功率密度）：2.8W/m2。

照度計算值見表4（0.75m 高工作面）。

表4 水泵房金鹵燈照度計算表

通過圖3和圖4配光曲線可以看出，LED 光源光強較強。等照度曲線及照度計算表可以看出，泵房照度要達到100lx（±10%）標準要求，若采用LED 燈具，需8 只（49W，4735lm）；若采用金鹵燈具，需采用8 只（70W，5500lm）。從計算結果可以分析，采用LED 燈具實際能效值（照明功率密度）皆小于標準值4W/m2，且采用LED 燈具的實際能效值1.96W/m2明顯小于采用金鹵燈的2.8W/m2。其中金鹵燈造價為LED 燈具的2/3。LED 燈具相對金鹵燈節能效果明顯。

3.3 道路照明中LED 和金鹵燈的對比

油庫主干道，寬15m，分別設置LED 和金鹵燈，布置、數量、間距及燈具高度相同。利用DIAlux仿真軟件模擬計算，圖5為采用LED 光源燈具（113.5W，12745lm）的配光曲線和等照度曲線。

圖5 LED 配光曲線（極坐標）和等照度曲線

照度計算值見表5。

表5 道路LED 燈具照度計算表

圖6為采用金鹵燈（250W，22000lm）的配光曲線和等照度曲線。

照度計算值見表6。

通過圖5配光曲線可以看出，LED 光源光強較強。等照度曲線及照度計算表可以看出，主干道達到30lx 照度要求時，在燈具布置相同的基礎上，LED燈具的功率遠小于普通金鹵燈具。其中普通道路金鹵燈的造價是LED 路燈的1/2。

圖6 金鹵燈配光曲線（極坐標）和等照度曲線

表6 道路金鹵燈照度計算表

4 現場應用及探討

通過以上仿真結果及計算數據可以看出，選用LED 光源時，不能簡單按普通燈具功率的比例設計，應在具體環境條件下，根據實際計算結果選擇。短期來講，應用LED 光源投資較高。但從節能減排方面考慮，無論是室內場所還是室外環境，LED 光源都可以大量節省電能，而且采用LED 燈具的照明功率密度值明顯小于熒光燈和金鹵燈。項目施工結束后，我們通過照度測量儀對油庫現場室內外照明環境進行了實際勘測，測量結果基本和理論計算相符合。LED 燈具的應用得到了油庫業主的認可。

其次LED 燈具的光通量損失與傳統光源不同，從光譜曲線可以看出LED 是半空間（120°）發光 的光源，熒光燈、高壓鈉燈或金鹵燈是全空間發光的光源，需要將一個半空間的出射光線改變180°方向投向另一半空間內。當我們依賴反射器來完成時，反射器對光線的吸收和光源自身的擋光是不可避免的。而是用LED 作為光源不會存在這方面的損失，光線的利用率比傳統光源高，且LED 光源不含有有害金屬汞，不會在報廢時對環境造成危害，而當熒光燈或金鹵燈破碎時，其中的汞會馬上蒸發到空氣當中，瞬間使周圍空氣中的汞濃度達到10～20mg/m3，超過國家規定的1000～2000 倍。

LED 燈具作為冷光源，長時間點亮時，表面溫度＜45°，且其光譜中沒有紫外線和紅外線，即沒有熱量和輻射，從而減少二氧化碳、二氧化硫及其它有害化學成分的排放，減少對環境的污染，采用直流供電，有效提高光線的顯色指數RA≥0.7，保持物品的色彩真實度，保護人體的視覺，為綠色照明光源。

隨著科技水平的進步和制造工藝的不斷提升，LED 的流明成本會大規模降低，其前景會越來越廣闊。

[1] GB 50034—2004 建筑照明設計標準.

[2] 北京照明學會照明設計專業委員會.照明設計手冊[M].2 版.北京: 中國電力出版社,2006.

[3] 蔣明剛.新型LED 燈具在室內照明的應用[J].科技咨詢,2012(15): 244.

[4] 吳家駿.LED 光源在建筑照明中的應用[J].建筑電氣,2011(11): 58-61.