LED節能燈具在體育領域的應用研究

劉 旭，竇廷軍，闞海東，楊 輝，辜盈盈

（西南交通大學體育科學研究所，四川 成都 611756）

高校體育場館、場地因不定期舉辦或承接大型的體育活動或者體育賽事等對燈光的要求極為嚴格，現目前體育場館的照明沿用性能各方面比較穩定的傳統光源金屬鹵化物燈作為場館光源。但隨著科技進步、LED照明行業的興起以及國家在節能減排、推行綠色能源等相關政策的推出，傳統的金屬鹵化物燈實際應用等將面臨諸多挑戰。通過對比發現，金屬鹵化燈有能耗大、散熱多、效率低、產品離散性大、維護保養成本高及很難實施智能控制等問題正逐步被人們所認知。在未來各類型的體育場地設施，不論從材質的選擇、場館功能、體育照明上都將秉承節能減排的發展理念。對體育場館和體育場地不僅需要功能齊備的設施，對照明更需要良好的照明環境（包括適合均勻的照度、量度以及理想的光色等），這樣不僅滿足大型體育賽事的舉辦、轉播，還能滿足國民健身的需要。因此，合理的照明系統將在體育場地正常使用中占有舉足輕重的作用。隨著照明行業的發展，傳統的體育場館照明無論在性能方面還是節能減排方面都已無法滿足社會發展的需求。基于此，本文主要對LED照明設備應用于體育場館、場地的實際應用進行探討。

1 我國LED節能燈具照明產業發展相關政策

1.1 節能減排政策推動LED節能燈具的快速發展

2010年8月，國家發改委公布了《半導體照明節能產業發展意見》（以下簡稱《意見》）。《意見》提出，到2015年，半導體照明產業產值年均增長率在30%左右；產品市場占有率逐年提高，功能性照明達到20%左右，液晶背光源達到50%以上，景觀裝飾等產品市場占有率達到70%以上。進入2014年，我國發布了一系列節能環保政策，如科技部、工信部《關于印發2014—2015年節能減排科技專項行動方案的通知》《國務院辦公廳關于印發2014—2015年節能減排低碳發展行動方案的通知》等，提出要實施節能技術改造工程，推廣應用半導體照明等措施。2014年是全球“禁白”的第二個重要時間節點，部分國家“白熾燈禁限令”的執行進入實質性階段，如2014年1月1日起，美國禁售40 W以上白熾燈；2014年10月1日起，中國禁止進口和銷售60 W及以上的普通照明用白熾燈；巴西將對40 W白熾燈進行管制；俄羅斯、澳大利亞和韓國同樣將限制白熾燈的使用。

1.2 LED節能燈具照明行業的政策推動

2014年國務院辦公廳發布《關于能源發展戰略行動計劃（2014—2020年）的通知》。近2年政府對LED照明的支持相對減少，但2018年科技部已撥付28億元啟動先進電子材料重大專項，而先進電子材料重大專項中，第一要發展的還是半導體照明。2017年7月發改委等部門發布《半導體照明產業“十三五”發展規劃》指出，到2020年，我國半導體照明關鍵技術不斷突破，產品質量不斷提高，產品結構不斷優化，產品規模穩步擴大，產業集中度逐步集中，形成1家以上銷售突破100億元的LED照明企業，培育1～2個國際知名品牌，10個左右國內知名品牌等。

2 LED節能燈具與傳統金鹵燈對比及優勢分析

2.1 LED節能燈具與傳統金鹵燈差異分析

LED節能燈具照明作為一種新的光源，其各方面的性能優勢與傳統的金鹵燈有著顯著的差異。通過對比分析看出（表1），LED燈在源工作電壓、光源工作電流、同一燈具內光源數、燈具功率等各方面優于傳統的金鹵燈，而這些差異的出現將會對體育場館以及體育運動場地的照明系統、照明管理等方面進行更進一步的突破和優化。這些差別將帶來體育場館照明運行、管理、實現革命性的變化。

2.2 LED節能燈具優勢分析

2.2.1 使用壽命長 據相關測試數據得知，LED燈的壽命在理論上可以達到10年以上，而金鹵燈的使用壽命約5 000h，平均使用不到1年就要進行更換。

2.2.2 堅固耐用 LED節能燈具晶片被完全地封裝在環氧樹脂里面。小巧的環氧樹脂顆粒極難摔破，整個燈體也沒有松動的部分；里面的晶片極難摔斷，也少有熱效應而可能揮發、熔斷。這些特點使得

LED節能燈具很難損壞。

2.2.3 環保功能突出 相比傳統的金鹵燈而言，首先，LED節能燈具沒有金屬汞，不會出現燈具損壞后對環境或人產生傷害。其次，制造LED節能燈具的材料（環氧樹脂）屬于有機高分子化合物，具有不容易損壞、可再回收且不會對環境造成危害等優勢。最后，LED節能燈具所產生的光一般都是散射，很少產生光污染。

3 LED節能燈具照明在體育領域的應用

3.1 LED節能燈具照明在大型體育場館中的應用

體育照明的功能性要求很高，重大的體育賽事舉辦和電視轉播都對體育場館照明的要求很高。據中國建筑科學研究院建工質檢中心對全國大量高級比賽場館約1 000多例的照明方式、燈具安裝高度、照明功率等進行分析得知，對大多數體育場館來說，由于采用了高性能的光源、燈具產品，具有高效、環保、節能、長壽命等特點，加上高水平的照明設計，體育場館燈光照明各項技術指標基本上都能達到JGJ 153《體育場館照明設計及檢測標準》規定的技術指標。 隨著LED節能燈具照明產業的快速發展，LED節能燈具照明正逐漸應用于重大比賽的體育場館照明，如國內外已有一批新建和改建的體育場館采用了LED照明，特別是訓練場館，如我國的國家體育總局訓練場館、奧體中心訓練場館、工人體育場足球場、汕頭大學體育場館，以及美國的密歇根州立大學等多所大學的體育場館都已采用了LED節能燈具照明；比賽場館也在開始采用LED照明，如美國的NRG體育場、PNC體育館、英國的切爾西足球場、法國的Ekinox體育館等均采用了LED節能燈具照明 。預計在2022年冬奧會將會有更多的體育場館采用LED節能燈具照明。

3.2 LED節能燈具照明在室外體育場地應用

隨著LED節能燈具在訓練場館、2008年北京奧運會、世博會等大型體育場館的推廣應用，促使LED節能燈具照明正慢慢滲透于體育場館、體育場地的應用，未來傳統的體育照明燈具如傳統的金屬鹵化物等將會被性能優越的LED節能燈具所取代。但當前，LED節能燈具照明并沒有廣泛應用于體育場地的照明。通過實地考察，類似學校體育場地、全民健身場地還再沿用傳統的金屬鹵化物燈具，極少的學校或公共體育場地使用性能優越的LED節能燈具作為照明燈具。隨著全民健身上升為國家戰略，體育場地設施的修建以及國家倡導的節能減排政策制定、LED照明市場的逐步細分，體育場地照明行業將會細分出來，成為照明行業中未來發的領域之一。如何能在體育照明產品研發、技術革新、科研團隊的建立等方面領先，將會奠定在體育照明行業當中的領軍企業。

表1 LED節能燈具與金鹵燈差異對比

表2 籃球副館照明改造項目中2種燈具得單燈對比

4 LED節能燈具應用于體育場館案例分析

以中山市體育館的籃球副館（ 訓練館）為例，通過將原來使用的1 000W金鹵燈替換成為440W的LED節能燈具，燈的數量相同（12盞），位置等各方面的條件保持不變。以每日照明4h為時間標準，以此來比較2種燈具應用于體育場館的經濟性。

通過表2數據對比可知，LED節能燈具每盞燈具功率減少560W，與金鹵燈相比較節約用電2.24kWh，全部LED節能燈具一年可節約9800kWh；從維護保養方面，LED節能燈具和金鹵燈相比較，LED節能燈具維護保養的工作量和投入的經費明顯少于金鹵燈。金鹵燈每6個月要進行1次檢修，而LED節節能燈具從使用到現在超過24個月，從無檢修。

5 展 望

隨著全民健身不斷開展在體育場地設施修建、功能設計等方面都倡導與環境協調發展，倡導節能減排使用新型材料應用于體育場地建設。其中，LED節節能燈具照明作為一種新型的照明光源其優越的性能在體育產地的照明當中的優勢逐步凸顯，而金鹵燈具將會逐步被LED節能燈具所取代，今后LED節能燈具照明將被大面積地引入體育場館照明中，同時對體育場地使用的LED節能燈具的標準、產品的認證和檢測等方面將會進一步細化和完善。