李保君

（渤海石油水電服務(wù)公司 天津 300452）

LED公共照明系統(tǒng)在渤海石油礦區(qū)的應(yīng)用及節(jié)能效果分析

李保君

（渤海石油水電服務(wù)公司 天津 300452）

介紹渤海石油礦區(qū)公共照明系統(tǒng)在進(jìn)行節(jié)能系統(tǒng)改造以后的成功應(yīng)用和節(jié)能效果分析，通過與原有傳統(tǒng)高壓鈉燈進(jìn)行比較,不僅照度比以前有了一定的提升,節(jié)能效果更是十分明顯。

LED節(jié)能燈；節(jié)電效益；綠色環(huán)保；可靠性

渤海石油礦區(qū)共有三個(gè)片區(qū)，都創(chuàng)建于上個(gè)世紀(jì)70年代末,公共照明系統(tǒng)都是傳統(tǒng)的高壓鈉燈，隨著渤海礦區(qū)的不斷發(fā)展壯大和居民生活水平的日益提高，傳統(tǒng)高壓鈉燈的維修工作量也越來越大，投入越來越高，每年僅維修費(fèi)用約20萬元，年耗電量約90×104kW·h，而且照度也達(dá)不到要求，所以迫切需要對(duì)渤海礦區(qū)公共照明系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，既能滿足公共照明的需要，又能夠達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果，提升居民的幸福指數(shù)。

1 LED燈節(jié)能原理及特點(diǎn)

1.1 LED燈節(jié)能原理

LED是英文light emittingdiode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，用銀膠或白膠固化到支架上，然后用銀線進(jìn)行焊接，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。LED發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)P-N結(jié)。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED燈發(fā)光的原理。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。

LED運(yùn)用冷光源，眩光小，無輻射，使用中不產(chǎn)生有害物質(zhì)。LED日光燈節(jié)電高達(dá)70%以上，12W的LED日光燈光強(qiáng)相當(dāng)于40W的日光燈管（用于鎮(zhèn)流器和啟輝器，36W的日光燈真正的耗電量為42W至44W）。LED日光燈壽命為普通燈管的10倍以上，幾乎免維護(hù)，無須經(jīng)常更換燈管、鎮(zhèn)流器、啟輝器。綠色環(huán)保的半導(dǎo)體電光源，光線柔和，光譜純，有利于使用者的視力保護(hù)及身體健康。6000K的冷光源給人視覺上清涼的感受，人性化的照度差異設(shè)計(jì)，更有助于集中精神，提高效率。LED的環(huán)保效益更佳，光譜中沒有紫外線和紅外線，而且廢棄物可回收，沒有污染，不含汞元素，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源。

1.2 LED節(jié)能燈特點(diǎn)

白光LED燈的能耗僅為白熾燈的1/10，節(jié)能燈的1/4；壽命可達(dá)5×104h以上；發(fā)光效率高，多種色溫可選，顯色指數(shù)高，顯色性好；固態(tài)封裝，屬于冷光源類型。方便運(yùn)輸和安裝，不怕振動(dòng)；LED技術(shù)正日新月異的在進(jìn)步，它的發(fā)光效率愈來愈高；環(huán)保，沒有汞的有害物質(zhì)。LED燈泡的組裝部件可以非常容易的拆裝，不用廠家回收都可以通過其它人回收；配光技術(shù)使LED點(diǎn)光源擴(kuò)展為面光源，增大發(fā)光面，消除眩光，升華視覺效果，消除視覺疲勞；透鏡與燈罩一體化設(shè)計(jì)。透鏡同時(shí)具備聚光與防護(hù)作用，避免了光的重復(fù)浪費(fèi)，讓產(chǎn)品更加簡(jiǎn)潔美觀；大功率LED平面集群封裝及散熱器與燈座一體化設(shè)計(jì)。充分保障了LED散熱要求及使用壽命，從根本上滿足了LED燈具結(jié)構(gòu)及造型的任意設(shè)計(jì)，極具LED燈具的鮮明特色；節(jié)能顯著。采用超高亮大功率LED光源，配合高效率電源，比傳統(tǒng)白熾燈節(jié)電80%以上，相同功率下亮度是白熾燈的10倍；超長(zhǎng)壽命50,000 h以上，是傳統(tǒng)鎢絲燈的50倍以上。LED采用高可靠的先進(jìn)封裝工藝—共晶焊，充分保障LED的超長(zhǎng)壽命；無頻閃，純直流工作，消除了傳統(tǒng)光源頻閃引起的視覺疲勞；綠色環(huán)保。不含鉛、汞等污染元素，對(duì)環(huán)境沒有任何污染；耐沖擊，抗雷力強(qiáng)，無紫外線（UV）和紅外線（IR）輻射。無燈絲及玻璃外殼，沒有傳統(tǒng)燈管碎裂問題，對(duì)人體無傷害、無輻射。低熱電壓下工作，安全可靠。表面溫度≤60℃（環(huán)境溫度Ta=25℃時(shí)）；寬電壓范圍，全球通用。85V～264VAC全電壓范圍恒流，保證壽命及亮度不受電壓波動(dòng)影響；采用PWM恒流技術(shù)，效率高，熱量低，恒流精度高；降低線路損耗，對(duì)電網(wǎng)無污染。功率因數(shù)≥0.9，諧波失真≤20%，EMI符合全球指標(biāo)，降低了供電線路的電能損耗和避免了對(duì)電網(wǎng)的高頻干擾污染；通用標(biāo)準(zhǔn)燈頭，可直接替換現(xiàn)有鹵素?zé)?、白熾燈、熒光燈?/p>

2 技術(shù)改造方案

為在滿足渤海石油礦區(qū)照明需求的基礎(chǔ)上降低耗能要求，此次整體改造方案可概述為：將原有400W高壓鈉燈改造為140W LED燈，將原有250W高壓鈉燈改造為100WLED燈，原有150W高壓鈉燈改造為70WLED燈，原有100W高壓鈉燈改造為50W LED燈。改造后LED路燈參數(shù)如表1所示。

表1 改造后LED燈技術(shù)參數(shù)

3 節(jié)能效果分析

3.1 節(jié)能量測(cè)量方法

3.1.1 測(cè)量改造前后的路燈照度值，測(cè)量?jī)?nèi)容包括燈具垂直中心照度、燈具45°夾角及等高半徑范圍內(nèi)的照度。

3.1.2 根據(jù)第一步確保改造后的照度值沒有降低的前提下，采用以下計(jì)算公式作為年節(jié)能量的測(cè)量結(jié)果：

E=P*t △E=Ea-Eb

其中：E—電能（kW·h/a）；

P—運(yùn)行功率（kW）；

Ea—改造前高壓鈉燈所耗電能（kW·h/a）；

Eb—改造后LED燈所耗電能（kW·h/a）；

t—運(yùn)行時(shí)間，以每天運(yùn)行10 h，每年運(yùn)行365 d計(jì)算。

高壓鈉燈：P=1.23×P額

其中：P額—高壓鈉燈額定功率（kW）。

3.2 改造后節(jié)電效益分析

表2 改造前高壓鈉燈耗電統(tǒng)計(jì)

表3 改造后LED燈耗電統(tǒng)計(jì)

注：1.運(yùn)行時(shí)間以10h/d，每年365天計(jì)算；

2.電費(fèi)以0.8元/kW·h計(jì)算。

3.標(biāo)煤這算按等價(jià)值計(jì)算，1度電=0.404 kgee。

綜上兩個(gè)表可以得出：

△E=Ea-Eb=93.27-30.90=62.37×104kW·h/a

在改造后節(jié)電率約為67%左右。

每年節(jié)電量約為62.37×104kW·h，折算成人民幣每年節(jié)約電費(fèi)約50萬元。節(jié)能量約合251.98 tce，節(jié)能效果十分明顯。

4 結(jié)語

LED路燈和傳統(tǒng)高壓鈉燈光源相比，存在著光效高、節(jié)約能源、壽命長(zhǎng)、維護(hù)成本低、顯色性佳、無污染、綠色環(huán)保、安全性高等許多優(yōu)點(diǎn)，但目前還有一些關(guān)鍵技術(shù)問題急需解決。《國(guó)家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》出臺(tái)，將半導(dǎo)體照明列為節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，未來五年，將重點(diǎn)發(fā)展LED制備、光源系統(tǒng)集成、器件等自主關(guān)鍵技術(shù)。在這股強(qiáng)大力量推動(dòng)下，LED路燈步子越走越快。希望在不遠(yuǎn)的將來，LED路燈以優(yōu)異的表現(xiàn)更廣泛應(yīng)用于城市照明的建設(shè)中。

[1]城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) CJJ 45-2006[S].

[2]楊金煥,崔永強(qiáng),等.太陽能LED路燈[J].1987(3):4-5.

[3]吳財(cái)福,張健軒,陳裕愷.太陽能光電能供電與照明系統(tǒng)綜論[M].2版.

李保君，男，天津塘沽，大學(xué)本科，副經(jīng)理，研究方向：節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)。