LED灯具在海洋平台照明系统中的应用
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【关键词】海洋平台；照明系统；LED 技术；节能
0 引言
目 前 ，LED 最 大 的 应 用 是 作 为 显 示 屏 与 背 光 ，占 比 达 44%，照 明 居次占 12%。 从技术发展状况分析，日本仍居白光 LED 的领导者，美 国 Cree 及 Lumileds 紧 追 其 后 ， 实 验 室 的 白 光 LED 发 光 效 率 已 达 165Lm/W，市 场 上 产 品 也 超 过 100Lm/W。 除 了 已 知 的 直 流 LED，交 流 LED 亦是最先进的技术，白光交流 LED 发光效率也有 85Lm/W[1]。
科技信息
○科教前沿○
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
2012 年 第 33 期
LED 灯具在海洋平台照明系统中的应用探讨
张 旭 1 董书发 2 陈 维 2 （中国石油大学〈华东〉 山东 青岛 266555；海洋石油工程〈青岛〉有限公司 山东 青岛 266520）
【摘 要】随着照明技术发展，LED 灯具已广泛应用于生产、生活中的各个方面。本文介绍了海洋石油平台中照明系统的特点、分类、常用照 明灯具如荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯的工作原理；然后，分析了 LED 的技术特点及 LED 灯具性能参数；最后，给出了 LED 灯具在海洋平 台照明系统中应用场合。
白炽灯将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电 光源。 自 1879 年，美国的 T.A.爱迪生制成了碳化纤维（即碳丝）白炽灯 以来，经过人们对灯丝材料、灯丝结构、充填气体的不断改进，白炽灯 的发光效率也相应提高。 适用于需要调光、要求显色性高、迅速点燃、 频繁开关及需要避免对测试设备产生高频干扰的地方和屏蔽室等。因 它体积较小，并可制成各种功率的规格，同时易于控光、没有附件、光 色宜人等，被广泛应用。 1.2.2 荧光灯
好
较小
较小
好
耐震性能
较差
较好
好
好
好
附件的配置
镇流器，
镇流器，
无
镇流器
驱动电路
启动器
触发器
使用场所
广泛用于 各种室内
外场所
广泛用于 各种室内
外场所
适用于室 外甲板和 操作区域
适用于室 外甲板和 操作区域
可用于各 种室内外
场所
布置，保护光源不受外力损伤。 海洋平台的工作环境比陆地上恶劣，对 灯具的结构和形式有着更高的要求，常用的灯具类型及性能如表 1 所 示。 1.2.1 白炽灯
启动稳定时间
瞬时
1-33min 4-8min 4-8min
瞬时
再启动的时间
瞬时
瞬时 10-20min 0-15min
瞬时
功率因素
1
0.33-0.7 0.44
0.4-0.9 0.8-0.9
电压波动范围
±5%
±5%
±5%
±15%
频闪效应
无wenku.baidu.com
有
有
有
无
电压变化对光通
大
较大
大
较大
小
量的影响
温度变化对光通 小
量的影响
1 海洋平台照明系统
1.1 照明系统的分类 海洋平台照明按功能和作用可分为照明和信号两部分[2]。 照明系
统的安全运行，关系到平台生产作业的安全、质量、效率，在夜间或光 线不足甚至无法采光的情况下，为平台设施设备的正常生产和海上作 业人员的正常生活提供良好的照明条件。此部分供电就是常说的正常 照明系统，正常照明系统的电源由主发电机的正常电力系统提供。
荧光灯是一种管状发光体，两端有钨丝电极，管内充有低压汞蒸 气及少量惰性气体，管子内壁涂有荧光粉。 当灯丝通电预热后，启辉器 断开镇流器，产生反电势使灯管两电极间被击穿发电，汞原子在电离 过程中被激发出来紫外线照到荧光粉就发出看见光。荧光灯要求供电 电压的波动范围为正负 10%，如果供电电压过高或过低的话都会影响 荧光灯的使用寿命。 管壁涂以不同成分的荧光粉可得到不同的光色， 通常分为日光色、冷光色和暖光色。 海洋平台常用的荧光灯按启动方 式通常可分为起辉器启动方式和手动两种方式， 前者主要用于篷顶 灯、壁灯和舱顶灯等，后者主要用于台灯和床头灯。 1.2.3 高压钠灯
金属卤化物灯是在放电管内除了充有汞及惰性气体外，还含有一 种或多种金属卤化物，如：碘化钠等。 当接通电源时，各种金属原子被 激发放电，使光效和显色性能大大提高。 金属卤化物灯的尺寸小功率 大，抗电压波动的稳定性较好。 发光原理为：靠金属卤化物的循环作 用，不断向电弧提供相应的金属蒸气、金属原子在电弧中受电弧激发 而辐射该金属所具有的特征光谱线。 选择不同的金属卤化物，并控制 它们的比例可制成不同光色的金属卤化物灯。
在主电源失电的情况下，为保证人员的安全和应急状态下的行动 安全，要求能够持续照明，照度要求不一定很高，但在关键的部位和逃 生通道不能存在黑暗 死角，这就是通常所说的应急照明系统。 在正常 工况下，应急照明系统的电源通过母联开关由正常电力系统提供。 当 正常电力系统发生故障或由于某种原因中断时，由应急发电机或蓄电 池提供电力。 1.2 海洋平台常用照明灯具
灯具的主要作用是固定光源，将光源的光线按照需要的方向进行
表 1 常用光源的性能比较表
名称
金属卤化
白炽灯 荧光灯 高压钠灯
LED
物灯
发光效率，Lm/W 7-19
25-67 90-100 60-80
30-50
使用寿命，h
1000 2000-3000 3000
2000
5000
显色指数，%
95
75
23
80
85
随着科学技术的发展，人们对能源的危机的认识，节能已成为全 社会、全人类所关心的话题。 照明系统是海洋平台供电系统的重要组 成部分，设计优化灯具布局，选择合适的灯具类型，可以保证平台工作 人员在光线不足的情况下能够正常作业。 目前，国内平台照明系统中 采用的灯具主要有荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯、低压钠灯等传统 光源， 而在某些场合用 LED 灯具替代荧光灯， 可达到设计照度的要 求。
高压钠灯是在放电管内除了充有汞及惰性气体外，加入了过量的 钠。 由于钠在可见光范围内比汞具有较高的辐射效率，高压钠灯的发 光效率约为高压汞灯的两倍，显色性也较好。 高压钠灯由点亮到稳定 工 作 约 4-8min，当 电 源 中 断 灯 熄 灭 后 ，即 使 立 即 回 复 供 电 ，灯 也 不 能 立即点燃，待金属片冷却并闭合时，才能再次启动，约 10-20min。 1.2.4 金属卤化物灯
0 引言
目 前 ，LED 最 大 的 应 用 是 作 为 显 示 屏 与 背 光 ，占 比 达 44%，照 明 居次占 12%。 从技术发展状况分析，日本仍居白光 LED 的领导者，美 国 Cree 及 Lumileds 紧 追 其 后 ， 实 验 室 的 白 光 LED 发 光 效 率 已 达 165Lm/W，市 场 上 产 品 也 超 过 100Lm/W。 除 了 已 知 的 直 流 LED，交 流 LED 亦是最先进的技术，白光交流 LED 发光效率也有 85Lm/W[1]。
科技信息
○科教前沿○
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
2012 年 第 33 期
LED 灯具在海洋平台照明系统中的应用探讨
张 旭 1 董书发 2 陈 维 2 （中国石油大学〈华东〉 山东 青岛 266555；海洋石油工程〈青岛〉有限公司 山东 青岛 266520）
【摘 要】随着照明技术发展，LED 灯具已广泛应用于生产、生活中的各个方面。本文介绍了海洋石油平台中照明系统的特点、分类、常用照 明灯具如荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯的工作原理；然后，分析了 LED 的技术特点及 LED 灯具性能参数；最后，给出了 LED 灯具在海洋平 台照明系统中应用场合。
白炽灯将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电 光源。 自 1879 年，美国的 T.A.爱迪生制成了碳化纤维（即碳丝）白炽灯 以来，经过人们对灯丝材料、灯丝结构、充填气体的不断改进，白炽灯 的发光效率也相应提高。 适用于需要调光、要求显色性高、迅速点燃、 频繁开关及需要避免对测试设备产生高频干扰的地方和屏蔽室等。因 它体积较小，并可制成各种功率的规格，同时易于控光、没有附件、光 色宜人等，被广泛应用。 1.2.2 荧光灯
好
较小
较小
好
耐震性能
较差
较好
好
好
好
附件的配置
镇流器，
镇流器，
无
镇流器
驱动电路
启动器
触发器
使用场所
广泛用于 各种室内
外场所
广泛用于 各种室内
外场所
适用于室 外甲板和 操作区域
适用于室 外甲板和 操作区域
可用于各 种室内外
场所
布置，保护光源不受外力损伤。 海洋平台的工作环境比陆地上恶劣，对 灯具的结构和形式有着更高的要求，常用的灯具类型及性能如表 1 所 示。 1.2.1 白炽灯
启动稳定时间
瞬时
1-33min 4-8min 4-8min
瞬时
再启动的时间
瞬时
瞬时 10-20min 0-15min
瞬时
功率因素
1
0.33-0.7 0.44
0.4-0.9 0.8-0.9
电压波动范围
±5%
±5%
±5%
±15%
频闪效应
无wenku.baidu.com
有
有
有
无
电压变化对光通
大
较大
大
较大
小
量的影响
温度变化对光通 小
量的影响
1 海洋平台照明系统
1.1 照明系统的分类 海洋平台照明按功能和作用可分为照明和信号两部分[2]。 照明系
统的安全运行，关系到平台生产作业的安全、质量、效率，在夜间或光 线不足甚至无法采光的情况下，为平台设施设备的正常生产和海上作 业人员的正常生活提供良好的照明条件。此部分供电就是常说的正常 照明系统，正常照明系统的电源由主发电机的正常电力系统提供。
荧光灯是一种管状发光体，两端有钨丝电极，管内充有低压汞蒸 气及少量惰性气体，管子内壁涂有荧光粉。 当灯丝通电预热后，启辉器 断开镇流器，产生反电势使灯管两电极间被击穿发电，汞原子在电离 过程中被激发出来紫外线照到荧光粉就发出看见光。荧光灯要求供电 电压的波动范围为正负 10%，如果供电电压过高或过低的话都会影响 荧光灯的使用寿命。 管壁涂以不同成分的荧光粉可得到不同的光色， 通常分为日光色、冷光色和暖光色。 海洋平台常用的荧光灯按启动方 式通常可分为起辉器启动方式和手动两种方式， 前者主要用于篷顶 灯、壁灯和舱顶灯等，后者主要用于台灯和床头灯。 1.2.3 高压钠灯
金属卤化物灯是在放电管内除了充有汞及惰性气体外，还含有一 种或多种金属卤化物，如：碘化钠等。 当接通电源时，各种金属原子被 激发放电，使光效和显色性能大大提高。 金属卤化物灯的尺寸小功率 大，抗电压波动的稳定性较好。 发光原理为：靠金属卤化物的循环作 用，不断向电弧提供相应的金属蒸气、金属原子在电弧中受电弧激发 而辐射该金属所具有的特征光谱线。 选择不同的金属卤化物，并控制 它们的比例可制成不同光色的金属卤化物灯。
在主电源失电的情况下，为保证人员的安全和应急状态下的行动 安全，要求能够持续照明，照度要求不一定很高，但在关键的部位和逃 生通道不能存在黑暗 死角，这就是通常所说的应急照明系统。 在正常 工况下，应急照明系统的电源通过母联开关由正常电力系统提供。 当 正常电力系统发生故障或由于某种原因中断时，由应急发电机或蓄电 池提供电力。 1.2 海洋平台常用照明灯具
灯具的主要作用是固定光源，将光源的光线按照需要的方向进行
表 1 常用光源的性能比较表
名称
金属卤化
白炽灯 荧光灯 高压钠灯
LED
物灯
发光效率，Lm/W 7-19
25-67 90-100 60-80
30-50
使用寿命，h
1000 2000-3000 3000
2000
5000
显色指数，%
95
75
23
80
85
随着科学技术的发展，人们对能源的危机的认识，节能已成为全 社会、全人类所关心的话题。 照明系统是海洋平台供电系统的重要组 成部分，设计优化灯具布局，选择合适的灯具类型，可以保证平台工作 人员在光线不足的情况下能够正常作业。 目前，国内平台照明系统中 采用的灯具主要有荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯、低压钠灯等传统 光源， 而在某些场合用 LED 灯具替代荧光灯， 可达到设计照度的要 求。
高压钠灯是在放电管内除了充有汞及惰性气体外，加入了过量的 钠。 由于钠在可见光范围内比汞具有较高的辐射效率，高压钠灯的发 光效率约为高压汞灯的两倍，显色性也较好。 高压钠灯由点亮到稳定 工 作 约 4-8min，当 电 源 中 断 灯 熄 灭 后 ，即 使 立 即 回 复 供 电 ，灯 也 不 能 立即点燃，待金属片冷却并闭合时，才能再次启动，约 10-20min。 1.2.4 金属卤化物灯