LED照明系统在飞机上的应用

LED照明系统在飞机上的应用

近年来，全球的航空运输市场一片繁荣，各大机场均在不断刷新客运吞吐量。但与此同时，各航空公司之间的竞争也在不断加剧，舒适性逐渐成为了乘客选择航空公司的一个重要标准。尽管机上餐食也可以稍微减轻乘客旅途中的不适，但在利润空间被不断挤压的情况下，航空公司必须采用其他创新性手段才能提高其品牌竞争力，才能够争取到更多的乘客。

客舱照明系统正是其中的手段之一。心理学研究表明颜色能够影响人的心理状态，医院利用这一理论做了大量的努力，如通过调整室内灯光和墙漆的颜色灯帮助病人康复。同样，一些航空公司也开始尝试在客舱中引入柔和的橘黄色和落日红色帮助乘客进入睡眠状态。

但在十年前，几乎所有的客机旅客都只能通过头顶上方的荧光灯和卤素阅读灯进行照明(这些照明方式现在仍然非常普遍)，乘客仅能够选择明亮、暗淡或关闭三种状态。在这样的照明条件下，乘客的整个飞行过程不是倘若处于昏暗的夜间军事飞行中，就是仿佛置身于炫亮的工作隔间中。

后来随着照明技术的进步，发光二极管(LED)提供了另一种选择。制造商通过将红、绿、蓝这3种灯管芯组合在一起，能够生产出任何颜色、亮度可调的LED灯。与荧光灯和白炽灯只能发出向各个方向漫射的光不同，LED灯的光线具有很强的方向性，因而能够作为直射光源。此外，LED灯发光的原理是直接由电能转化为光能，在能量转换的过程中损失较少，因而也非常节能。

更重要的是，LED灯还拥有很好的稳定性，尽管无法给出其故障前可正常工作时长的精确数值，但可肯定的是LED灯的寿命是普通荧光灯寿命的30倍或甚至更长。飞机客舱内饰制造商B/E Aerospace公司表示，许多LED灯组件的寿命比飞机本身还要长，其使用寿命甚至能够达到数万小时。

LED照明系统已成为内饰改装的主流方向

最早使用全LED照明的客机是日本全日航空公司于2011年投入运营的一架波音787飞机。尽管空客A320neo、波音737MAX、波音777X等第四代机型将全部采用LED照明系统，但现有机队在进行客舱内饰改装时大多数都会选择在现有传统照明系统的基础上加装部分LED灯。但也有一些区域的LED加改装需求并不那么强烈，因为这些区域使用低电压服务灯的频率极低，并不值得耗费额外成本完成LED灯改装。例如，厨房照明灯主要用于为工作台提供照明，以及具备能将灯光调暗便于夜间作业的功能。因此，虽然为新飞机安装LED厨房照明灯可以相应地减少其维护工作，但却没有必要专门将飞机现有的传统厨房照明灯改装为LED 灯。但关乎飞行安全的驾驶舱照明则不一样。驾驶舱照明系统要为飞行员提供良好的视觉环境，不仅需要具备夜视照明的功能，还需要为地图、图表等提供定向照明。而LED灯不仅可完美胜任上述工作，还能够满足逆光照明等需求。

令客舱内饰设计符合美学标准已成为了决定内饰改装方向的优先考虑原则。目前内饰改装的主流方向是打造优雅的过道和明亮的舱顶，使飞机客舱看起来更宽敞，并且客舱照明的色温还可随着一天中的时间变化

而不断改变。尽管不在客舱中加装LED系统也能实现大多数上述功能，但在LED系统中，只需通过简单操作控制板便可完成所有功能。

照明系统的选型需经过航空公司的批准，完成一些通用标准的申请即可。但在对使用荧光灯和卤素灯的飞机进行任何LED相关的改装工作之前，均需要获得补充型号合格证(STC)。即使照明系统供应商拥有自己的取证团队，申请 STC证书仍是整个改装升级过程中最耗时的工作。

灯光颜色的一致性是主要挑战

针对使用传统照明设备的飞机，B/E公司推出了照明解决方案eFIT，该项目可为航空公司提供全白光LED照明，以及在白光基色上增加一种强调色的LED照明系统。此外，B/E公司还推出了一款Tapestry产品，可以为客户提供全彩色的LED系统解决方案。Tapestry产品采用了一款比波音737、波音757、波音767、波音777飞机的原配荧光灯亮度还高15%的LED系统，平均故障间隔时间(MTBF)长达6万小时。该产品允许航空公司在客舱中采用全情景照明系统，并可在客舱照明系统的设计中重点突出其品牌特色。

在Tapestry及同类产品中，采用的均为红、绿、蓝三色的LED灯条。由于LED的灯光强度会随着时间推移而减弱，而且制造商无法保证所生产出来的每个二极管的质量性能完全一样，因此如何保证LED灯光颜色的一致性是照明系统供应商所面临一个巨大挑战。B/E公司目前主要是通过颜色管理系统确保LED灯光颜色的一致性，较十年前已取得了很大进展，其Tapestry产品中就包含针对过热和老化的颜色补偿系统。

另一家美国的专业照明公司肖特集团(Schott)，之前主要提供LED照明条解决方案，但目前将主要精力集中于为飞机整个客舱提供解决方案HelioJet。HelioJet是一款已经获得专利批准的新型LED系统，肖特集团认为，情景照明系统意味着需要将多种颜色的灯光混合在一起，但若仅通过混合安装简单的红、绿、蓝LED灯条，无法在客舱中获得均匀一致的灯光效果，航空公司客户也不会对此感到满意。

肖特集团正与汉莎技术共同合作开发的HelioJet系统采用两只

LED(白色光或者红、绿、蓝光)组成的玻璃管替代目前的LED灯条，这两只LED分别位于玻璃管两端，光线通过光纤以合适的角度传播并均匀的混合在一起，再利用传感器检测光颜色是否一致，并根据检测反馈结果驱动LED芯片对光的颜色进行调整。肖特集团表示，该公司已经可以将不同制造商生产的LED灯管组合在一起，调制出指定颜色的光线。

采用LED灯条的照明系统每米客舱长度就需要使用100只LED灯管，HelioJet系统却只需4只，这也是HelioJet所具备的明显优势。若使用传统LED灯条作为照明系统，宽体飞机的客舱需要的LED灯光为11000只左右，窄体飞机的客舱需要4000只左右。如果任何一支LED灯管出现了故障需要进行更换，制造商首先需要对其LED灯管备件按照累计工作时长和制造标准进行分类，从中挑选出与故障灯管状态一致的更换件，才能够保证灯光的一致性，不得不说这是一件非常繁琐且复杂的任务。

未来LED的改进方向

从荧光灯到LED灯的跨越不得不说是照明系统的一大进步，但在未来十年内可能不会再出现类似的跨越性变革，而应该是LED照明系统逐渐