LED绿色照明节能浅析

LED绿色照明节能浅析
青岛前湾集装箱码头有限责任公司吕向东
摘要：本文对在集装箱场桥大车灯上推广LED灯替换高压钠灯进行节能分析，将LED灯与高压钠灯的技术参数、节能效果、经济投入和经济收益等方面进行较为全面的测算对比分析，提出了使用150W LED 灯替换原来的400W高压钠灯照明的方案，从而实现节能、减排、省资、环保的目的。

关键词：绿色照明；LED灯；高压钠灯；节能
一、引言
“绿色照明”是国外照明领域在上世纪80年代末提出的新概念，我国“绿色照明工程”的实施始于1996年。

实现这一计划的重要步骤就是要发展和推广高效、节能照明器具，节约照明用电，减少环境及光污染，建立一个优质高效、经济舒适、安全可靠、有益环境的照明系统。

本文通过对集装箱场桥大车照明灯具改造的节能效果、经济收支等综合效应进行测算分析，认为在场桥上推广LED节能灯替代部分高压钠灯，推广“绿色照明”,不仅可同样提供符合司机视觉要求的照明条件，还能降低电能消耗，达到环保、节能减排的目的。

使用结果表明,综合效应较为显著。

二、我司目前场桥照明现状
目前我司在用场桥主要采用高压钠灯作为工作照明。

每台轮胎吊安装16套400W高压钠灯，其中大梁灯共8套，两侧每边4套，照明高度为22米；小车灯共4套，前后各2套，照明高度为20米；大车灯共4套，左右两侧各2套，照明高度为5米。

根据设备实际运行统计测算，每台场桥平均每天要有8-10小时的照明时间，每年平均每台场桥作业天数为189天左右。

这样，每台场桥平均每年照明耗电约为：
*16套*8小时*189天=10886度
注：高压钠灯(400W) 镇流器、触发器等（约50W），共计。

按照每个夜班平均使用场桥90台计算，全年我公司场桥照明用电近100万度(10886*90=979740度)，占全年轮胎吊作业总耗电的%，照明耗电量数字十分可观，节能潜力较大。

三、高压钠灯与LED灯的比较
1、性能比较
1）、高压钠灯是一种由钠蒸气放电而发光，灯内钠蒸气的分压强达到104Pa的高压气体放电灯，是高强度气体放电灯中光效最高的一种，可达到每瓦120流明，是高压汞灯的倍，白炽灯的8—10倍。

而且，高压钠灯的特性稳定，光通维持性好，高压钠灯使用时发出金白色光，它具有发光效率高、透雾能力强和不诱虫等优点。

缺点是耗能大，色温低，光线偏暗，长时间在这种环境下工作，容易产生疲劳。

其显色性差，启动时间长。

功率因数低，寿命短，一般为1万小时左右，维护费用高。

2）、LED发光原理是发光二极管利用二极管内电子与空隙结合过程中能量转换产生光的输出。

LED 灯是一种“绿色光源”。

是直流驱动，没有频闪；没有红外和紫外的成分，没有辐射污染，显色性高并且具有很强的发光方向性；调光性能好，色温变化时不会产生视觉误差；冷光源发热量低，可以安全触摸。

它既能提供令人舒适的光照空间，又能很好地满足人的生理健康需求，是保护视力并且环保的健康光源。

从环境方面考虑，LED灯具发光效率高，不含汞、钠有害元素，不会对环境造成污染，是更符合绿色照明的产品，具有良好的社会效应。

2
光通量15000lm 48000lm
色温5000-6500K <2000K
显色性大于80 20左右
光效90-120 100-130
灯具效率>90% 40%左右
寿命平均50000小时10000小时
启动时间<1秒>5分钟
价格3300元1650元
3、照明效果比较
1）、从发光效率来讲，高压纳灯可以到120lm/w，而LED现在来看可以到100lm/w.虽然从光效上讲，LED灯不如高压纳灯，但可以通过二次光学进行改善，光学均匀度可以远好于现在的高压纳灯。

2）、钠灯的灯泡结构决定了灯具的光源利用率低，仅有40%左右。

灯管的发光角度为360°大部分必须通过反射器反射后才能照射到指定区域。

LED灯具光源利用率高，约为90%，LED二极管发光角度同灯具的发光角度可保持一致，因此灯具大部分的光是直接照射到指定区域，只有很少一部分是通过反射，因此光源利用率高。

3）、高压钠灯灯泡启动时间长，再次启动时需要有一定的时间间隔。

高压钠灯在通电5～10分钟左右的时间，才能达到正常的亮度，再次启动的时间间隔一般要大于5分钟。

LED灯不存在启动延时问题，可随时接通，随时工作，能够非常方便地实现智能化节能控制。

4）、钠灯由于灯亮时与灯灭时的温度差异很大，若灯体不带呼吸系统时，反射器容易被有害气体腐蚀而产生较大光损。

LED灯具不需要加装呼吸系统。

5）、高压钠灯发光颜色为黄色，色温及显像指数都比较低。

太阳光显像指数为100，高压钠灯的显像指数为20左右（黄光）。

LED节能灯的色温可以在4000-7000K之间灵活选择，显像指数最可达80以上，灯具发光颜色更接近于自然光。

所以从人体感觉上，LED灯要远好于高压纳灯。

结合上述对比，对我司轮胎吊的照明情况进行综合分析后认为，场桥的大梁灯安装高度为22米，偏黄色光的钠灯，对在轮胎吊司机室看地面箱子的状况，目前效果比LED灯略优，特别是对有雾、多尘的空气条件下，钠灯较有优势，相对的LED灯射程短,在较高高度下工作,灯光就显的暗。

但对于大车灯，由于其安装高度在离地5米的位置，完全可用LED灯替代高压钠灯进行照明,我们使用150WLED灯进行照明实验，发现LED的显色性优于钠灯，在分辨路面的状况上更清晰，人体感觉更舒适。

因此，对于轮胎吊大车灯，完全可以使用150WLED灯来替代400W的高压钠灯。

下图为三种光源的显色性对比图片。

经使用对比，150WLED灯完全符合司机视觉要求的照明条件，而且提供了令人舒适的光照空间。

白天 150WLED灯下 400W高压钠灯下
四、场桥大车灯使用150WLED替代高压钠灯的节能效益分析
1、经济性分析
根据2008年--2010年我司高压钠灯材料消耗统计分析，场桥的高压钠灯灯管消耗较多，每套高压钠灯的灯管平均更换周期为1年1个（灯管为60元/个），其他消耗的元器件如触发器、瓷钠灯口、镇流器、快速插头等维护费用，平均每年每套钠灯约消耗300元。

具体数据对比见下表：
LED灯与高压钠灯经济性比较
使用150WLED灯替代400W的高压钠灯，虽然在初始投资时投入较大，LED灯价格是钠灯的两倍；但高压钠灯的营运成本(电费)是LED灯的(5521÷1840=3)三倍。

由上表看出，LED灯替代传统高压钠灯在光源成本上不占优势，但是营运成本节省可观,使用后节省的电费就是收益。

按照每套LED灯的使用寿命为6年计算，在每个寿命周期内，投资回收期为2年左右，其余四年节省的电费为实际节能收益。

据此测算，我司场桥的大车灯使用150W LED灯后, 每台场桥平均每年照明耗电约为：*4套*8小时*189天=度。

而使用高压钠灯平均每年照明耗电约为：
*4套*8小时*189天=度。

使用150W LED灯后，每台场桥每年可节电度,节能66%。

目前，我司在用场桥共计107台，仅在场桥大车灯上推广LED灯一项，每年即可节约350960元，节能效果显著。

(1840+240+1200)*107台=350960元
注: 1840元为每台场桥节省的电费,240元为每台场桥节省的灯管维护费, 1200元为每台场桥节省的灯具维护费.
2、安全性分析。

高压钠灯由触发器、镇流器、快速插头、灯口、灯管5部分组成，故障点多，损坏频率高，且故障后容易导致照明回路电源跳闸，影响整车的照明，现场作业中此类故障几乎每天都会出现。

同时，高压钠灯总成固定于大梁底部或司机室底部，灯具重量约在8.5KG，灯杆长度1.5米，拆、装均十分困难、危险，维修时工作强度和危险性都较大。

因此，使用LED灯替代高压钠灯后，不仅维修频率降低，同时提高了维修工作及维修人员的安全性。

随着LED灯技术的快速发展，我们将逐步替换场桥的小车灯、大梁灯，这也将会为我们带来更大的节能、减排、省资、环保效益。

五、结束语
创造舒适的照明环境，不仅有利于人体的健康，而且有利于工作效率的提高。

我们要设法提高光源的质量，使照明工程沿着环保、节能、舒适的方向发展。

高压钠灯已经经过了几十年的发展，性能提升空间较小，如果出现在照明方面性能和性价比优于高压钠灯的光源，那么高压钠灯会逐渐失去其在照明领域的优势。

LED照明是一项正在发展的技术，其光效在不断的提高、成本不断下降，尽管目前LED
灯还存在很多问题，但其相关技术发展很快，将在道路场地照明中成为一种优质、高效的新型光源，对人类环境的保护，资源的节约等，具有巨大的社会效应。

在集装箱场桥上使用LED灯替代高压钠灯可以使我们达到推广清洁能源，实现“绿色照明”，降低电能消耗，达到环保、省资、节能减排的目的，值得在其他同类设备中大力推广使用。

参考文献
[1]周正兵.LED隧道灯如何实现节能80%[J].交通建设与管理，2008（4）.79-82.
[2]王霞.LED照明亮度智能无级控制系统在城市中的应用[J].交通科技，2009（1）92-94.
[3]交通部“公路隧道（群）安全与节能技术研究”。