LED公共照明系统在渤海石油矿区的应用及节能效果分析

李保君

（渤海石油水电服务公司 天津 300452）

LED公共照明系统在渤海石油矿区的应用及节能效果分析

李保君

（渤海石油水电服务公司 天津 300452）

介绍渤海石油矿区公共照明系统在进行节能系统改造以后的成功应用和节能效果分析，通过与原有传统高压钠灯进行比较,不仅照度比以前有了一定的提升,节能效果更是十分明显。

LED节能灯；节电效益；绿色环保；可靠性

渤海石油矿区共有三个片区，都创建于上个世纪70年代末,公共照明系统都是传统的高压钠灯，随着渤海矿区的不断发展壮大和居民生活水平的日益提高，传统高压钠灯的维修工作量也越来越大，投入越来越高，每年仅维修费用约20万元，年耗电量约90×104kW·h，而且照度也达不到要求，所以迫切需要对渤海矿区公共照明系统进行节能技术改造，既能满足公共照明的需要，又能够达到节能环保的效果，提升居民的幸福指数。

1 LED灯节能原理及特点

1.1 LED灯节能原理

LED是英文light emittingdiode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，用银胶或白胶固化到支架上，然后用银线进行焊接，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。LED发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED灯发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。

LED运用冷光源，眩光小，无辐射，使用中不产生有害物质。LED日光灯节电高达70%以上，12W的LED日光灯光强相当于40W的日光灯管（用于镇流器和启辉器，36W的日光灯真正的耗电量为42W至44W）。LED日光灯寿命为普通灯管的10倍以上，几乎免维护，无须经常更换灯管、镇流器、启辉器。绿色环保的半导体电光源，光线柔和，光谱纯，有利于使用者的视力保护及身体健康。6000K的冷光源给人视觉上清凉的感受，人性化的照度差异设计，更有助于集中精神，提高效率。LED的环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，而且废弃物可回收，没有污染，不含汞元素，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。

1.2 LED节能灯特点

白光LED灯的能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4；寿命可达5×104h以上；发光效率高，多种色温可选，显色指数高，显色性好；固态封装，属于冷光源类型。方便运输和安装，不怕振动；LED技术正日新月异的在进步，它的发光效率愈来愈高；环保，没有汞的有害物质。LED灯泡的组装部件可以非常容易的拆装，不用厂家回收都可以通过其它人回收；配光技术使LED点光源扩展为面光源，增大发光面，消除眩光，升华视觉效果，消除视觉疲劳；透镜与灯罩一体化设计。透镜同时具备聚光与防护作用，避免了光的重复浪费，让产品更加简洁美观；大功率LED平面集群封装及散热器与灯座一体化设计。充分保障了LED散热要求及使用寿命，从根本上满足了LED灯具结构及造型的任意设计，极具LED灯具的鲜明特色；节能显著。采用超高亮大功率LED光源，配合高效率电源，比传统白炽灯节电80%以上，相同功率下亮度是白炽灯的10倍；超长寿命50,000 h以上，是传统钨丝灯的50倍以上。LED采用高可靠的先进封装工艺—共晶焊，充分保障LED的超长寿命；无频闪，纯直流工作，消除了传统光源频闪引起的视觉疲劳；绿色环保。不含铅、汞等污染元素，对环境没有任何污染；耐冲击，抗雷力强，无紫外线（UV）和红外线（IR）辐射。无灯丝及玻璃外壳，没有传统灯管碎裂问题，对人体无伤害、无辐射。低热电压下工作，安全可靠。表面温度≤60℃（环境温度Ta=25℃时）；宽电压范围，全球通用。85V～264VAC全电压范围恒流，保证寿命及亮度不受电压波动影响；采用PWM恒流技术，效率高，热量低，恒流精度高；降低线路损耗，对电网无污染。功率因数≥0.9，谐波失真≤20%，EMI符合全球指标，降低了供电线路的电能损耗和避免了对电网的高频干扰污染；通用标准灯头，可直接替换现有卤素灯、白炽灯、荧光灯。

2 技术改造方案

为在满足渤海石油矿区照明需求的基础上降低耗能要求，此次整体改造方案可概述为：将原有400W高压钠灯改造为140W LED灯，将原有250W高压钠灯改造为100WLED灯，原有150W高压钠灯改造为70WLED灯，原有100W高压钠灯改造为50W LED灯。改造后LED路灯参数如表1所示。

表1 改造后LED灯技术参数

3 节能效果分析

3.1 节能量测量方法

3.1.1 测量改造前后的路灯照度值，测量内容包括灯具垂直中心照度、灯具45°夹角及等高半径范围内的照度。

3.1.2 根据第一步确保改造后的照度值没有降低的前提下，采用以下计算公式作为年节能量的测量结果：

E=P*t △E=Ea-Eb

其中：E—电能（kW·h/a）；

P—运行功率（kW）；

Ea—改造前高压钠灯所耗电能（kW·h/a）；

Eb—改造后LED灯所耗电能（kW·h/a）；

t—运行时间，以每天运行10 h，每年运行365 d计算。

高压钠灯：P=1.23×P额

其中：P额—高压钠灯额定功率（kW）。

3.2 改造后节电效益分析

表2 改造前高压钠灯耗电统计

表3 改造后LED灯耗电统计

注：1.运行时间以10h/d，每年365天计算；

2.电费以0.8元/kW·h计算。

3.标煤这算按等价值计算，1度电=0.404 kgee。

综上两个表可以得出：

△E=Ea-Eb=93.27-30.90=62.37×104kW·h/a

在改造后节电率约为67%左右。

每年节电量约为62.37×104kW·h，折算成人民币每年节约电费约50万元。节能量约合251.98 tce，节能效果十分明显。

4 结语

LED路灯和传统高压钠灯光源相比，存在着光效高、节约能源、寿命长、维护成本低、显色性佳、无污染、绿色环保、安全性高等许多优点，但目前还有一些关键技术问题急需解决。《国家“十二五”科学和技术发展规划》出台，将半导体照明列为节能环保产业技术发展的重点，未来五年，将重点发展LED制备、光源系统集成、器件等自主关键技术。在这股强大力量推动下，LED路灯步子越走越快。希望在不远的将来，LED路灯以优异的表现更广泛应用于城市照明的建设中。

[1]城市道路照明设计标准 CJJ 45-2006[S].

[2]杨金焕,崔永强,等.太阳能LED路灯[J].1987(3):4-5.

[3]吴财福,张健轩,陈裕恺.太阳能光电能供电与照明系统综论[M].2版.

李保君，男，天津塘沽，大学本科，副经理，研究方向：节能环保产业。