LED节能灯具在体育领域的应用研究

刘 旭，窦廷军，阚海东，杨 辉，辜盈盈

（西南交通大学体育科学研究所，四川 成都 611756）

高校体育场馆、场地因不定期举办或承接大型的体育活动或者体育赛事等对灯光的要求极为严格，现目前体育场馆的照明沿用性能各方面比较稳定的传统光源金属卤化物灯作为场馆光源。但随着科技进步、LED照明行业的兴起以及国家在节能减排、推行绿色能源等相关政策的推出，传统的金属卤化物灯实际应用等将面临诸多挑战。通过对比发现，金属卤化灯有能耗大、散热多、效率低、产品离散性大、维护保养成本高及很难实施智能控制等问题正逐步被人们所认知。在未来各类型的体育场地设施，不论从材质的选择、场馆功能、体育照明上都将秉承节能减排的发展理念。对体育场馆和体育场地不仅需要功能齐备的设施，对照明更需要良好的照明环境（包括适合均匀的照度、量度以及理想的光色等），这样不仅满足大型体育赛事的举办、转播，还能满足国民健身的需要。因此，合理的照明系统将在体育场地正常使用中占有举足轻重的作用。随着照明行业的发展，传统的体育场馆照明无论在性能方面还是节能减排方面都已无法满足社会发展的需求。基于此，本文主要对LED照明设备应用于体育场馆、场地的实际应用进行探讨。

1 我国LED节能灯具照明产业发展相关政策

1.1 节能减排政策推动LED节能灯具的快速发展

2010年8月，国家发改委公布了《半导体照明节能产业发展意见》（以下简称《意见》）。《意见》提出，到2015年，半导体照明产业产值年均增长率在30%左右；产品市场占有率逐年提高，功能性照明达到20%左右，液晶背光源达到50%以上，景观装饰等产品市场占有率达到70%以上。进入2014年，我国发布了一系列节能环保政策，如科技部、工信部《关于印发2014—2015年节能减排科技专项行动方案的通知》《国务院办公厅关于印发2014—2015年节能减排低碳发展行动方案的通知》等，提出要实施节能技术改造工程，推广应用半导体照明等措施。2014年是全球“禁白”的第二个重要时间节点，部分国家“白炽灯禁限令”的执行进入实质性阶段，如2014年1月1日起，美国禁售40 W以上白炽灯；2014年10月1日起，中国禁止进口和销售60 W及以上的普通照明用白炽灯；巴西将对40 W白炽灯进行管制；俄罗斯、澳大利亚和韩国同样将限制白炽灯的使用。

1.2 LED节能灯具照明行业的政策推动

2014年国务院办公厅发布《关于能源发展战略行动计划（2014—2020年）的通知》。近2年政府对LED照明的支持相对减少，但2018年科技部已拨付28亿元启动先进电子材料重大专项，而先进电子材料重大专项中，第一要发展的还是半导体照明。2017年7月发改委等部门发布《半导体照明产业“十三五”发展规划》指出，到2020年，我国半导体照明关键技术不断突破，产品质量不断提高，产品结构不断优化，产品规模稳步扩大，产业集中度逐步集中，形成1家以上销售突破100亿元的LED照明企业，培育1～2个国际知名品牌，10个左右国内知名品牌等。

2 LED节能灯具与传统金卤灯对比及优势分析

2.1 LED节能灯具与传统金卤灯差异分析

LED节能灯具照明作为一种新的光源，其各方面的性能优势与传统的金卤灯有着显著的差异。通过对比分析看出（表1），LED灯在源工作电压、光源工作电流、同一灯具内光源数、灯具功率等各方面优于传统的金卤灯，而这些差异的出现将会对体育场馆以及体育运动场地的照明系统、照明管理等方面进行更进一步的突破和优化。这些差别将带来体育场馆照明运行、管理、实现革命性的变化。

2.2 LED节能灯具优势分析

2.2.1 使用寿命长 据相关测试数据得知，LED灯的寿命在理论上可以达到10年以上，而金卤灯的使用寿命约5 000h，平均使用不到1年就要进行更换。

2.2.2 坚固耐用 LED节能灯具晶片被完全地封装在环氧树脂里面。小巧的环氧树脂颗粒极难摔破，整个灯体也没有松动的部分；里面的晶片极难摔断，也少有热效应而可能挥发、熔断。这些特点使得

LED节能灯具很难损坏。

2.2.3 环保功能突出 相比传统的金卤灯而言，首先，LED节能灯具没有金属汞，不会出现灯具损坏后对环境或人产生伤害。其次，制造LED节能灯具的材料（环氧树脂）属于有机高分子化合物，具有不容易损坏、可再回收且不会对环境造成危害等优势。最后，LED节能灯具所产生的光一般都是散射，很少产生光污染。

3 LED节能灯具照明在体育领域的应用

3.1 LED节能灯具照明在大型体育场馆中的应用

体育照明的功能性要求很高，重大的体育赛事举办和电视转播都对体育场馆照明的要求很高。据中国建筑科学研究院建工质检中心对全国大量高级比赛场馆约1 000多例的照明方式、灯具安装高度、照明功率等进行分析得知，对大多数体育场馆来说，由于采用了高性能的光源、灯具产品，具有高效、环保、节能、长寿命等特点，加上高水平的照明设计，体育场馆灯光照明各项技术指标基本上都能达到JGJ 153《体育场馆照明设计及检测标准》规定的技术指标。 随着LED节能灯具照明产业的快速发展，LED节能灯具照明正逐渐应用于重大比赛的体育场馆照明，如国内外已有一批新建和改建的体育场馆采用了LED照明，特别是训练场馆，如我国的国家体育总局训练场馆、奥体中心训练场馆、工人体育场足球场、汕头大学体育场馆，以及美国的密歇根州立大学等多所大学的体育场馆都已采用了LED节能灯具照明；比赛场馆也在开始采用LED照明，如美国的NRG体育场、PNC体育馆、英国的切尔西足球场、法国的Ekinox体育馆等均采用了LED节能灯具照明 。预计在2022年冬奥会将会有更多的体育场馆采用LED节能灯具照明。

3.2 LED节能灯具照明在室外体育场地应用

随着LED节能灯具在训练场馆、2008年北京奥运会、世博会等大型体育场馆的推广应用，促使LED节能灯具照明正慢慢渗透于体育场馆、体育场地的应用，未来传统的体育照明灯具如传统的金属卤化物等将会被性能优越的LED节能灯具所取代。但当前，LED节能灯具照明并没有广泛应用于体育场地的照明。通过实地考察，类似学校体育场地、全民健身场地还再沿用传统的金属卤化物灯具，极少的学校或公共体育场地使用性能优越的LED节能灯具作为照明灯具。随着全民健身上升为国家战略，体育场地设施的修建以及国家倡导的节能减排政策制定、LED照明市场的逐步细分，体育场地照明行业将会细分出来，成为照明行业中未来发的领域之一。如何能在体育照明产品研发、技术革新、科研团队的建立等方面领先，将会奠定在体育照明行业当中的领军企业。

表1 LED节能灯具与金卤灯差异对比

表2 篮球副馆照明改造项目中2种灯具得单灯对比

4 LED节能灯具应用于体育场馆案例分析

以中山市体育馆的篮球副馆（ 训练馆）为例，通过将原来使用的1 000W金卤灯替换成为440W的LED节能灯具，灯的数量相同（12盏），位置等各方面的条件保持不变。以每日照明4h为时间标准，以此来比较2种灯具应用于体育场馆的经济性。

通过表2数据对比可知，LED节能灯具每盏灯具功率减少560W，与金卤灯相比较节约用电2.24kWh，全部LED节能灯具一年可节约9800kWh；从维护保养方面，LED节能灯具和金卤灯相比较，LED节能灯具维护保养的工作量和投入的经费明显少于金卤灯。金卤灯每6个月要进行1次检修，而LED节节能灯具从使用到现在超过24个月，从无检修。

5 展 望

随着全民健身不断开展在体育场地设施修建、功能设计等方面都倡导与环境协调发展，倡导节能减排使用新型材料应用于体育场地建设。其中，LED节节能灯具照明作为一种新型的照明光源其优越的性能在体育产地的照明当中的优势逐步凸显，而金卤灯具将会逐步被LED节能灯具所取代，今后LED节能灯具照明将被大面积地引入体育场馆照明中，同时对体育场地使用的LED节能灯具的标准、产品的认证和检测等方面将会进一步细化和完善。