LED光源在漳州港照明中的应用探讨.pdf

科技与质量 Science and technology and quality 131质量管理 【文章摘要】 现今中国港口业发展遭遇瓶颈， 向 现代物流服务体系转型， 其内部精细 化管控、 有效的创新才是生存和发展 的关键， 更是港口业持续壮大的唯一 出路。 漳州港利用 LED 光源在照明的 实际应用取得了创新成果， 具有实用 性、 经济性和先进性。 保证海洋运输业 的安全性和可靠性， 从而促进海洋经 济的快速发展是港口码头工程建设工 程单位的重要任务。 【关键词】 瓶颈 ； 创新 ； LED 光源 ； 应用探讨 1 导言 码头与港口是一个国家运输网络中 水路运输的枢纽， 近年来已经由原来的交 通枢纽发展为全球资源配置网络中的枢 纽 . 目前， 大部分码头仍然使用较为落后的 照明产品， 如高压钠灯、 高压汞灯和金卤灯 等。 这些灯的共同特点是光效低、 能耗大、 功率因数低， 显色性极差， 启动慢， 频闪严 重， 采购成本低但运行成本极高。 而这在消 耗大量电能的同时也给码头与港口造成了 巨大的电费开支。 使得整个照明线路电流 过大， 温度过高， 加快了线路的老化。 现在 许多码头使用的高压钠灯不适用于港口码 头的照明。 随着港口码头建设规模的不断 扩大， 港口码头高杆灯应用也随着增加。 本 文通过对 LED 照明特点的介绍， 结合港口 照明的实际情况， 探讨 LED 照明在港口码 头的应用， 以达到更好的节能效果。 2 港口照明的现状 随着国家节能减排力度的加大， 港口 的节能减排压力不断增加， 其中， 港口照明 就是一个重要的方面。 据统计， 照明能耗 是除港口装卸设备之外， 数量最多、 能耗最 大的用电设施。 目前港口照明普遍采用高 压钠灯， 存在启动慢、 能耗大、 温升高、 噪音 大、 可见光转化效率低、 使用寿命较短等缺 点。 因此， 各码头纷纷尝试各种节能技术， 并且采用绿色照明光源代替传统的高压钠 灯， 目前， 低能耗的绿色照明光源较多， 其 中 LED 照明的优点较为突出， 节能明显， 适用于港口大功率照明的应用。 3 LED 照明优势分析 在全球能源短缺的背景下， 节约能源 是我们未来面临的重要问题， 在照明领域， LED 光源的应用正吸引着世人的目光。 LED 被称为第四代照明光源或绿色光源， 相较传统照明具有节能、 长寿命、 环保等优 势， 理论上白光 LED 的能耗仅为白炽灯的 1/10。 下面主要对 LED 光源在港口照明的 几个主要应用问题与广泛应用的高压钠灯 LED 光源在漳州港照明中的 应用探讨 沈东成 漳州招商局码头有限公司 福建 363122 进行比较分析。 3.1 能效分析 目前， 不同功率的 LED 灯管大多采用 1W 左右的 LED 管组成， 其光效差别不大， 通常大功率 LED 目前普遍在 90-1101m/ W( 流明 / 瓦 )。 高压钠灯在不同功率时， 光 效差别明显， 大功率高压钠灯 (250-400W) 光效可达 130-1401m/W， 小功率灯管 (100- 150W) 光效约为 80-1001m/W， 所以应分别 对大功率和小功率分别进行分析。 对小功 率钠灯 ( 小于 150W)， 考虑损耗及有效光利 用率等因素， 综合效率在 0.50-0.55 之间， 光效约为 45-551m/W， 目前， 大功率 LED 灯的有效光效最大已超过 l00lm/W， 国内企 业己能达到 80-901m/W， 则 LED 比高压钠 灯可实现节能 31%-43%， 最高可达 50%。 对大功率高压钠灯 ( 大于 250W)， 综合考 虑各种因素， 有效光效约为 65-751m/W， LED 光效基本不变 . 目前，120W 的 LED， 其裸光源总光通量大约有 110001m 左右， 经过二次光学透镜后会有所损失， 但由于 其 180 度平面内指向性发光， 能够到达地 面的光通量通常在 7000-8000 流明， 而地 面平均的照度就可以达到 251UX 以上， 250W 的高压钠灯照明灯具光通量的输出 值大约为 25000 流明， 但真正到达地面的 光通却只有 7000-8000 流明， 地面平均照 度一般只有 30-401UX， 同时二者在显色 系数上也有很大差别，LED 光源照度在 8 米高度的校正系数值为 1.56， 高压钠灯的 校正系数值为 0.94， 所以 120W 的 LED 灯 具经过校正以后到达路面的平均照度在 351UX 以上， 而高压钠灯经校正后的照度 为 28.2-37.6， 对比综合效果，LED 路灯反 而比高压钠灯更胜一筹。 所以，120W 的 LED 路灯可以取代 250W 的高压钠灯。 以 上分析可知，LED 处在迅速发展过程中， 其光效还在不断提高， 未来潜力巨大 , 针 对我港物流中心照明，250W 低杆路灯可 用 120WLED 灯代替， 中、 高杆灯一般是由 多个 400W 高压钠灯组合形成， 按照相同 照度原则， 可用 160WLED 灯替换 400W 钠 灯。 3.2 使用寿命分析 LED 灯理论寿命可达 10 万小时以上， 灯具使用寿命应考虑整灯寿命， 对 LED 灯 具来说， 应以整灯寿命最短的器件为准。 LED 灯具由于使用较少， 使用寿命的经验 寿命暂时还没有具体数值。 美国 SSL 计划 中规定白光 LED 器件寿命在 2010-2015 年 中为 5 万小时， 国内对 LED 照明灯具的寿 命要求一般也提到 3-3.5 万小时， 目前国内 质量优秀的 LED 照明产品寿命基本都在 3 万小时左右， 考虑实际使用情况， 寿命大致 在 5-8 年之间。 納灯用于照明的平均经验 寿命在 3-5 年。 整体来说，LED 灯具在使 用寿命上优势明显， 减少了后期维护费用。 随着 LED 技术的发展，LED 使用寿命还 将会继续延长， 在使用寿命上的优势将越 来越明显。 3.3 经济性分析 高压钠灯功率大， 线路电流高， 需要选 择大截面线缆， 相应配电的变压器容量也 要更大， 这些都导致初期投资费用加大， 高 功率还导致电力消耗大， 每年电费支出巨 大。LED 在这方面支出相对较少， 但 LED 照明灯具价格较高， 初期投入较大。 综合比 较可知， 高压钠灯在线缆配电费用和电费 上支出较大，LED 灯在灯具设备上投入较 大。 漳州港对部分高杆灯进行试验性改造 , 就原有单盏 12kw 高杆灯计算 , 改造后每盏 每年节约电费节约 2 万元。 4 LED 照明介绍 LED （Light-Emitting-Diode 即发光二极 管 ) 是一种能够将电能转化为可见光的半 导体。LED 照明是最近几年发展起来的新 兴产业， 堪称 19 世纪白炽灯问世以来的又 一次照明革命， 被称为是继第一代白炽灯、 第二代气体放电光源 ( 包括荧光灯、 节能 灯、 钠灯等 ) 后的第三代照明源。 它改变了 传统白炽灯钨丝发光与节能灯三基色荧光 粉发光的原理， 而采用电场常温低电压发 光，LED 的光谱几乎全部集中于可见光频 段。LED 照明的先进性主要体现在如下几 个方面 ： （1） 光效高 ： 实用光效已达 90lm/ W， 预计在未来 3-5 年， 实用光效可能达到 科技与质量 Science and technology and quality 132质量管理 【文章摘要】 在大体积混凝土的施工过程中， 采 取何种方式实现对裂缝的产生进行有 效控制为衡量施工成败的关键。 因此， 加强对大体积混凝土产生裂缝的原因 及有效防裂技术进行深入研究具有重 要现实意义。 【关键词】 混凝土 ; 裂缝 ; 防裂 浅析路桥施工中大体积混凝 土产生裂缝的原因及防裂技 李根林 厦门海沧市政建设管理中心 福建厦门 361000 0 前言 路桥工程中， 裂缝的产生会对混凝土 的防水性、 耐久性整体性牢固性等产生直 接影响。 本文主要结合工程实例对导致裂 缝产生的相关原因进行分析， 进而探讨有 效的防裂措施及技术， 旨在为大体积混凝 土裂缝的有效控制提供更多有价值的参 考依据。 1 工程概述 某桥梁工程在对已经完成施工 4 个 桥墩进行检查的过程中发现距离桥墩混 凝土表面有 1 道裂缝产生。 裂纹主要表现 为竖向分布 , 主要集中在承台顶面桥墩身 大面中部竖向 1.5-6.0m 的范围内。 经过测 量， 裂缝的宽度 0.2mm， 为允许范围内， 但如不能及时采取措施进行有效控制也 会对桥墩的耐久性、 外观产生影响。 2 混凝土产生裂缝的原因 2.1 水泥水化热影响 水泥在发生水化反应时会有大量的 热量产生， 因大体积混凝土存在较大的截 面厚度， 混凝土具有较差的导热性能， 因 此导致水化热不断在结构内部聚集， 进而 使得混凝土内部出现急骤温升。 混凝土内 外存在较大的温差会使得其内部发生温 度应力， 且温度应力会随着温差的增大而 150-200lm/W ； （2） 工作寿命长 ： LED 作为 一种导体固体发光器件， 较之其他发光器 具有更长的工作寿命 ； （3） 耗电低 ： LED 是一种低压工作器件， 因此在同等亮度下， 耗电最小， 可大量降低能耗 ； （4） 体积小， 重量轻， 耐抗击 ： 这是半导体固体器件的 固有特点 ； （5） 响应时间快 ： LED 一般可 在几十毫秒内响应 ； （6） 易于调光、 可控性 大 ： LED 作为一种发光器件， 可以通过流 过电流的变化控制亮度， 也可通过不同波 长LED的配置实现色彩的变化与调节；（7） 用 LED 制作的光源不存在诸如水银、 铅等 环境污染物， 不会污染环境， 因此人们将 LED 光源称为 “绿色” 光源。 LED 照明的上述特点， 尤其是明显的 节能效果， 使其得到了广泛的应用， 但是在 港口， 尤其是大功率照明的设备投光灯、 高 杆灯大规模使用的并不多， 究其原因， 主 要有以下几点 ： （1） 缺乏统一的标准， 包括 LED 灯具系统、 驱动电路等， 产品水平良莠 不齐 ； （2）LED 灯具的散热， 如何把结温 降低到允许水平仍需不断探索和实践， 因 为温度控制不好， 会影响光效， 会加快光通 衰减， 甚至色温、 显色性的稳定。 5 LED 照明在港口码头的应用 5.1 耗电低、 工作寿命长特点的应用 LED 照明的低功耗， 不仅仅会降低照 明能耗， 同时因为能耗的降低， 使得供电电 缆截面积减小， 还能降低建设过程中电缆 的投资。 工作寿命长可以减少使用过程中 维修费的支出。 5.2 耐抗击特点的应用 桥吊小车上通常安装 4 盏高压钠灯， 在使用过程中， 小车频繁经过前大梁绞点， 使得大梁短轨出现松动和不平整等现象， 造成小车行驶过程中震动， 不可避免地带 来冲击， 使得灯具内部灯管、 线头等器件松 脱， 影响灯具的使用， 严重的还会使灯具壳 体开裂甚至坠落， 类似的问题同样也出现 在轨道吊大车照明灯具的使用上。 如果使 用LED照明灯具， 将会有效避免这种情况， 漳州港就用 LED 照明灯具替换了 QC3# 桥 吊小车上的高压钠灯。 经过近一年的使用 之后， 灯具的耐用率有了显著的提高， 而且 用电费用得到了显著地减少， 降低了企业 成本。 5.3 响应时间快特点的应用 在港口尝试节能改造过程中， 有的港 口对桥吊前大梁投光灯进行分组， 根据船 型分成不同的档位， 由司机自主选择开启 关闭 ； 也有的港口在对前大梁投光灯进行 分组的基础上， 利用已有的小车编码器来 判断小车工作位置， 再由 PLC 自动进行分 组判断选择， 经一段延时后自动开启关闭 投光灯。 但是由于目前大规模使用的还是 高压钠灯， 存在启动慢的情况， 而且投光灯 频繁启动容易导致照明不足， 缩短投光灯 的使用寿命。 如果使用 LED 照明灯具， 利 用 LED 响应时间快的特点， 将可有效地解 决上述问题， 同时大大提高节能效果。 5.4 易于调光、 可控性大特点的应用 易于调光、 可控性大是 LED 照明的又 一大特点， 通过调光技术的应用， 将进一步 降低耗能， 节省照明用电， 降低输出功率， 同时也将改善 LED 灯具的工作温度， 延长 灯具寿命， 提高可靠性。 目前， 已经有了带 调光接口的 LED 路灯。 笔者认为， 带调光 技术的 LED 照明是将来港口照明的趋势。 因为港口生产作业受船期以及天气影响 较大， 并且在码头、 堆场间存在作业的不均 衡， 然而往往不管船多船少， 有的码头只要 有船， 哪怕是一路作业， 也会灯火通明， 和 满负荷作业时一样， 这就浪费了大量的电 能资源。 如果采用了带调光技术的 LED 照 明， 就会有效地避免上述情况。 港口照明控 制方式由传统的专人手工开启或关闭照 明， 逐渐演变成时间控制、 光控加时间控 制、 集中控制 3 种模式。 时间控制通过时控 开关设定照明设施的定时开启或关闭， 适 合时间规律强的照明类型使用， 如路灯， 不 足之处是调整规律麻烦。 光控加时间控制 是在此基础上增加了感光元件， 根据时间 和光线情况来开启或关闭， 但是对需要随 时变化的应用场合就不适用了， 如港口夜 间作业的不均衡性。 集中控制则是把照明 的控制功能集中到一个位置， 实现对分散 照明的集中控制， 并能根据需求随时进行 照明的开闭控制。 目前很多港口都进行了 照明集中控制的改造。 这就使得带调光技 术的 LED 照明具备了将来实现的可能。 笔 者认为， 带调光技术的 LED 照