西安地铁照明节能技术的综合分析及应用

1、西安地铁照明节能技术的综合分析及应用摘要：通过西安地铁LED节能灯具的试点，对于LED灯具使用选型及节能 效果等问题进行探讨，并提出相关建议。并通过大量数据分析、对比及处理，得 出地铁大面积推广LED灯具的可行性分析。关键词：西安地铁LED灯具节能西安地铁照明情况现状西安地铁照明按负荷的重要程度共分类为三级负荷，一级负荷为应急照明、 节电照明及疏散指示；二级负荷为一般照明、导向照明；三级负荷为广告照明。 控制模式分为中央级、站级及就地级三级。运营高峰期采用正常照明模式，全部 灯具开启；低峰时段采用节电模式开启约三分之二的灯具；收车后采用停运模式 只开启应急照明约三分之一的灯具。目前西安地铁二号

2、线一期工程共计17个车站全部使用T5系列直管荧光灯 和节能灯，全线荧光灯管总数合计45395根，总功率约1136KW。加上电子镇流 器及线路用电负荷约为181KW。自2011年9月16日试运行以来，已经更换了 4280根荧光灯管，另有约3000根已损坏灯管和筒灯正在更换中，运行八个月以 来灯管损坏率约16%，平均每月灯管损坏900多根。前后共动用400多人次更换 灯管。全线各种荧光灯具全部开启后，每日用电约2.4万度（按18小时/天计算）， 约占全部动力照明的20%左右。电费在2万元以上，全年预计照明电费在700 多万元。为响应国家节能减排的方针政策，建设集约型环保企业。西安地铁积极进行 各种

3、节能方面的实验与推广。针对照明节电技术，率先在大明宫西站和龙首原站 非付费区使用了 LED照明灯具。本文将根据测试数据及综合分析，为现有线路 及今后线路进行更大规模的推广与应用提供数据支持。2、LED工程应需重点关注的问题LED的驱动电源问题由于用220V的市电输入2.4-4.8V电压输出对LED灯具进行驱动，因此电 源必须解决降压、整流及驱动效率的问题。除此外是否经得了高温高湿，是否过 得了高压安规（UL），是否过得了电磁兼容（EMC/EMI），也都是些硬性指标，也 决定了 LED节能灯的真实寿命，木桶效应中，电源寿命就是LED节能灯寿命的 短板。目前市面上电源设计分外置性和内置性，地铁在选

4、用的过程中，如果空间 足够，应尽可能选取外置型驱动电源，因为LED的发光效率随着LED温度的升 高而下降，所以LED的散热非常重要。电源外置，在灯具内发热量就小，也就 降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。作为整个灯具的短板，LED电源 损坏后的分离更换，也是节约成本增加效益的一种重要手段。LED灯具的光衰问题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， 其亮度半衰期通常可达到十万小时。但LED的长时间工作会光衰引起老化，尤 其对大功率LED来说，光衰问题更加严重。在衡量LED的寿命时，仅仅以灯的 损坏来作为LED寿命的终点是远远不够的，应该以LED的光衰减百分比来规

5、定 LED的寿命，比如35%，这样更有意义。直接影响光衰的主要原因为LED灯具 的发热造成的。LED灯具的解决其散热问题就显得尤为重要了。因为LED的光 衰或其寿命是直接和其结温有关，散热不好结温就高，寿命就短，依照阿雷纽斯 法则温度每降低10C寿命会延长2倍。从Cree公司发布的光衰和结温的关系图 中可以看出，结温假如能够控制在65C，那么其光衰至70%的寿命可以高达10 万小时。所以选用LED灯具要重点关注其产品三个方面1、LED灯珠衬底的散 热能力；2、灯珠的封装工艺；3、光源的散热器设计及选型。只有做好上述三个 方面才能保证LED照明灯具的寿命。LED灯具灯罩问题灯罩是对LED节能灯进

6、行二次配光的。如不加灯罩或者透明灯罩，无二次 配光，看得见LED灯珠，直视会很刺眼，且物体照射发虚。磨砂灯罩能看见LED 光源，物体也部分发虚。优质的LED节能灯，普遍采用光扩散材料，在LED光 线到达灯罩时，将光线扩散开去，点亮后看不见LED光源，LED节能灯成为一 个大的光源，照射物体不发虚，且光扩散型灯罩普遍透光率在80%以上，效果好。 所以地铁中应用LED节能灯具应该充分考虑选用优质灯罩，使乘客不至于产生 不舒服的感受，影响客运服务。3、实际工程应用情况目前西安地铁二号线，在龙首原及大明宫西两个站非付费区共计安装了 1086盏LED节能灯具，自安装至今已运行了一年半时间，基本未出现损坏

7、。现 场照度测试也远远高于普通灯具。目前情况完全可以在满足设计照度要求的情况 下，用减少灯具或者用更小功率LED灯具进行大范围推广，以达到进一步节能 降耗的目的。4、经济回报分析4.1资金投入及回报周期二号线传统灯具30000小时支出的费用表及LED光源的成本费用（LED灯具价格参照国内中高端产品价格）:1、荧光灯管使用寿命按照6000小时计算；维护人工费：按6分钟即0.小 时换一支，人工费 10 元/小时计算，45387*（30000/6000）*0.1*10=226935（元）， 约为22.7万元。2、两种灯具费用差价计算方式：30000小时/使用寿命*产品单价*产品数量 /10000=1

8、121-401.7=719.3 万元。3、总结：二号线选用LED光源在三万小时质保期内，灯具费用比传统灯具 费用多付719.3万元，带来的节能电费效益和人工成本节约费用合计 1563.1+22.7=1585.8万元。两者相减，产生效益1585.8-719.3=866.5万元。在电 价持续上涨所带来的压力下，使用LED节能灯具能为西安地铁二号线节省相当 庞大的电力资源。结论：使用30000小时即4.6年（30000/（18*365）=4.6）节约费用1536.1万元，平 均每年节约电费1536.14.6=334 （万元）。二号线采购LED光源预计投入1121万元，投资回报期1121334=3.36 （年）以上计算不含普通照明产品因寿命较短，耗能较高而额外产生的：更换重复 采购费；人员劳动强度；产生大量的二氧化碳，加剧温室效应；对空调的额外 负荷等，根据上述计算，单是灯管更换一项，30000小时潜在节约400多万元。结语通过西安地铁二号线两个站的试点，大面积推行LED节能灯具是可行及非 常必要的。实际应用中，还需更多的关注灯具制造厂家的全产业链的制造能力、 LED芯片封装、驱动电源及散热问题。随着这些技术的不断提高，LED灯具寿 命会越来越长，价格更低。并通过EMC能源合同管理