新型LED灯光源在铁路客站照明中的应用

黄大鹏，张伯敏，陈晓帆，杜雅兰，阮志刚，徐啸海

(1.中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081; 2.上海铁路局嘉兴车务段，浙江 嘉兴 314001;3.上海铁路局上海站，上海 200070)

目前我国和世界的照明应用技术正在经历着一场巨大的变革。传统的照明设备，如白炽灯、荧光灯(日光灯)、金卤灯、节能灯、高压钠灯等存在寿命短，耗能高，以及闪烁对人眼的影响，发热对环境的热污染等缺点。近年来随着技术的发展，成本的降低，新型的固态照明光源LED灯正取代传统照明。国内在LED灯照明应用上出现了一批代表性工程案例，例如奥运比赛场馆水立方、苏州科技文化艺术中心、哈尔滨LED冰灯节、北京南站的候车室、天津城市照明示范区，同时正被推广到城市景观、商业大屏幕、交通工具的照明、城镇街道的路灯、大的公共场所等照明系统中。

资料表明，我国铁路站场照明用电占总电量的42%左右。铁路站场的照明节电技术，是铁路节能环保的重要方面，会产生巨大的社会效益和经济效益。

结合铁路站场的数量多、占地面积大、照明灯具数量多、作业量大、工艺复杂等特点，在上海铁路局选取铁路典型客站，采用新型LED灯作为照明光源，与既有光源进行现场对比试验，考察所选取的LED光源的各项主要技术参数及节能效果是否满足不同铁路站场照明的要求，特等站选取上海南站的候车大厅，二等站中的嘉兴站1号、2号候车室和1站台。

1 对比试验方案

现场对比试验是在改造铁路站场既有照明场所的基础上进行的，对比试验要求两种光源的照明场所条件基本一致，包括对比光源数量、照明面积、安装高度、环境温度等。

1.1 嘉兴站候车室试验方案

嘉兴站1号候车室安装100 W的LED灯，2号候车室全部更换新的250 W金卤灯光源。两个候车室面积相同，面积约为24 m×16 m=384 m2，灯的安装高度均为8 m，安装数量均为15盏，灯间距为5 m。在控制柜处分路安装电度表进行用电量统计，进行照明效果和节电效果分析。

1.2 嘉兴站站台试验方案

嘉兴站1站台雨棚总长约400 m，站台最东侧安装26盏LED灯，站台其余114盏灯均为4× 18 W的节能灯;平行于股道方向设为两排灯，间隔6 m，安装高度均为4.2 m。采用26盏20 W的LED灯与相同数量的4×18 W的节能灯作对比，分路安装电度表进行用电量统计，进行照明效果和节电效果分析。

1.3 上海南站试验方案

上海南站候车室大厅内有72个灯柱，为整个候车室提供照明。灯柱可分为两种，一种是安装有4×70 W的金卤灯，一种是安装有2×70 W的金卤灯。30 W的 LED灯安装在候车大厅中厅，灯柱长度方向间距为12 m，宽度方向间距为14 m。每个灯柱安装有4盏灯，将既有灯更换为LED灯，共安装6个灯柱计24盏LED灯(绿色为4×30 W的LED灯灯柱)，与另6个灯柱的24盏70 W金卤灯新光源作对比。照明高度均为3 m，进行照明效果分析。

2 测试结果和分析

2.1 嘉兴站候车室试验结果与分析

嘉兴站候车室两种灯的外形见图1、2，照度测量数据见表1。

表1 嘉兴站候车室对比试验测量数据

100 W的LED灯照度值要大于既有的250 W金卤灯光源;所测量的外侧光源均匀度金卤灯较LED灯略好。但从测量的最中间光源以及实际的照明图片可以看出，整个1号候车室LED灯的照明效果要好于2号候车室，多灯均匀度LED灯较金卤灯要好。

图1 嘉兴站2号候车室250 W金卤灯

将LED光源与对比既有光源分成两路，安装电度表计量耗电量，记录每天开灯、闭灯时间，对比光源亮灯数以及电表读数。

从表2可以得出:第一个月内金卤灯的总用电量为2 080.3 kWh;LED灯总用电量为1 140.7 kWh;金卤灯与LED灯的用电量比值为2 080.3/ 1 140.7=1.82;

表2 嘉兴站候车室电表计量数据

图2 嘉兴站1号候车室100 W的LED灯

对比试验的第二月内，金卤灯的用电量为2 048.4 kWh;LED灯的用电量为1 100.1 kWh;金卤灯与 LED灯两种光源的用电量比值为2 048.4/1 100.1=1.86;

金卤灯与LED灯两种光源的输出功率比为250W∶117W=2.11;LED灯较既有金卤灯节能效果明显。

2.2 嘉兴站站台灯试验结果与分析

嘉兴站站台两种灯的外形见图3、4，照度测试数据见表3。

表3 嘉兴站站台灯对比试验测量数据

从表3可以看出，嘉兴站站台20W的LED灯的照度值与既有4*18W节能灯照度值非常接近;照明均匀度，LED灯偏低，主要是由于出光设计为圆形，个别测试点最小值较低，LED灯实际照明效果与既有节能灯效果接近，在并排两灯的中间处LED灯甚至要好于既有光源。

图3 嘉兴站1站台20W的LED灯

图4 嘉兴站1站台4*18W节能灯光源

表4 嘉兴站站台电表读数 W/kW·h

将LED光源与对比既有光源分成两路，分别安装电度表计量耗电量，记录每天开灯、闭灯时间，LED光源亮灯数以及对比光源亮灯数。

从表4可以得出，10月23日到11月26日这一个月中，LED灯总用电量为298.3 kWh，节能灯总用电量为880.7 kWh;节能灯与LED灯实际用电量比值为880.7∶298.3=2.95;节能灯与 LED灯实际功率比计算为(4×18W)∶23.4 W=3.08。从上面的计算可以看出，在相同的时间内，LED灯与节能灯功率比与实际用电量的比值基本一致;LED灯的节能效果显著，20 W LED灯的用电量约为4*18W节能灯的三分之一。

11月26日到12月25日这一个测试月中，LED灯总用电量为280 kWh，节能灯总用电量为854 kWh;节能灯与 LED灯实际用电量比值为854∶280=3.05。

2.3 上海南站候车大厅试验结果与分析

上海南站候车大厅两种灯的外形见图5、6，照度测试见表5。

从表5的照度测试结果可以看出30 W的LED灯最大照度值明显高于70 W的金卤灯最大照度值，但均匀度低于70W的金卤灯;根据实际照明现场调查，照明效果相差不大。

表5 上海南站候车室对比试验测量数据表

图5 上海南站候车大厅30W LED灯

3 对比试验结论

图6 上海南站候车大厅70W金卤灯光源

(1)从LED灯的照度测试结果可以看出，嘉兴站候车室照明效果佳，100 W的LED灯所测照度和均匀度均好于250 W金卤灯光源;嘉兴站站台20 W的LED灯照度值、均匀度与既有4×18 W节能灯光源接近，能满足现场使用;上海南站候车大厅4×30 W的LED灯最大照度值大于4 ×70 W金卤灯，均匀度较既有光源略低。从测试数据和现场图片表明，所用的LED灯的照明效果要好于既有照明光源，在有些场所这种照明效果的比较非常明显。

(2)通过对嘉兴站候车室和站台的照明现场对比试验的用电量比较，可以看出相同数量的两种光源，由于选用较低功率的LED灯，LED灯的用电量不到既有光源的一半;LED灯较铁路站场既有光源节能效果显著。

(3)LED固态光源照明无闪烁，可减低视觉疲劳。无汞、安全，对防止光源对人体的伤害具有长期有效的改善。LED灯可在温度较低、低电压的环境下启动，寿命长，安装方便。同时还可减少维修量和火灾等事故的发生，降低运行成本。