LED综合节能照明装置在地铁工程中的应用

沈瑞田 余玉梅

(中铁二院工程集团有限责任公司 成都 610031)

LED综合节能照明装置在地铁工程中的应用

沈瑞田 余玉梅

(中铁二院工程集团有限责任公司 成都 610031)

以深圳地铁2号线工程为例，讨论发光二极管(LED)综合节能照明装置的使用范围、类型参数、技术要求、控制方式，分析异型LED照明装置的布置情况，并对其节能效果进行评估。结果表明，单套LED综合节能装置能接收欧洲安装总线(EIB)控制系统的带有数字可寻址灯光照明接口(DALI)的调光信号，单灯具备可连续调光功能，可使整个车站根据不同模式及运营需求进行整体调光，具有明显的节能优势，且不会降低使用要求。

地铁;发光二极管;综合节能照明装置;智能照明控制系统;带有数字可寻址灯光照明接口的总线控制器;调光;节能;可变造型

深圳地铁2号线是我国第一条全面使用发光二极管(light emitting diode，LED)综合节能照明装置的地铁线路。作为新一代绿色光源，LED由无数点光源组合而成，具有普通光源无法比拟的优越性。LED灯具的造型可以根据需要任意改变，为创造丰富多变的人工光环境提供了极大的便利。

1 LED综合节能照明装置

1.1 使用范围

LED综合节能照明装置在地铁中的使用范围:全线车站站厅及站台的公共区照明、出入口通道照明、站台屏蔽门灯带、设备及管理用房照明、车辆段及停车场办公区照明、室外照明、地沟灯照明等。所有灯具均为成套产品，包含灯体、光源、电器连接部分的电线和套管、驱动电源电器、安装吊杆;路灯除上述部分外，还包括安装组件。

1.2 灯具类型

地铁站厅及站台公共区、出入口通道采用300型LED综合节能照明装置，站台屏蔽门光带采用200型非应急型LED综合节能照明装置，车站管理用房(车控室、会议室、站长室)采用600型LED综合节能照明装置，车辆段、停车场检修基坑内采用150型LED综合节能照明装置，文化车站采用异型LED综合节能照明装置，车站电梯内采用LED筒灯。

深圳地铁2号线所采用的LED综合节能照明装置类型较多，各种装置及参数详见表1。

表1 深圳地铁2号线LED照明装置的参数

1.3 技术要求

1.3.1 综合节能照明装置

1)LED综合节能照明装置是以白光LED为光源的成套照明产品。

2)150型、200型、300型、600型和异型LED照明装置使用遮光式灯具;150型、200型、300型、600型、异型LED照明装置及LED筒灯点亮时，人眼迎着灯光，看不到LED;150型、200型、300型、600型、异型LED照明装置及LED筒灯未点亮时，人眼从灯具正面看不到LED。

3)LED综合节能照明装置的散热设计必须为结构性散热，不得采用加装散热扇等被动散热方式。

4)150型、200型、300型、600型、异型 LED照明装置及LED筒灯的相关色温在(6 000±300)K范围内，显色指数Ra≥80。

1.3.2 LED 光源

LED综合节能照明装置采用国际知名品牌——日本Nichia原厂的LED芯片，光源为白光。

LED采用表面贴装技术(SMT)等先进封装技术，不得采用直插引脚式封装。封装材料应具有高穿透率、高导热率、耐高温、耐日光辐射和抗潮湿的功能，不得采用环氧树脂作为封装材料或透镜材料。LED应无铅，符合ROHS等相关标准，其使用寿命应不低于5万小时。

150型、200型、300型、600型、异型LED照明装置及LED筒灯和路灯均采用日本Nichia的LED。

1.3.3 电源变换器

150型、200型、300型、600型、异型LED照明装置及LED筒灯和路灯的电源变换器采用开关型电源(SMPS)。开关型电源应适合180～240V的交流电源，输出直流电压与LED负载相匹配，并为LED提供恒定的直流电流驱动，其基本要求为:能输出恒定电流，使各个LED的电流相匹配，以保持各个LED的亮度均匀一致;具有较高的功率转换效率;LED的最大电流可以设定;能提供完善的保护，如欠压保护、过电压保护、短路保护等;低功耗;小尺寸封装，散热良好，经久耐用(使用寿命不低于5年)，无内置风扇;采用工业等级的高质量元件，电容等元件的使用寿命不低于5年;对其他电路的干扰小;功率因数大于0.9，总谐波失真小于20%;具有3C产品认证。

1.3.4 300型LED综合节能照明装置照度要求

由于LED综合节能照明装置的类型众多，在此以300型为例进行介绍。当300型LED综合节能照明装置的灯具(长1 200 mm，宽300 mm)与被照平面平行且与被照平面的距离为3 m时，在被照平面取A～I共9个特征点，I为灯具在被照平面垂直投影区域的中心，E～H是以I为中心的矩形的4个顶点，A～D是矩形4条边的中心;灯具在被照平面垂直投影的长边垂直于GDH(ECF)、平行于 GAE(HBF)，GDH(ECF)长为4 m，GAE(HBF)长为4 m，A～I及灯具在被照平面的垂直投影见图1。

图1 300型LED综合节能照明装置在被照平面的投影

300型LED照明装置投标产品的各点照度为:A，89 lx;B，94 lx;C，81 lx;D，83 lx;E，54 lx;F，56 lx;G，57 lx;H，57 lx;I，155 lx。

1.4 控制方式

1)在站厅及站台公共区、出入口通道采用非应急型300型LED综合节能照明装置，在站台屏蔽门灯带采用非应急型200型LED综合节能照明装置，这两种照明装置均能接收智能照明控制系统EIB(European Installation Bus，欧洲安装总线)的 DALI(digital addressable lighting interface，带有数字可寻址灯光照明接口)调光模块的信号。单灯具有可连续调光功能，所有LED综合节能照明装置可按照模式或运营需求进行整体调光，LED照明装置自带控制器，自带控制器能与DALI总线控制器系统兼容。

2)DALI总线控制采用数字编码寻址方式，接线简单，维护方便，且LED综合节能照明装置可以配合智能控制系统(EIB)进行无极调光控制、模式控制或时间控制等，具体控制方式见图2和图3。

图2 典型车站照明控制系统(EIB)

图3 DALI控制器至灯具接线

2 异型LED照明装置布置

作为新一代绿色光源，LED灯具由无数点光源组合而成，其灯具形式可以任意改变，满足不同场合需要，突破了传统的荧光灯只能条形布置的呆板装饰风格。深圳地铁2号线公共区采用LED光源，并利用其外形可以任意改变的优势，在站厅、站台层都设计了个性区，其中文化车站布置了异型LED综合节能照明装置，装修效果十分漂亮(见图4～图7)。

图4 水湾站站厅层异型LED照明装置布置1

图5 水湾站站厅层异型LED照明装置布置2

图6 东角头站站台层异型LED照明装置布置

图7 科苑站站厅层异型LED照明装置布置

3 LED照明装置的节能评估

3.1 LED成套照明装置的节能优势

作为新一代绿色光源，LED成套照明装置节能效果显著，LED综合节能照明装置满载时实测功率为68 W，经测试所得调光后的实际功率见表2。将300型LED综合节能照明装置与T5格栅灯盘照明方案进行节能对比，见表3。

经技术经济分析，可看出采用LED光源在4～5年内能收回成本。随着LED技术日趋完善，目前市场上主流产品的寿命均大于5万小时，可以使用8年左右，在这段时间内可以为工程节省20%～25%的投资。

3.2 DALI整体调光的节能优势

DALI接线控制采用数字编码寻址方式，接线简单，维护方便，且LED照明装置可以配合智能控制系统进行无极调光控制、模式控制或时间控制等。此调光方式是目前国内地铁先进的智能照明控制技术，调光后不仅可以有效节能，同时车站照度仍然均匀，能给乘客提供舒适的候车环境，这是传统荧光灯无法实现的。

表2 300型LED综合节能装置实测功率

表3 灯具特性对比

4 结语

深圳地铁2号线全线大规模采用LED照明技术，在国内地铁界尚属首次。虽然LED照明装置具有使用范围大、数量多、类型多等特点，增加了设计难度，但设计人员查阅了许多资料，详细研究了LED前沿技术，认真模拟计算了单灯照度值，并提出了各种型号LED的单灯照度值，确定了单灯技术参数。后经实际运营证明，各种型号的LED综合节能照明装置均满足不同场所的照度要求，获得了乘客的一致好评，因此本项目获得“2010中国LED应用工程优秀奖”(见图8)。

笔者从LED综合节能照明装置使用的工程概况、使用范围、照度要求、技术参数、布置形式、控制方式、节能优势等方面进行了阐述，希望对今后国内地铁其他线路的照明设计有所借鉴。

图8 2010年度中国LED应用工程优秀奖

［1］GB 50157—2003地铁设计规范［S］.北京:中国计划出版社，2003:110-111.

［2］JGJT 16—2008民用建筑电气设计规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2008:120-139.

［3］GB/T 16275—2008城市轨道交通照明［S］.北京:中国国家标准化管理委员会，2009:2-10.

［4］GB 50034—2004建筑照明设计标准［S］.北京:中国建筑工业出版社，2004:10-31.

［5］［日］照明学会.照明手册［M］.李农，杨燕，译.北京:科学出版社，2005:14-19.

［6］毛兴武，张艳雯，周建军，等.新一代绿色光源LED及其应用技术［M］.北京:人民邮电出版社，2008:14-19;40-147.

［7］周志敏，周红海，纪爱华.LED驱动电路设计与应用［M］.北京:人民邮电出版社 ，2007:12-54.

Application of Comprehensive Energysaving LED Lighting in Metro

Shen Ruitian Yu Yumei
(China Railway Eryuan Engineering Group Co.，Ltd.，Chengdu 610031)

Abstract:Taking Shenzhen metro Line 2 project as an example，the article discusses the application extent of LED(light emitting diode)，its type parameters，technical requirements and control and analyzes the arrangement of LED lighting and evaluates its energy-saving effect.Results show that a single set of comprehensive energy-saving LED device can receive dimming control signal of EIB DALI.A single lamp possesses continuous dimming function and can be adopted to operate the whole station dimming according to the mode and the operation demand，so it has the advantage of providing significant energy-saving effects without lowering service requirements.

Key words:metro;LED;comprehensive energy-saving lighting;intelligent lighting control system;DALI bus controller;dimming;energy-saving;variable shape

U231.91

A

1672-6073(2012)02-0087-04

10.3969/j.issn.1672-6073.2012.02.022

收稿日期:2011-07-08

2011-09-15

作者简介:沈瑞田，男，大学本科，工程师，从事地铁供配电设计，shenruitian@126.com

(编辑:郭 洁)