浅谈LED照明在港口的应用

2015-10-15刘勇

机电信息 2015年9期

刘勇

（舟山甬舟集装箱码头有限公司，浙江舟山316033）

1 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。据某港口统计，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。

2 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90 lm／W，预计在未来3～5年，实用光效可能达到150～200 lm／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）LED灯具的散热问题，因为温度控制不好，会影响光效，会加快光通衰减，甚至影响色温、显色性的稳定。

（2）缺乏统一的标准，包括LED灯具系统、驱动电路等，企业一哄而上，产品水平良莠不齐。

（3）价格偏高。

随着国家和地方政府对LED照明产业扶持力度不断加大，可以预见，LED照明的上述缺点将会逐步被攻克。

3 LED照明在港口的应用

3．1 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。

3．2 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，某港口就用LED照明灯具替换了2台桥吊小车上的高压钠灯，经过近一年的使用，效果显著。

3．3 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。

3．4 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。

笔者认为，带调光技术的LED照明要结合港口的照明控制方式。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照明还应结合港口的生产系统。目前港口生产作业存在不均衡性，可能某块区域作业频繁，其他区域比较空闲，采用LED照明的调光特点，可以实现差别照明，而照明控制人员必须随时跟上生产的变化，难免存在诸多延误疏忽。而生产系统可以直接反映出港口内不同区域的繁忙程度，可结合生产系统，根据发给场地某区域指令的多少进行判断和模式控制，如作业繁忙，全区域无差别照明；作业不均衡，自动开启相应区域差别照明；如作业量不大，根据作业指令可自动调节，或部分关闭部分照明。

综上所述，港口LED照明的控制框图如图1所示。