地铁车站照明工程中LED灯具的设计与应用

摘要：在地铁运行过程中，地铁照明发挥着非常重要的作用，不仅对车站乘客的人身安全及情绪有影响，对车站的装饰效果也有较大影响，因此在进行设计的过程中需要对各方面因素进行综合考虑。文章以实际工程为例，对地铁车站照明改造工程中LED灯具的设计和应用进行了探讨。

关键词：地铁车站；照明工程；LED灯具设计；装饰效果；照明改造 文献标识码：A

中图分类号：U231 文章编号：1009-2374（2017）06-0016-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.008

在城市交通建设的过程当中，地铁作为新兴的交通工具，在城市中变得越来越常见，在有地铁建设的城市当中，为城市数千万人提供了便利的交通，庞大的地铁网络给了城市交通带来了极大的便利，在地铁站口会出现人流密度较大的情况，为了保证各位乘客在乘坐地铁的过程中能够安全、舒适，需要在地铁建设当中对地铁的照明设计加以重视，保证地铁照明设计符合实际需求。在设计照明设备的时候，需要考虑到其是否为节能减排的绿色灯具，符合这种要求的灯具中LED灯具最佳。

1 工程概况

在某轨道交通照明设计优化中一共涉及了15座车站站台和站厅，设计照明光源为LED的T8灯管和直径为20cm、13cm的LED筒灯。车站照明系统进行优化设计时，所有的荧光灯管均使用LED T8灯管进行替换，如果原来安装的为6寸筒灯、4寸筒灯，则使用LED筒灯替换，要求照明系统经过改造后照明度可以达到规范要求。

2 LED灯具的应用优势

LED灯的发光二极管是由n型半导体和p型半导体组成的二极管，其中：p型材料中主要为载流子空穴、n型材料中主要为载流子电子、p-n在没有加电压时会形成一定的势垒。在施加正向偏压后，受外电场作用，n区电子和p区空穴会向对方扩散运动，构成少数截流子电子，使p-n结构附近产生夹带空穴和异带电子负荷，并在释放出对应的能量時发光。LED灯具主要具有下述四个方面的优势：（1）使用寿命长。LED灯具理论使用时间为5万h，光衰初始值为30%，电源模块的寿命一般会达到3万h；（2）具有良好的节能效果。LED灯为固体冷光源，具有较高的光效率，当前使用灯具已经达到了140lm/W。而当前使用的白炽灯其光效为8lm/W，一般荧光灯的高效为60lm/W；（3）具有良好的环保性。因为LED等采用电子发光原理，所以不存在金属汞污染的问题，而且废弃后可以进行回收，由于属于冷光源，因此发热量相对来说也比较低；（4）响应时间比较短。荧光灯的响应时间为秒级，白炽灯的响应时间为毫秒级，而LED灯的响应时间为纳秒级，所以可以进行高频操作，由于LED灯使用直流电源，恒流驱动，所以不会出现频闪，长时间使用也不会让人的眼睛产生疲劳感。

3 设计地铁车站照明考虑的内容

在进行地铁车站的设计过程当中需要考虑到地铁站的光环境情况，在地铁站的不同区域所需要的光照情况也存在着较大的不同，在进行灯具以及光源的选择时需要根据实际情况来进行选择。

3.1 考虑色温

在不同的环境中选择不同的色温能够营造更加符合情境的氛围，选用低于3000K色温的光源能够给人以温暖、亲切的感觉，能让人感觉放松和舒适；在地铁商店内部所选用的色温为大于6500K色温的光源，这种色温能够给人带来清爽的感觉，能够加快人的行动速度；在地铁车站内所选用的光源的色温要在4000K左右；在站台边缘所选用的光源的色温要在5700K左右。

3.2 考虑照度

在进行照明设计的时候需要考虑到其发光系数在使用的过程中会不断的降低，根据实验结果可知，灯具的亮度在使用6～12个月之后就会发生衰减。在地铁站的墙面设计上也要注意减少使用反光系数高的材料，这样的设计能够有效降低照度。在地铁不同的区域内的设计照度有所不同，在站厅站台处所选用的设计照度分别是200LX和150LX，在通道部分所选用的设计照度为150LX，这样的设计能够加快乘客通过的速度，保证通道通畅，在乘客进出闸机及买票的区域需要提高照度，这样的照能够保证乘客和工作人员更方便地进行验票及买票操作，在乘客出入的区域需要选用的设计照度需考虑室外光源，以保证与室外的照度相当。

3.3 光效、均匀度和炫光

为了保证在地铁车站内光环境的均匀度，需要将地铁车站内的装饰材料以及墙面材料的反光系数降低，在需要着重照明的地方，可以适当提高照度，将光源的方向控制好，使光源的方向与所需要光照的地方保持一致，在地铁车站不要使用光面的装饰材料，这种材料容易出现炫光，造成使乘客在地铁站内感到不适以及安全性降低的结果。

3.4 显色性

在地铁车站内的售票区域以及需要进行检票的区域需要使用显色指数超过80的灯具，保证工作人员处在一个较为舒适的环境当中，避免车站工作人员长期处在压抑的工作环境当中产生不适。

3.5 电磁兼容性

在地铁车站所选用的灯具的电磁兼容性一定要有所保证，在灯具工作期间要能够保证不受到电磁的干扰，国家在地铁站内所选取灯具的类型也有所规定，保证其具有较好的电磁兼容性。同时也要保证灯具在使用过程中不会产生较大的能够影响列车车载以及相关设备的向外电磁辐射电平，总谐波的含量要控制在10%以内。

4 选用光源、灯具的基本原则

在进行地铁站灯具和光源的选择过程当中，应当注意选取需要进行一次性投入较高但是能够使用很长时间的灯具和光源，这样的选择能够有效降低在灯具和光源使用过程当中所产生的维修费用，因此要选择使用寿命长并且价位合理的灯具和光源。在地铁站的不同区域所选取的灯具和光源要符合地铁站的环境设计，凸显出地铁站的设计的与众不同，营造出一个具有特点的地铁站氛围，保证地铁站内的照明效果符合设计要求。

（1）由于地铁站内的人流密度较大，人们不会在地铁站内停留较长的时间，因此在选用灯具和光源的过程中需要选取有灯光导向功能的、使用时间长的，LED灯具就十分符合地铁站对于灯具和光源的需求；（2）在选取LED灯具的过程中需要根据实际需求来进行选择，在需要有强光照的地方可以使用点光源照明，在需要照度均匀的区域可以使用线光源照明，将其放置在合适的高度和位置能够有效地提高地铁站的舒适程度，LED筒灯作为主要的光源；（3）在需要指向的区域，可以使用线光源的照明灯具，选用显色程度高的LED T8灯管、高级透明PC制造的灯罩的光源，能够有效地提高其透光性以及抵抗外界静电以及紫外线的能力，而且在使用过程中还可以减少沾灰和变色的情况，线条流畅、美观，有助于提升地铁车站的整体形象。

5 改造效果

5.1 LED灯具的应用效果

以该地铁车站大通桥车站为例，根据车站优化前后的设计软件照度值分别对三个点进行了测试，测量后证明，车站照明系统在改造之前照度平均值为205LX，改造后的平均照度值为201LX，照度值达到了预期要求。如表1所示。

5.2 节能效果

在对该地铁线车站优化前后照明电量进行统计分析后发现，同期未优化之前一段时间内照明耗电量为2275kWh，改造后一个月的照明耗电量为1024kWh，节能率达到45%，改造效果达到了预期要求，而且由于LED照明要比荧光灯的使用寿命更长，有效降低了镇流器、灯管等电器件的消耗成本，LED灯具无频闪、无眩光，使用过程中不易出现光衰，可以有效改善公共场所的舒适度，提升公共交通的安全性，不仅可以为地铁车站提供更加舒适、明亮的环境，而且可以显著提升地铁车站的整体形象。另外，由于LED使用寿命比较长，维护工作量相对来说也有所降低，綜合使用成本要远小于传统荧光灯的使用成本，且由于LED灯中不含汞成分，对环境污染也比较小，具有非常高的推广应用价值。

6 结语

综上所述，地铁车站照明工程中选用的LED灯具为绿色环保的灯具，其具有亮度均匀以及炫光小的特点，能够保证其在使用过程中的照度符合设计要求。LED灯具最大的特点就是绿色环保，大大降低了灯具的耗能，尤其是在目前能源紧缺、生态污染严重的大环境下，使用绿色环保灯具能够有效地保护环境和节约能源，全人类对于节能减排都有着共同的认识，创造一个绿色环保的环境，能够有效提高人们的生活质量。

参考文献

[1] 刘静.LED照明系统的研究与设计[D].延安大学，2009.

[2] 赵云花.无功补偿提高功率因数的节能与降耗浅析[J].科技信息，2011，（5）.

[3] 杨光.LED照明的谐波及配电设计[A].海峡两岸第十八届照明科技与营销研讨会专题报告暨论文集[C].中国照明学会，2011.

[4] 周悦.上海城市轨道交通车站应急照明系统改造方案及其分析[J].城市轨道交通研究，2011，（12）.

作者简介：邵明瑞（1989-），男，山东枣庄人，中铁隧道勘测设计院有限公司助理工程师，研究方向：地铁低压配电设计。

（责任编辑：黄银芳）