LED光源在工业建筑中的应用

2020-02-15张成

居业 2020年3期

张成

(上海中交水运设计研究有限公司，上海 200090)

1 前言

LED照明作为一种新的照明光源，其具有节能环保、光色好、使用寿命长、使用成本低的特点，在民用建筑照明，景观工程照明，交通照明领域有着非常多的应用。随着我国科学技术的高速发展，LED照明技术发展非常迅速，其发光的效率更高，具有非常好的发展和应用前景[1]。在工业厂房开展电气设计的过程中，厂房的面积普遍比较大，非常不适合小范围照明系统的应用，且部分工业建筑厂房对光源的使用有着特殊的要求，需要这些光源具有防爆的性质，通过对LED光源的使用，就可以很好解决这些问题。

2 LED光源在工业厂房设计中的优势

(1)节能优势比较突出。LED光源同传统的工业光源相比，其耗电量低的优势非常突出，其耗电量是普通荧光灯的一半左右。日本是一个资源相对匮乏的国家，其在LED光源研究和应用中投入了非常大的力量，并研制成功了发光效率是普通LED光源一半的光源，每年节省大量的资金。当前各个国家在LED照明技术的研发上，投入的资金越来越大，技术不断更新换代，技术使用的环保性能越来越突出，越来越符合环保照明的要求。

(2)使用寿命更长。光源的使用寿命是指在光源寿命统计试验过程中，超过一半光源损耗时的小时数。由于工业建筑光源使用的特殊性，其对光源的使用寿命有着比较高的要求，只有选择寿命更长的LED光源，才可以有效降低在光源使用过程中的消耗。LED灯具的使用寿命并不是指整灯的使用寿命。对LED光源寿命造成影响的各种因素往往比较多，工业建筑的环境非常复杂，这对LED光源提出了更高的要求，需要认真对LED光源的寿命进行分析，并及时提出针对性的措施。对LED光源寿命造成影响的因素主要包括，一，工业厂房的环境相对比较复杂，很多空间的湿度和温度较高，这会对灯具的寿命造成直接的影响。此外LED光源安装外界条件，如荧光粉、树脂等也会光源的使用质量造成比较大的影响。当前，我国市场上生产的灯具的防护等级为IP68及其对应的光源，只有根据使用环境条件对灯具和驱动电源进行针对性的选择，才能保证对灯具的使用质量。二，LED灯具的散热性。当前市场上大部分的LED光源的光转换效率并不是非常高，在实际使用过程中，容易释放大量的热，这会导致LED灯发热的现象相对比较严重，直接导致LED灯的发光效率下降。在LED光源的温度超过一定的范围之后，其光效变差，色温发生偏差，驱动电源的稳定性变差，灯的装饰材料也容易发生老化现象，对光源的实际使用寿命，造成非常大的影响，降低了其实际使用的经济性。由于LED光源采用了独特的技术处理，可以进一步提升光源的反应速度，其反应速度可以达到微妙级。而高压气灯在开灯10s之后，其才能达到额定光照强度，通过将LED光源应用在工业厂房设计当中，可以有效提升工业厂房照明的反应速度[2]。

(3)LED光源的发光效率更高，且光色的效果更好。如果采用金属卤化物灯，其发光效率保持在80lm/W～110lm/W，通过对LED光源的使用，可以将光源的发光效率提升到120lm/W以上，随着LED光源技术的不断发展，相信该光源的发光效率会不断提升。高压钠灯的发光效率比较高，但其发光的颜色偏黄，色温在2100K左右，显色指数在24左右，在工业建筑设计中的应用偏少，此外其价格也偏高，在目前工业建筑设计中经常使用的是金属卤化物光源。LED光源的色彩更加丰富，且高压气体灯在实际使用中的放电现象也相对比较严重，且频闪现象比较严重，对人的视觉系统会带来不利的影响，通过对LED光源的使用，可以很好解决这些问题。

(4)安全性能比较强。由于工业建筑环境的复杂性，其发生爆炸及火灾安全事故的几率往往比较高，在照明系统设计中，非常重视对光源的选择。为了保证对金属卤化物光源使用的安全性，需要在使用过程中采取一定的安全措施，但还是不能将安全隐患消除掉。此外，在当前的设计中，经常会使用电感式镇流器，其工作过程中的温度相对比较高，不断向外散发热量，这对环境温度要求工业建筑环境当中，并不合适。通过对LED光源的使用，可以进一步提升照明系统运行的安全性，比较适合在存在易燃物质的场合中进行使用，使用过程中也不会对人体健康造成严重的影响。

3 LED在工业建筑照明工程中的应用

(1)由于工业生产的特殊性，很多车间在实际开展生产的过程中，很多时候都需要24h连续不间断进行生产，这对其照明系统有着比较高的要求，如果采用传统的卤素照明灯具，其照明亮度效果并不是很好，且灯具的使用寿命普遍较短，需要定期进行更换。为了有效解决这个问题，可以对生产车间的顶部采用LED光源，光源的照明效果更好，且使用寿命更长，灯具的节能效果更加突出，能够保证较长时间连续使用，而不会发生损坏。此外，使用LED光源可以方便对光源的亮度进行调整，只需要在外界光源条件比较理想的条件下，熄灭其中一部分LED灯即可[3]。

(2)由于工业生产的特殊性，在工业建筑中存在一定的特殊区域，需要通过各种生产指示来提醒周围人员。在实际指示灯系统中，通常采用普通照明光源来照亮指示板的方法，但这些做法的效果往往比较有限，在长期的使用过程中，非常容易损坏，需要定期进行更换，且指示板的指示效果并不十分理想。为了有效解决这个问题，可以将LED光源应用到建筑指示系统之中，直接利用LED灯来组合各种指示形状，让指示标志更加醒目，指示标志的使用寿命也会更长。此外，还可以通过不同灯组亮灭的组合变化，让这些灯组可以更加吸引人的注意，具有非常好的应用前景。

(3)在实际工业生产当中，有些环境是比较特殊的，环境当中经常会存在易燃物，如果采用普通的照明系统，需要经过特殊的技术处理，这样才能安全使用，照明系统的使用成本相对较高。为了有效解决这个问题，可以将LED光源应用在工业建筑应用当中，其发热量更少，发生安全隐患的概率更低。

4 LED光源在工业厂房应用中存在的问题

(1)造价普遍比较高。当前很多LED光源的造价相对较高，且系统的内部设计也相对比较复杂，在同等照明强度下，其价格要比高压钠灯高很多，虽然其后期节电的优势比较突出，但还是需要花费一定的时间，才能够收回成本。

(2)散热性差。虽然当前LED技术高速发展，技术的各种弊端越来越少，但市场上生产厂家生产技术水平差异很大，很多企业都不能很好解决其散热性差的问题，导致其在实际应用过程中，非常容易发生光衰及发光效率下降的问题，对光源的使用寿命造成了非常大的影响。

(3)LED光源相关使用规范经常处于缺失的状态。当前在大功率LED光源的设计过程中，对光源的效率，显色性，色温参数并没有很好确定，各种实测数据并不是很全面，各种行业标准和规范并不是非常健全，这对LED光源的实际应用，造成了不小的弊端。

虽然当前LED光源技术的发展还不够成熟。但我们应该坚信其是一种非常有潜力的技术。在90年代节能灯刚出现的时候，很多人认为这种灯具的价格太高，但经过20年的市场推广工作，这种灯具在工业和生活中的应用已经非常普遍，我们应该清醒看到LED光源的各种优势，在技术的研发工作中投入更大的力量，认真做好技术的推广工作。