LED灯具在青藏车客室照明系统中的应用

张银龙

摘要：随着我国高速铁路事业的发展，旅客对车内照明环境品质的要求越来越高，在我国高速列车照明设计中广泛采用LED灯具作为光源。根据青藏雪域高原特殊气候，青藏铁路列车做出了进一步的完善，使其整体的舒适性和安全性达到了最佳的状态，启用了更为科学合理的技术，使得列车能够在极其恶劣的条件下仍会正常稳定的行驶。本文通过对列车传统车载灯具的测试对比，总结出了LED灯具在发光效率等方面相对于传统灯具的优势，并通过对青藏车改造作为典范，为铁路列车室内照明设计和应用提供依据。

关键词：LED的发光原理;青藏客车;照明设计;LED发光效率

0  引言

当前经济的不断发展，使得我国的铁路已经进入到了高速发展阶段的当中，所以说人们对乘车过程提出了更高的要求标准，其中列车照明系统在乘客的感官享受方面要发挥着不可替代的作用，相应的技术也在不断提升，使得照明不仅能够起到基础照明的作用，同时还会更好美化车厢环境效果。同时在不断发展过程中LED灯具已经成为一种主要的應用光源芯片，LED光源芯片往往会体现出功率消耗较小，发光效率更高，显色指数更高，保证灯具使用寿命更加持久稳定，在列车运行过程中将会越来越彰显出巨大的作用。

1  对LED灯具存在的优点以及发光原理进行简要陈述

1.1 对于LED灯的发光原理做出简要分析

LED是由Light Emitting Diode的缩写而成，而对于我们是将其命名为发光体二管，保证电能能够全面转化成光能一种电气元件，同时也是一种发光效率最高的一种半导体。LED 导体的核心部分是由p 型芯片和n 型芯片所构成，同时在P型芯片和n型芯片上还存在p-n结构作为主要连接形式，在少数载流子与多数载流子复合作用下会把多余的能量进行全面的释放，同时在能量的释放过程中主要是光的形式存在，从而达到最大效率的电能转换成光能。此外LED芯片还是由红、橙、黄、绿、蓝、紫色等不同颜色的发光体光所组成，因此我们经常将LED芯片成为发光二极管。

LED的核心部分就是COB芯片，芯片的一端支撑在一个支架上，一段连接着负极，另一端连接着正极，整个COB芯片会同树脂结构进行充分的结合，以此能够起到良好的防护作用。半导体芯片由两部分组成，一部分是P型芯片导体，在整个应用过程中要发挥着主导地位，另一端是N型芯片导体，在这一部分结构当中会存在着大量的电子。但是要想保证这两部分导体能够发出应用的作用，一定要采用P-N结构进行全面的连接。当电流通过导线传导在这个芯片的时候，电子就会大量的聚集在P区域内，在P区域内电子就会形成一定的复合形式，然后大量的电子就会以光子的形式发射出去，这样的整个过程就是LED发光的主要原理。光的波长结构将会对光的颜色起到决定性作用，特别是P-N结构材料将会将会显得尤为重要。

1.2 对于存在的优势进行简要分析

1.2.1 表现出体积较小特征

LED芯片基本上是一块很小的晶片同氧树脂进行结合所组成，所以它会表现出较轻的特点，同时较小的体积还会有利于芯片的安装。

1.2.2 对于电能能够充分的节约

LED芯片耗电相对较低，往往是通过直流驱动映红，经常会将耗电功率控制在0.06kW/h，电光转换效率可达85%。同时在一般情况之下电压会维持在1-3.6V，所产生的消耗一般不会超过0.1瓦，在相同工况下要传统卤素光源的效率更高。

1.2.3 会表现出超长的使用寿命

LED芯片光源通常情况之下也被称为一种长寿灯。在具体运行过程中主要是以固体冷光源为主，通过环氧树脂达到封装保护的目的，不会产生烧断积沉等问题的出现，如果是在正常的工作状态之下，往往会维持在6年左右的使用寿命，相对于传统光源要表现出极强的使用寿命。

1.2.4 显示出极高的亮度，散热极快

LED灯具在使用的时候会应用冷发光技术，散热量要比传统灯具表现出极快的特性。

1.2.5 表现出良好的环保特性

LED芯片是由更为环保的材料组成，不会产生任何污染，同时芯片还可以进行二次回收利用。在光线当中不会产生紫外线和红外线，所以说它不会产生任何的辐射以及干扰，在应用的过程中不会产生任何有害气体或者物质。

1.2.6 表现出极强的耐用性

LED芯片在环氧树脂里的保护之下，比传统光源要表现出极强的坚固性。在任何的外在条件之下，都会保证LED灯体不会轻易的出现损坏。

1.2.7 表现出不同的色彩变幻

LED光源可以充分利用光源本身的基色，在计算机和RGB技术控制下实现多种颜色的不同变化，可产生256×256=65536种颜色，以此能够形成不同种的光色色调，这样才能够满足不同的场景场合，有助于实现丰富多彩的图形效果。

1.2.8 能够体现出一定的先进性

同传统的单色调光源相比较，LED芯片也被称为是一种微型电子产品。它能够同计算机网略技术、信息通信技术、图像应用技术、全面控制技术进行充分结合应用，在数字信息领域当中十分高端的产品，能够实现全面的升级变换，以此能够更好的丰富我们的世界。

1.2.9 能够体现出全面的综合价值

首先，能够实现持久使用，通常情况之下使用寿命达到上万小时，相比钨丝灯泡的能够体现出更为持久的使用寿命，同时在使用过程中更加的安全稳固，不会产生过多的部件，已经全面取缔玻璃的使用;其次，大小更为科学合理，大多数的情况之下芯片的直径只有5毫米;再次，在能耗表现方面，能够将85%的电能转换成光能，体现出极高的转换效率，还不会产生过多的能量浪费;最后，应用的材质更加环保，不会产生多余的重金属杂物等，能够展现出更多的功能特性：对于多种色温都能够进行全面操控，让整个的空间效果更加舒适。

2  进行全面的对比分析

2.1 发光效率的对比分析

通常情况之下不同光源的发光效率是不同的，主要将其定义为每个灯发出的光通量与瓦数的比值，经常以流明每瓦作为主要单位来使用。通过大量的实践分析得出表1具体数值。

LED芯片光源发光效率是荧光灯管光源发光效率的2.5倍，是传统卤素灯泡的10倍。

2.2 利用光谱图进行对比分析

我们在实验室内做出了大量的数据分析，以此得出了不同的光谱分析结果。通常情况下我们将光谱定义为辐射源光谱密度与波长之间所建立的函数关系。

通过大量数据对比分析得出以下几大优势：

2.2.1 具备极高的发光效率

通过发光效率的比较，荧光灯发光效率数值仅是维持在40lm/W，而LED发光芯片灯具发光效率为915lm/W，可以看到LED灯具的发光效率要远远超过荧光灯具发光效率，与此同时在产生相同的光通量条件之下，荧光灯具消耗的电能往往会更多。

2.2.2 光谱分布角度进行全面分析

我们通过数据分析得出，LED芯片灯具的在400-700nm波长范围内都会有光谱的有效分布，同时还会展现出良好的均匀性，各波长存在的差距也不是很大。而对于荧光灯具在550nm波长范围以下光谱就会显得较低，通常情况下会表现在不连续的几个区间范围内。所以我们得出结论LED灯具的所展现出光谱和对应的波长更加广泛，同时在各个区域内的分布也相对比较集中，不会出现过于分散的现象。

除此之外LED芯片灯具相对于传统荧光灯具还具有另一大优势，能够提供出广泛的色温数值，提供出不同的色温应用，以此能够展现出不同的光色效果。

3  在青藏列车灯具的主要设计分析

在进行青藏车客室灯光照明设计的时候，主要包括产品进一步描述分析，应用产品光环境模拟，应用产品的全面测试，最后是产品的检测分析和品质应用检验过程等，以下进行简要陈述分析。

3.1 产品的进一步描述分析

LED燈具是以COB为主要光源，它由LED芯片、灯具驱动电源、铝型材的散热结构、TR透镜所组成。

3.2 灯具产品的检测分析

灯体均采用压铸铝结构材料，表面进行了全面的氧化处理，内部采用高功率的透镜进行控光，以此能够实现的最佳的光色效果。

3.3 对于内部的电源情况进行简要说明

由于当地气候条件的限制，为了能够适应高原自然环境和外在气候条件，驱动电源一定要采用低压启动模式，在电路上应用继电器作为主要保护，这样才能够更好控制初始电压，这样才能够对整个灯的电流和电压进行全面控制。

4  结论

随着我国的经济不断发展，使得灯具行业已经发生了翻天覆地的变化，已经由传统的卤素光源逐渐转变成LED芯片，它的出现将会对电能做出进一步的节约，同时还会更好的延长灯具使用寿命，以此能够发出更大作用和价值。同时LED灯具表现出稳定性，在青藏列车客室应用上，越来越表现出不可替代的作用，以此能够为列车安全稳定运行做出重要的保障。

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