在油田地面工程中，LED燈具成為一種趨勢，下面我們將就幾個方面進行分析。

1.LED光源的特點

LED光源的優(yōu)點如下：

（1）光效高、能耗低

目前，LED的使用光效已達到70~90lm/W,已與傳統(tǒng)光源相差不大。LED 的電能利用率高達80%，由于LED 是冷光源，與目前普遍使用的白熾燈、熒光燈相比，節(jié)電效率非常明顯: 同樣的亮度，白光LED 的能耗為白熾燈的1/10，節(jié)能燈的1/4。

（2）壽命長

LED為發(fā)光二極管，為半導體元件，故障率極低，壽命遠遠大于傳統(tǒng)光源，目前其實驗室壽命為50000~100000h，已光通量衰減到80%時所經歷的工作時間作為其壽命，其亦可達到25000h，遠超傳統(tǒng)光源。在一些需要24小時點亮、維護更換不便的地方有很大的優(yōu)勢。

（3）啟動時間短

LED只有幾ms的響應時間，瞬間可達到全光輸出。由于LED光輸出與其工作電流成正比，其工作電流的范圍較大，所以可通過改變工作電流方式來調光。相對于金鹵燈及熒光燈，具有的優(yōu)勢比較明顯。

（4）安全性好

LED屬于綠色照明光源，發(fā)熱量低，冷光源，可以安全觸摸。光色柔和，不含汞等危害健康的元素。LED采用直流低壓供電，安全可靠。LED是固體發(fā)光光源，抗震性能好，牢固可靠綠色環(huán)保。

（5）無頻閃響應

LED采用直流驅動，無傳統(tǒng)光源頻閃反應，且光線柔和保護眼睛，和傳統(tǒng)光源相比，更利身體健康。

（6）安全性好

LED安全系數(shù)高，不會產生安全隱患，適合于油庫等爆炸危險場所。

除具有以上優(yōu)點外，其自身亦具有一些缺點。

（1）眩光

LED燈具光效高，發(fā)光面積小，且方向性強，從而造成光線集中，峰值亮度達，LED峰值亮度往往高于106cd/m2，遠超于熒光燈，容易在室內產生眩光。

（2）價格高

LED燈具價格遠遠高于普通燈具，不太讓普通客戶接受。隨著能源緊缺、電價越來越高、環(huán)保要求及LED的光效的提高, 用LED替代白熾燈、熒光燈、節(jié)能燈、金鹵燈將成為必然,而且LED還具有尺寸小，發(fā)光方向性強、不含紅外線和紫外線光束等特點。

2 油庫光源的應用現(xiàn)狀

在油田及油庫工程中，應用較多、低能耗、高光效的光源種類主要有三基色熒光燈、金屬鹵化物燈、金屬鈉燈和LED，其中熒光燈和金鹵燈的應用比較廣泛，本文將對熒光燈、金鹵燈及LED進行系統(tǒng)的比較。作為新興能源，選擇LED燈具時，具有盲目性，通常認為選擇普通燈具功率的一半，其照度即可達到設計要求，或等同于普通燈具選擇，造成實際平均照度偏大或偏小，這樣都不符合照度設計標準要求。

本文將利用DIAlux仿真軟件計算，分別模擬東莞某成品油庫中房間內及道路照明，通過實驗數(shù)據對比詳細分析LED燈具的特性參數(shù)，從而得到較為詳實的理論依據。

3 LED與其它光源的仿真計算

DIALux是一款燈光照明設計軟件。此軟件適用于所有燈具廠家提供的燈具，能滿足目前所有照明設計及計算的要求，是各界都比較認可的照明計算軟件。

3.1 LED和普通熒光燈的對比

油庫內某相同辦公室（6m×3.6m），分別采用節(jié)能熒光燈及LED燈，燈具的安裝高度（3.0m）及位置相同，利用DIAlux仿真軟件模擬計算，圖1為采用LED光源燈具（PHILIPS 45W，4500lm）的配光曲線和等照度曲線。

圖1

照度計算值見下表（0.75m高工作面）。

表1 辦公室LED照度計算表

實際能效值（照明功率密度）：4.17 W/m 2。圖2為采用雙管熒光燈（PHILIPS 2x36W，6700 lm）的配光曲線和等照度曲線。

圖2 熒光燈配光曲線和等照度曲線

實際效能值（照明功率密度）：6.67W/m 2。照度計算值見下表（0.75m高工作面）。

表2 辦公室熒光燈照度計算表

通過圖1和圖2配光曲線可以看到，相對熒光燈，LED光源的光束角度更大，且光強較強。從仿真結果等照度曲線及照度計算表可以看出，辦公室照度要達到300lx（±10%）標準要求，若采用LED燈具，需2只（PHILIPS 45W，4500lm）;若采用普通節(jié)能燈具，需采用2只雙管熒光燈（PHILIPS 2x36W，6700 lm）。

從計算結果可以分析，采用LED燈具和普通熒光燈實際能效值（功率密度值）皆小于標準值9 W/m 2，且LED燈具的實際能效值4.17 W/m2明顯小于普通熒光燈6.67W/m2。其中普通熒光燈造價為LED燈具的1/3。LED燈具相對熒光燈節(jié)能效果明顯。

3.2 LED和金鹵燈的對比

在油庫水泵房內（10m×20m），分別采用防水金鹵燈及防水LED光源，燈具安裝高度相同及位置相同，利用DIAlux仿真軟件模擬計算，圖3為采用LED光源燈具（49W，4375lm）的配光曲線和等照度曲線。

圖3

實際能效值（照明功率密度）：1.96 W/m 2。照度計算值見下表（0.75m高工作面）。

表3 水泵房LED照度計算表

圖4為采用金鹵燈（70W，5500lm）的配光曲線和等照度曲線。

圖4

實際能效值（照明功率密度）：2.8W/m 2。照度計算值見下表（0.75m高工作面）。

表4 水泵房金鹵燈照度計算表

通過圖3和圖4配光曲線可以看出，LED光源光強較強。等照度曲線及照度計算表可以看出，泵房照度要達到100lx（±10%）標準要求，若采用LED燈具，需8只（49W，4735lm）;若采用金鹵燈具，需采用8只（70W，5500lm）。

從計算結果可以分析，采用LED燈具實際能效值（照明功率密度）皆小于標準值4W/m2，且采用LED燈具的實際能效值1.96W/m2明顯小于采用金鹵燈的2.8W/m2。其中金鹵燈造價為LED燈具的2/3。LED燈具相對金鹵燈節(jié)能效果明顯。

3.3 道路照明中LED和金鹵燈的對比

油庫主干道，寬15m，分別設置LED和金鹵燈，布置、數(shù)量、間距及燈具高度相同。利用DIAlux仿真軟件模擬計算，圖5為采用LED光源燈具（113.5W，12745lm）的配光曲線和等照度曲線。

圖5

照度計算值見下表。

表5 道路LED燈具照度計算表

圖6為采用金鹵燈（250W，22000lm）的配光曲線和等照度曲線。

圖6

照度計算值見下表。

表6 道路金鹵燈照度計算表

通過圖5配光曲線可以看出，LED光源光強較強。等照度曲線及照度計算表可以看出，主干道達到30lx照度要求時，在燈具布置相同的基礎上，LED燈具的功率遠小于普通金鹵燈具。其中普通道路金鹵燈的造價是LED路燈的1/2。

4 現(xiàn)場應用及探討

通過以上仿真結果及計算數(shù)據可以看出，選用LED光源時，不能簡單按普通燈具功率的比例設計，應在具體環(huán)境條件下，根據實際計算結果選擇。短期來講，應用LED光源投資較高。但從節(jié)能減排方面考慮，無論是室內場所還是室外環(huán)境，LED光源都可以大量節(jié)省電能，而且采用LED燈具的照明功率密度值明顯小于熒光燈和金鹵燈。

項目施工結束后，我們通過照度測量儀對油庫現(xiàn)場室內外照明環(huán)境進行了實際勘測，測量結果基本和理論計算相符合。LED燈具的應用得到了油庫業(yè)主的認可。

其次LED燈具的光通量損失與傳統(tǒng)光源不同，從光譜曲線可以看出LED是半空間（120°）發(fā)光的光源，熒光燈、高壓鈉燈或金鹵燈是全空間發(fā)光的光源，需要將一個半空間的出射光線改變180°方向投向另一半空間內。

當我們依賴反射器來完成時，反射器對光線的吸收和光源自身的擋光是不可避免的。而是用LED作為光源不會存在這方面的損失，光線的利用率比傳統(tǒng)光源高，且LED光源不含有有害金屬汞，不會在報廢時對環(huán)境造成危害，而當熒光燈或金鹵燈破碎時，其中的汞會馬上蒸發(fā)到空氣當中，瞬間使周圍空氣中的汞濃度達到10-20毫克/立方米，超過國家規(guī)定的1000-2000倍。

LED燈具作為冷光源，長時間點亮時，表面溫度<45°，且其光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量和輻射，從而減少二氧化碳、二氧化硫及其它有害化學成分的排放，減少對環(huán)境的污染，采用直流供電，有效提高光線的顯色指數(shù)RA≥0.7，保持物品的色彩真實度，保護人體的視覺，為綠色照明光源。隨著科技水平的進步和制造工藝的不斷提升，LED的流明成本會大規(guī)模降低，其前景會越來越廣闊。

本文編自《電氣技術》，論文標題為“LED燈具在成品油庫中的應用”，作者為李寶云、孟瓏 等。