LED照明灯具在轨道车辆上的应用.doc

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1、LED照明灯具在轨道车辆上的应用技术工程部宋玉庆高夫基摘要：本文简述了LED照明灯具特点及应用场合，重点介绍在轨道车辆客室照明系统的应用结构及可行性。1.简介近年来，随着以节约能源、保护环境为宗旨的绿色照明灯具的应用。LED是LightEmittingDiode（发光二极管）的简称，早在上世经60年代就已经出现，80年代后在辅助、指示、信号等低照度的场合成功地广泛应用。从LED产生到现在，其能够达到的最高光通量已经增加了几个数量级，目前达到了100lm以上，已逐渐开始成为白炽灯甚至荧光灯的实际替代品。随着轨道车

2、辆的技术发展，客室照明要求相应地日趋严格，LED作为一种新型的固态光源，正逐渐被应用在客室照明系统中，将成为轨道车辆的新一代照明光源。2.LED发光的原理及性能特点电致发光原理与其他二极管一样，LED包含有一片半导体材料基片与杂质相互渗秀或掺杂形成的pn结。稳态时，极性相反的载流子（电子或空穴）因形成了空间电场无法穿过Dpn结。当LED的pn结正向偏置时，电流可以正分容易地从P区（阳极）流向N区（阴极），但不能反向流动。当电子空过PN结从N型材料进P型材料时，电子和空穴的复合过程会产生光子。这一过程称为电致发光

3、。因此暴露的的半导体材料表面可以发光，这就是LED发光的原理。灯具的作用灯具是能起到分配、透过和改变光源的光的设备，包括除光源外所有用于固定和保护所需的全部零部件，必要时还可包括其与电源连接的线路附件。其具体作用是1).合理地分配光，即将光源的光通量重新分配2).防止光源或灯具所产生的眩光3).提高光的利用率4).保护光源免受损伤5).美化和装饰照明环境。光学特性灯具的光学特性主要由下列三特性决定。1).灯具效率灯具效率是在规定条件下灯具所发出的光通量ΦL与灯具内的全部光源在灯具外点燃时发射的总光通量Φs之比。

4、以符号η表示。η=ΦL/ΦS灯具的效率愈高愈好，一般灯具的效率为0.7时属于较高效率的灯具；如果灯具效率达到0.8，则属于高效率灯具。灯具所用的材料影响灯具的效率，如采用高反射比和透射比的材料，则灯具效率提高甚大。效率也取决于灯具的出光口大小，出光口愈大，则效率愈高。此外灯具效率还取决于灯罩和反射器形状的光学设计。2).灯具的截光角和遮光角灯具的截光角（γ）是在灯具垂直轴与刚好看不见高亮度发光体的视线之间的夹角。而遮光角是截光角的余角（α）。遮光角愈大，则眩光愈小。1).配光曲线灯具在空间各个方向上的光强分布情

5、况，用配光曲线来描述。配光特性是衡量灯具光学特性的重要指标。在城轨车辆的客室照明实际应用中，一般要求灯具光线均匀，不能有防碍视觉的眩光或闪光。同时照度均匀易于控制。在距地板面0.8米处的照度不低于300lx。LED灯具特点与轨道车辆上目前广泛应用日光灯相比，LED灯具的优点是比较明显的，作为新一代的照明光源，较其他照明光源，具有以下优点：光效高、功率因素高、无频闪、无紫外光、启动快、寿命长、抗震性好、绿色环保。第一，节能，在满足同样要求照度情况下，采用LED灯的功率仅为普通日光灯的1/2~1/3。节省效果是很明

6、显的。这一点在轨道车辆的客室照明系统，将再通过合理的电源选择形式与应急灯设置方式，可以在简化线路与控制方式的同时，并大大减少照明系统辅助功率的需求。第二，耐震性优良，作为一种新型的固态光源确立了在机动车、轨道交通等车辆中应用的绝对优势，目前汽车除前大灯外几乎都由LED取代。第三，维护简单寿命长。一般普通日光灯的寿命在5000小时左右，由于轨道车辆的交流供电品质影响，其实际寿命会更低。再加上因镇流器、启辉器等零件的故障造成车辆使用过程的维护保养方面花费在照明系统的费用与时间很大。而LED灯的寿命一般在30000小

7、时，远远长于日光灯的使用寿命，几乎是轨道车辆系统寿命最长的零部件。而且LED灯采用直流恒压供电，受电源品质的影响也小得多。因此采用LED灯具会极大地减轻轨道车辆在照明系统的维护精力，提高整个车辆的可靠性。第四，无频闪效应，照明品质高。日光灯的闪烁频率为电源频率的两倍。第五，启动过程简单、迅速，并且不会因频繁启动而损害LED的工作寿命。第六，工作时动态范围大，从3％工作电流～100％工作电流范围内可大幅度调光的特性，易实现智能化调光节能，既节能又延长LED的使用寿命。这在上海地铁3号线等有频繁开关或调节亮度的应用

8、中具有绝对优势。第七，LED供电电压低，在普通照明中要设置电源转换电路，使灯具结构复杂。但是在轨道车辆上通过合理选择客室照明系统的供电方式，会简化照明系统的电气设计及要求。第八，LED灯具的制造和使用过程无重金属污染，而且还能再利用，是具有绿色前景的新一代照明灯具。3.LED照明灯具的结构形式LED作为轨道车辆的客室照明形式主要有三种方式第一种方式最为简单，制作外形结构与原来荧光灯外形