（内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司 内蒙古呼伦贝尔市 021025）
摘要：传统光源技术成熟，灯具类型全面，应用广泛。但是，传统光源普遍存在光效低、寿命短的缺点，再如气体放电灯，还存在不能瞬间启动、频闪、不能耐受电压波动的问题。光效低，就意味着不节能，经济上不划算。寿命短，就需要频繁更换光源，给维护工作带来更大压力和危险（高空作业）的同时，也给正常生产造成隐患（夜间无照明）。
关键词：现代工厂内LED灯具；应用前景；
LED作为新式光源，研发和应用得到了国家的大力支持。根据国家半导体照明工程研发及产业联盟（CSA）的数据，我国LED 行业总规模达到了2 059 亿元，同比增长34%。LED 已经广泛应用于商业照明、LCD背光照明、汽车照明、道路照明、各种便携设备照明等领域。大功率LED通用照明灯具，在道路、隧道、广场等场合也有广泛应用。对LED 行业提出了明确的发展方向和目标，包括大力推行合同能源管理。
一、LED 技术特点
LED是一种半导体发光二极管 ，利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合发出过剩的能量，从而引起光子发射产生可见光。1） 光效迅速提高：到现在，产品的实用光效可达70lm/W~90lm/W，据报导，美国实验室数据达160lm/W，而用还有增加的趋势，预期在未来3 年~5 年，实用光效达到150lm/W~200lm/W是可能的，到那时有可能成为最高效的光源；2）起动性能好，快捷可靠，只有毫秒级的响应时间，能达到全光通输出，可用于应急照明系统；3）LED 在一定光束角内定向辐射，用于射灯、筒灯等灯具时，有利于提高下射光通比，调光方便，可控性强；4）防震性能好，防潮好，寿命长；5）不含汞，环保性能优；6）用于景观、装饰、广告、信号等场合，有良好调光性能容易实现数字化控制。所谓灯具效率（简称光效），指的是灯具发出的总光通量与光源所消耗的电功率之比。光效高，对于国家来说意味着节能，对于用户来说意味着省钱，即同样照度可以用较低瓦数的光源实现。传统金卤灯、钠灯光源光利用效率低原因：1）四面发光部分光被光源本身挡住；2）发光点大，不易做光学设计出射光斑不会与要求的有效照射面重合而浪费部分光。为保证金卤灯的色温和寿命，电网的电源电压要求在短时间内波动不得超过5%，长期波动不得超过3%，较大的电压变化会缩短金卤灯光源的寿命及产生颜色漂移。LED 的驱动器开关电源输入电压范围AC176-264V，稳压直流低压输出，正常工作受电压波动影响小。
二、LED 工厂灯灯具要求
结合高大厂房相应特点，根据应用环境对LED工厂灯提出特定要求，可以总结得到高大厂房用LED 工厂灯灯具的具体要求。LED 整灯通常采用加装散热片的方式散热。LED 芯片通过良好的封装工艺将产生的热量传导给散热片，并通过散热片将热量发散到周围空气中。散热片与LED 颗粒的连接情况，散热片有效散热面积的大小，以及散热片材质的选择都会影响LED 整灯的散热效果。驱动电源技术是LED 照明技术的短板之一，市场上LED 灯具故障中电源故障居首。大功率LED灯具需要电源提供更大的电流，对电源稳定性的要求更高。因此，大功率LED 灯具的驱动电源技术是决定性能优劣的重要参考指标。考虑到工厂灯工作环境位于室内，通常其灯具外壳并无特殊要求。高大厂房内生产环境通常较为恶劣，如产品部件导入堆场时产生的扬尘、切割工艺产生的焊烟等经常出现，这就要求照明灯具具有良好的密封性，以防止烟尘等进入灯具玻璃罩内影响灯具出光效率。为防止扬尘进入，依照我国对低压电器外壳防护等级的规定，LED 灯具外壳应具备IP5X 以上的防护等级。而对于船厂切割工场、钢材预处理工场、部件工场、舾装车间、装焊工场、涂装工场等生产过程会产生焊烟的高大厂房，由于焊烟颗粒较小，LED 灯具外壳应具备IP6X 的防护等级，以防止烟尘进入。
高大厂房通常空间巨大，墙壁很少，如果室外出现大风天气，厂房内空气流动也会非常剧烈，因此要求安装照明灯具时予以考虑，以防止出现摇晃剧烈的现象。通常LED 灯具整体重量较轻，可以采用刚性连接的方式安装在厂房钢梁上。如果LED 灯具使用了厚度较厚的散热片，导致整灯重量较重，应要求再额外增加重量，达到即使有剧烈空气流动也无法将其摇晃的目的，同时LED 灯具应采用紧凑型结构，避免出现异响影响到生产活动。高大厂房选用LED 灯具应该满足灯具配光曲线的要求。目前通常采用透镜折射来解决LED 灯具二次配光的问题。采用组合配光的二次配光方式能够提高LED 灯具配光的灵活性和准确性。
三、LED灯具在化工企业的应用前景
1.LED灯具和传统光源灯具的性能对比。LED 和荧光灯、气体放电灯（金卤灯、高压钠灯）的性能对比数据可以看出：1）LED光效和灯具效率明显高于传统光源，同样功率的灯具的照度明显高于传统灯具。在维持照度不变的情况下，所用灯具数量比传统灯具少，总功率低，一次购置费用、安装费用和长期用电成本低。2）LED寿命明显长于传统光源，有效减少了维护更换工作量和备件数量，长期来看经济效益可观。3）LED灯具适用温度范围大，在极低温区域也能正常启动，适合国内高纬度地区。4）LED 发热量小，表面温度低，大功率（100～200W）也能做到T4-T6，防爆性能好。5）LED可以瞬间启动，意外断电后不会像气体放电灯一样等待冷却才能重新启动，没有安全隐患。6）LED适用电压范围很宽，在供电系统出现剧烈波动或者末端电压低的情况下，也能正常运行。7）LED 光源是单向发光，方向性强，可以很容易地利用透镜进行配光，损耗很小。而传统灯具是360 度发光，需要使用反光镜，损耗大。同时，电感镇流器也会增加10%左右的电能损耗。
2.LED灯具和传统光源灯具的经济性对比。新式灯具用在企业，不能仅仅考虑本身性能方面的优势，还要从长期运行的安全性、可靠性、经济性来综合考虑，衡量购置成本、安装维护成本、运行成本和其他隐性成本。根据一般核算原则，我们进行如下设定：A.灯具运行时间，按照每天10h 计算。电费按照0.6 元/度计算。LED灯具寿命按照5 年计算。B.灯具维护费用，LED 灯具无维护费用（5 年内灯具、光源故障由厂家负责），气体放电灯更换光源、触发器等零配件价格和人工费用按照灯具价格10%计算，分摊到5 年内。C.考虑到传统灯具和LED 灯具的灯具效率和电源损耗，保证光供油区域厂房通量大致相同的情况下，两者的替代关系简化为功率2:1 替换，即用60WLED 替代150W金卤灯，240WLED 替代400W金卤灯，以此类推。我们选择进行对比。该区域主要有防爆型荧光灯和防爆型金卤灯两种传统灯具。荧光灯125W，金卤灯是70W。在满足原有照度要求的情况下，我们用功率2:1 的原则进行替代。LED防爆泛光灯（30W）替代125W汞灯。，LED灯具的一次采购成本较高，但是从运行成本、维护成本来看，LED 灯比使用传统灯具要低，即每年可以节省3 万多资金。而购置成本多出的资金只须3 年即可收回。LED防爆泛光灯（30W）替代金卤灯防爆泛光灯（70W）。LED 灯具年化成本比使用传统灯具要低13810 元，即每年可以节省24760元。购置成本整体降低了38570 元。按照5 年寿命计算，光电费和维护费就可节约123800 元。综上所述，在厂房使用LED防爆灯具替换传统光源的防爆灯具，能够明显的降低耗电量，减少运行成本。
我们必须要求进步，要求更绿色的产品，以便工程师们设计它们，厂商们制造它们。从LED 灯具的显著领先的性能和长期运行成本来看，LED 在化工企业替代传统光源灯具，必然是今后发展的趋势，同时，合理的成本回收期，也给推行合同能源管理，引入专业的节能服务公司创造了有利条件。
参考文献
[1]国务院关于印发“十二五”节能环保产业发展规划的通知国发〔2019〕19 号[EB] {http://www.gov.cn/zwgk/2012-06/29/content_2172913.htm.
[2]曾惠荣.LED 节能灯节能效果实践研究[J]安徽农学通报（下半月刊）2018(4).
[3]王香芹.初探LED 光源的可行性及应用前景[J]河北煤炭，2017（3）.