【摘 要】LED作为第四代光源,是目前公认的"绿色光源"。该文结合LED光源的基本特点、石油化工行业对照明灯具的特殊要求,说明了其在石油化工行业照明中的优势,并介绍了LED灯具在该行业应用实例效果分析。除此之外,该文也指出了LED光源在应用中的不足之处及发展趋势。笔者相信随着技术的发展、市场的推动、政府的支持,LED光源工业照明领域必将迎来广阔的发展前景。
【关键词】LED;石油化工;防爆;应用状况
中图分类号:TU276.7 文献标识码:A 文章编号:1009-8283(2010)04-0299-02
Abstract:as the fourth LED light source, is currently accepted the "green light". Based on the basic characteristics of LED lights, petrochemical industry, the special requirements of lighting, illustrates its in petrochemical industry illume, and introduces the advantages in this industry LED lamps and lanterns application effect analysis. In addition, this paper also points out the application in LED light source deficiencies and development trend. The author believe that with the development of technology, market promotion, government"s support, LED light industrial lighting field will have broad development prospects.
Key words:LED ;petrochemical; explosion-proof;application situation
1 LED照明技术概述:
1.1 LED的技术发展简介:
LED(Light Emitting Dioded的英文简写,即发光二极管)是被国际公认的在21世纪最具发展前景的新一代照明光源。被誉为自爱迪生发明钨丝后照明技术的又一次伟大的革命。
二十世纪50年代,英国科学家在做半导体砷化镓实验时,发现了该物质的电致发光和低水平的红外辐射,这项发现导致了现代发光二极管的诞生。在1962年,第一个可见光LED由通用电气的高级半导体实验室开发出来,这项技术经过持续改进,第一个商用红光LED在六十年代封装,采用了砷化镓磷化物。在七十年代的中期,生产绿光LED,采用了磷化镓。第一个蓝光LED在九十年代出现,采用了氮化镓。随后的1998年,融合红绿蓝LED或涂有荧光粉的蓝光LED制造出了白光LED,这是一项充满希望的高效常规照明技术。在努力研发超高亮度白光LED的同时,研究人员还在努力改善LED的发光效率。目前商用的LED已经达到了130流明/瓦,LED照明技术的完全达到了实用化、产业化的水准,获得了广泛的应用。
1.2 LED光源的性能优势
(1)发光效率高LED经过几十年的技术改良,其发光效率有了较大的提升。白炽灯、卤钨灯光效为12～24lm/W,荧光灯50～70lm/W,钠灯90～140lm/W,大部分的耗电变成热量损耗。LED光效经改良后可达到达90～200lm/W,而且其光的单色性好、光谱窄,无需过滤可直接发出有色可见光。目前,世界各国均在加紧提高LED光效方面的研究,在不远的将来其发光效率将会有更大的提高。
(2)节能效果明显LED单管功率0.03～0.06W,采用直流驱动,单管驱动电压1.5～3.5V,电流15～18mA,反应速度快,可在高频操作。同样照明效果的情况下,耗电量是白炽灯泡的八分之一,荧光灯管的二分之一。日本估计,如采用光效比荧光灯还要高两倍的LED替代日本一半的白炽灯和荧光灯,每年可节约相当于60亿升原油。就桥梁护栏灯例,同样效果的一支日光灯40多瓦,而采用LED每支的功率只有8W,而且可以七彩变化。
(3)稳定可靠、超长寿命采用电子光场辐射发光,灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED灯体积小、重量轻,环氧树脂封装,可承受高强度机械冲击和震动,不易破碎。平均寿命达10万小时。LED灯具使用寿命可达5～10年,可以大大降低灯具的维护费用,避免经常换灯之苦。
(4)本质安全、性能优异LED采用直流低压供电(典型值为:3.2V正向电压)发热量低,无热辐射,冷光源,可以安全抵摸;能精确控制光型及发光角度,光色柔和,无眩光;不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。内置微处理系统可以控制发光强度,调整发光方式,实现光与艺术结合。
(5)有利于环保LED为全固体发光体,耐震、耐冲击不易破碎,废弃物可回收,不含汞、钠等 对环境有害的元素。光源体积小,可以随意组合,易开发成轻便薄短小型照明产品,也便于安装和维护。当然,节能是我们考虑使用LED光源的最主要原因,也许LED光源要比传统光源昂贵,但是用一年时间的节能收回光源的投资,从而获得4～9年中每年几倍的节能净收益期。
2 石油化工领域对LED防爆灯具的应用状况分析
石油、石化等化工行业是关系国计民生的基础性工业,照明设备的安全可靠对它的生产发展起到非常重要的保障作用。由于生产及作业场所大多是易燃易爆的危险区域,这就决定了对照明产品有独特的要求。LED照明灯具主要应用在以下几个区域:
2.1 石化装置区域
主要为塔、罐、管线等室外或室内设备,局部照明区域为仪表设备或人行通道等,灯具的配置高度一般为2-4米,照度一般要求为20LUX左右。因为大部分区域为1区甚至0区,对灯具防爆性能要求极为严格,基本要求隔爆以上等级,大多为室外区域,要求灯具具备良好的防水、耐腐蚀性能,同时大部分区域为几米乃至上百米的高空区域、高温高压,灯具更换、维修都极为困难。在LED灯具出现之前企业基本上都用的低压自镇流汞灯或增安型的防爆日光灯,存在着防爆等级低,防水性能差光效低,尤其是光源寿命短、安全性差、更换频繁,维护量大造成高空作业多,时有触电、高空坠落的事故发生,故存在重大的安全隐患。LED灯具的本质安全和超长寿命彻底地解决了这方面的问题,行业的安全需求决定着LED灯具的应用具有非常大的发展潜力。
2.2 泵房等室内设备区域
主要为泵类等室内设备,照明区域为设备及仪表等,灯具的配置高度一般为4-6米,照度要求为30LUX左右。因为大部分区域1区甚至0区,也同样对灯具的防爆、防水性能要求十分严格,且设施的遮挡形成的照明死角很多,以前的照明灯具体积大、安装复杂从而形成光照度不均匀和眩光。LED灯具的体积小和自然的白光使安装维护简便、光照场所简明、舒适。
2.3 日常检修和应急类照明
主要是管道、设备巡检,突发状况应急等需要移动类防爆LED灯具。以前使用的是卤素灯泡作为光源的干电池手提灯,他们不仅防爆性能低,灯泡寿命短,干电池消耗量大,而且亮度低、工作的时间短等。LED防爆电筒和LED防爆探照灯以其高亮度、工作时间长、免维护等优点成为石化工作人员的新宠并逐步淘汰了那些传统的应急灯。
3 LED产品在企业实用效果对比分析:
以下是以某企业生产的19WLED防爆灯具在一石化企业的管线廊道安装的使用情况来进行测试和分析:
安装高度为3.6米,三只不同光源典型灯具:125W自镇流汞灯、2*20W日光灯、19WLED灯。测试对比数据为:有效4米直径范围内照度及耗电照度对比数据
从以上两组数据看出,LED灯具在石油化工行业的应用有着非常大的优势,这还仅是从照度和节能方面看的。如果算上使用LED灯具后的安全收益和社会效益,
LED灯具更具发展应用的良好前景。
4 阻碍LED灯具在石油化工行业全面应用的因素分析
同任何事物都具有两面性一样,LED照明产品优势很明显,发展前景也很光明但为什么没有在企业普及呢?笔者认为有以下几个方面的原因:
4.1 技术问题
目前成熟单颗LED光源产品的功率最大只有5W,对于LED大功率照明灯具的设计通常采用两种做法,一种是用上百颗LED组合,电源和电路的设计都非常复杂;另一种是多芯片复合,产生的散热难题而导致光衰过快;无论哪一种问题都会大大缩短LED的理论寿命。
4.2 成本问题
LED的成本虽然在逐年下降,但同样的光效还是比传统的光源要贵上好几倍甚至十多倍。对于国家的考核标准是年度产值和利润的国家石油化工行业来说。不管是哪一位领导不会不考虑自己的升职通道。所以说LED灯具高价格所带来的过高的一次性投入是阻碍其大面积推广的重要因素。
4.3 技术标准问题
LED照明技术标准制定的步伐根本跟不上LED照明技术的进步这就导致了各个照明企业缺乏统一的行业标准去执行。甚至有的企业标准都是处在朝令夕改的状况,这就导致产品品质不稳定、客户无法依标准鉴别的情况。还有的企业主追求短期利益以次充好,损害了LED产品在客户眼中的高品质形象。
5 本文小结
LED灯具开始应用在石油化工的照明领域是对传统照明产品进行了颠覆式的革命,利用功率白光LED在工业防爆照明产品可以成功解决防爆产品的使用安全隐患、光源持续照明时间短、资源浪费大和环境污染等一系列的题。随着新材料、新技术的进步大功率LED产品的散热问题和成本问题会逐步得到解决;随着市场的发展、政府政策的引导,LED的标准问题已经得到国家有关部门和行业的重视并正在研究解决。LED将继应用于信号指示、汽车工业、商业市政领域后开启工业照明应用领域的新时代。
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