LED照明技术在试验厂房中的应用

By | 2020年7月24日

  1 引言


  航天器实验厂房是卫星以及飞船研制、实验、总装的次要场合,其外部的照明环境对型号实验平安有序进行起到十分首要的作用,照明零碎是提供亮堂、温馨的照明环境的首要保证设备。最近几年来,跟着我国航天事业的一直倒退,为餍足日趋增进的型号义务的需要,航天器实验厂房的建立规模逐步扩展,实验厂房灯光设施的设置装备摆设也愈来愈多,灯光零碎孕育发生的动力耗费也愈来愈年夜。因而,若何节约动力,打造绿色航天器实验厂房的首要性日趋凸显。关于矮小厂房灯光产物来讲,跟着最近几年来LED光源技巧的迅速倒退,将LED光源使用到矮小厂房灯光产物中,曾经成为光源行业鼎力倒退的标的目的。


  2 照明零碎近况及存正在成绩


  今朝,航天器实验厂房照明零碎次要采纳年夜功率低压钠灯以及金属卤化物灯(金卤灯)的双光源组合灯具,灯位距地标高均正在20m阁下,最高可达25m。因为灯具的更新换代,原双光源产物采办艰难,且双光源零碎存正在发烧量年夜,灯具废弃频仍、培修改换难度年夜等一系列成绩。局部双光源灯具均已被单光源(金卤灯)灯具庖代。单光源照明零碎虽处理了双光源照明零碎存正在的局部成绩,但仍存正在一些成绩次要体现以下:


  1)照明品质欠佳。经丈量患上知,航天器实验厂房内最小照度为60lx,最年夜照度为168lx,厂房均匀照度约为138.6lx,照度值已远低于QJ2574-93《卫星总装平安要求》及GJB2204A-2005《卫星总装通用标准》中“AIT年夜厅工作区内照度应没有低于300lx”的要求,且单光源照明零碎色温没有稳固,光衰年夜,已无奈为型号实验提供精良的照明环境。


  2)能耗及维保老本高。低压钠灯以及金卤灯均属于低压气体放电光源,功率年夜能耗高,据粗略统计,实验厂房照明零碎27盏混光灯一天的电耗约为518kWh(一天按24h较量争论);灯具培修改换艰难,且频仍的改换与培修需求更多的人力、物力,保护颐养老本较高。


  3)寿命短。低压钠灯以及金卤灯的实践寿命约为5000小时,但电压动摇、环境温度、燃点工夫等要素均会影响灯具的应用寿命。因为实验厂房吊顶内温度较高,灯具自身散热性差,且未能做到“正在24小时延续燃点后,每一周必需封闭至多15分钟”的应用要求,故灯具的实际应用寿命远低于5000小时。据统计,灯具的灯胆、镇流器年废弃率高达30%。


  4)存正在平安隐患。因为金卤灯及镇流器扑灭后要孕育发生年夜量热,灯具自身散热性差,且实验厂房吊顶内温渡过初等缘由,使灯具、电缆等元器件的绝缘功能降落,存正在火警隐患;正在改换与培修灯具的地面功课进程中存正在平安隐患。


  3 LED光源及优胜性


  LED是“发光二极管”的缩写,LED是一种能够将电能转化为光能的电子器件,且具备二极管的特点。正在肯定前提下,它还具备发光特点,当正在发光二极管PN结上加正向电压时,处于高能态的电子与空穴相遇复应时会把过剩的能量开释并以发光的方式体现进去,从而把电能间接转化成光能。


  作为新型照明灯具,LED灯具相比于传统灯具备着微小劣势,其次要优点有:


  1)发光效率高。白炽灯光效为12-24lm/w、荧光灯50-70lm/w,年夜局部的耗电变为热量损耗,而LED光效可达到50-200lm/w,并且发光的单色性好,光谱窄,无需过滤,可间接收回有色可见光。


  2)节能。LED单管功率0.03-0.06w,采纳直流驱动,单管驱动电压1.5-3.5v。电流15-18mA,反映速率快,能够高频操作,用正在一样照明成果的状况下,耗电量是白炽灯的万分之一,荧光灯的二分之一。


  3)寿命长。白炽灯、荧光灯都是采纳电子辐射发光,灯丝易烧,热堆积、光衰减等特性,而LED灯体积小,分量轻,环氧树脂封装,可接受高强机器打击以及触动,不容易破碎,均匀寿命达10万小时,比传统光源寿命长10倍以上。LED灯具应用寿命可达5-10年,能够年夜年夜升高灯具的保护用度防止常常换灯。


  4)平安牢靠性强。LED灯具是齐全封装正在环氧树脂外面,没有存正在灯丝发光易烧、热堆积、光衰等缺陷。发烧量低、无热辐射性,能准确管制光型及发光角度、光色、眩光、没有含汞,钠元素等可能危害衰弱的物资。


  4 使用措施


  LED照明正在景观照明中使用较多,且技巧较为成熟,但正在矮小厂房中使用仍处于高级阶段。为确保播种精良的使用成果,特将本次使用装置分阶段进行,严格依照计划论证、产物装置、照度测试、数据剖析几步实现。


  计划论证。为确保使用计划的可行性,正在装置前对实验厂房进行区域划分与丈量点安排,并对现有灯具的照度进行了丈量。并采纳照明较量争论软件DIALux对实验厂房LED照明零碎的照度进行模仿。将实验厂房多少尺寸、灯具参数作为输出,并抉择四角布点法对照度进行丈量,拔取168个丈量点,经过软件模仿患上出实验厂房各丈量点的照度值,照度模仿成果见图1。



  图1 照度模仿成果图


  产物装置。对灯具进行装置调试。选用灯具产物为BGK300W-A型LED高吊挂灯,详细参数见表1。


  表1 LED高吊挂灯参数表



  装置采取维持原灯孔数目及地位没有变的办法,采纳原有吊顶嵌入式暗装对LED高吊挂灯进行装置,灯位立体图见图2。灯具的管制形式及导线均没有做改动。



  图2 灯位立体图


  照度测试。针对实验厂房丈量区域采取“四角布点法”进行丈量。即正在照度丈量区域内将丈量区域划分红矩形网格,网格为边长为3m的正方形,正在矩形网格4个角点上丈量照度,网格四角布点表示图如图3所示。



  图3 四角布点表示图


  针对丈量区域而言,四角点指丈量区域四个角落,共4个丈量点;边线点指丈量区域四条外边线上的点,每一条边线上拔取6个点,每一点之间间隔约为3米,共有24个丈量点;场内点指对丈量区域四条外边线内的丈量点,每一点之间间隔约为3米,共有114个丈量点。针对已安排好的丈量点,严格依照丈量前提正在夜晚对照度进行丈量,按丈量数据填写照度丈量计量表。因为新照明灯具存正在散热、光衰等成绩,故本次丈量实验需继续一段工夫,拟定每一周丈量2次,至多继续8周。以保障把新换灯具的优点、缺陷充沛暴显露来,以达到丈量的目的。


  数据剖析。对照度丈量值严格按四角布点法较量争论公式较量争论出均匀照度及照度平均度,并对没有同灯具的参数、照明成果、节能效益进行具体比照剖析。


  四角布点法的均匀照度按式(1)较量争论:


  式(1)


  式中:


  E——均匀照度,单元为勒克斯(lx);


  M——纵向网格数;


  N——横向网格数;


  E□——测试区域四个角处的测点照度,单元为勒克斯(1x);


  EΔ——除了E□外,四条外边上的测点照度,单元为勒克斯(1x);


  Eo——四条外边之内的测点照度,单元为勒克斯(1x)。


  照度平均度按式(2)较量争论:


  式(2)


  式中:


  U——照度平均度(均差);


  Em——最小照度,单元为勒克斯(1x);


  E——均匀照度,单元为勒克斯(lx)。


  较量争论后果显示采纳LED高吊挂灯后工作面最年夜照度达470 lx,均匀照度达到310lx。因而可知,实验厂房的照明品质明显进步,不只保障了实验厂房照度值餍足QJ574-93《卫星总装平安要求》,并且色温及显色指数愈加恼人,长时间应用没有会呈现色差变动,无偏偏色景象。


  5 节能剖析


  经较量争论,正在保障实验厂房照度要求的状况下,新型LED灯具用电功率年夜幅升高,节电率高达62.5%,节能效益剖析见表2,最年夜限制的节流了电费开销,且新型灯具的寿命成倍延伸,年夜幅升高了灯具培修改换的人力、物力老本。


  表2 LED灯与原灯具节能效益剖析



  经过以上较量争论患上知,改用新型LED灯具后,因为用电功率年夜幅升高,该年夜厅每一年可节流照明电费约10.88万元,保护费1.5万元,每一年可节约总用度达12.38万元。


  6 完结语


  跟着LED光源技巧的迅猛倒退,LED光源正在矮小厂房中的使用也失去了长足的提高。不只改善了航天器实验厂房的照明环境,减速了古老用电设施、后进工艺的更新换代,还能够年夜年夜进步动力行使率,年夜幅度的升高动力损耗,从而高效地为型号实验保驾护航,使无限的动力用于更多的科研消费。若从此将LED照明技巧与调光技巧相连系,LED技巧正在航天器实验厂房中的使用势必失去更年夜的倒退。


 


编纂:Cedar