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2017年LED高杆灯码头使用状况及运行缺陷报告添加时间:2017-4-7

码头传统高杆灯使用状况及运行缺陷

(1)现状:码头高杆灯主要用于码头集装箱通道及堆场照明,平均照度一般约为15lx左右的照明,其作用包括提示场内人员或车辆回避躲让、辅助CCTV安全监控照明等。深圳蛇口集装箱码头目前高杆灯工作照明主要采用高压钠灯,灯杆高度45m高,杆距纵向100m,横向200m~300m,每杆灯具数量12~24盏,功率为1000W/盏。因高杆灯耗电量大,码头为能达到即满足国标对堆场照度要求又节能,采取每杆关掉1/3的灯具的办法,因关掉1/3的灯具堆场均匀性及照度降低。


(2)运行缺陷 ①功耗大:按照深圳蛇口集装箱码头有限企业做实际计量及测算统计后,目前高杆灯平均每天工作时间为12小时,每年高杆灯照明耗电为(取18盏钠灯/杆,实际功耗应加上镇流器用电每套为400W)11万度,如电费及需量费按每度1元人民币算,则全年耗电费用为11万元。 ②灯泡启动时间长,一般通电时间约为5~10min才能达到正常亮度。 ③色温及显色指数低,光效低,工作状态下光线偏暗。 ④由于高压钠灯的结构缺陷,会导致钠灯灯泡因堆场作业过程中设备震动、台风等恶劣气候影响而易出现灯丝断丝或灯口松动脱落等现象。 ⑤光衰快、寿命短而导致更换灯泡频繁,增加了日常人工维护及保养成本。 LED高杆灯替代传统高压钠灯的可行性 (1)LED光源结构与工艺对震动环境的承受力高LED是发光二极管LightEmittingDiode的英文缩写,是由P型半导体形成的P层和N型半导体形成的N层以及中间的由双导管结构的有源层组成,而这个有源层就是二极管的发光层。LED的发光原理是,外电源向PN结注入电子,在正向偏压作用下,N区的电子将向正方向扩散,进入有源层,P区的空穴也将向负方向扩散,进入有源层。电子与空穴复合时,将产生自发幅射光。由于LED光源采用的是半导体工艺技术,因此其光源的结合可靠性非常高,目前常用的方法是用合金锡料如AuSn(金锡焊料)、PbSn(铅锡)、In(铟)等完成,具体方法是将LED芯片置于专用支架上,采用合金材料,经机械手将芯片的电极焊点与支架自动焊接,这一过程也叫封装,在通过拉力测试后,再对封装好的LED进行包括焊点的牢固度、色温区间、电参数一致性等一系列分检及测试等工作。由此可知LED光源不会出现传统灯泡断灯丝的现象,其发光体可靠性较高,受应用环境震动的影响承受力较高。


(2)LED光源与灯具散热体的焊接连接工艺可产生降低光源与灯具接口脱落机率的效果LED光源相当于传统灯具的灯泡,LED灯具散热体有一部分的职能相当于目前传统灯具灯泡与灯具的连接器。目前,传统灯泡主要是用插口或螺口两种方式与灯具连接,遇货柜堆场作业设备振动的恶劣天气而使45M高空产生不规则震动时,灯丝断丝情况、螺口松落现象也很普遍。LED光源与灯具散热体的连接是靠焊接方式实现的,是将封装好的LED成品固定在铝基板上,多以SMT自动贴片机通过回焊炉固焊,且LED光源体积小重量轻,因此大大降低了灯具载体震动时光源与灯具接口脱落的机率。

(3)LED高杆灯先容 ①散热结构:采用对通散热结构,诱发空气自然流动,实现LED光源的散热,并可利用纳米表面涂层,提高空气热能交换能力,使基础散热能力达到2.0W/in2,直接减轻了灯具的重量。 ②灯具避震基础:核心光源部分有良好的避震措施,即LED光源具有良好的避震特性以及光源与灯具的强避震连接方式使光源部分具有很好的抗震避震性能。 ③灯具避震抗风结构:灯具的机械配合部分采用无间隙结构设计和航空铆合,壳体采用自然呼吸结构设计减少灯具迎风面积,配合专业防水防震PV垫,使灯具的一体性加强。 ④防水防尘结构:灯具的材料可采用防盐雾、抗紫外线、防腐蚀等性能要求,金属固定材料可采用张力消除技术,使灯具的密封性与出厂时保持一致,不受环境冷热交替特别高空的恶劣环境影响。 ⑤性能特征:LED灯具因其光源的发光机理决定为直流驱动,因此其发出的光无频闪、无红外、紫外光成分,并且可以通过现场模似计算对照射区域进行有效配光,相比高压钠灯须通过反射器反射后,才能照射到指定区域的照射方式而言,LED灯有效减少了光污染,提高了光的有效使用率。实验结果显示,相同光通量并经配光的LED灯具,其实际功耗约为高压钠灯实际功率的1/3.随着LED散热技术的提高,LED灯具已经是安全可触摸的灯具,光源因无需利用钠灯的呼吸系统解决散热,则不存在汞、钠等有害元素,不会对环境造成污染,因此LED光源又被称为“绿色光源”。由于LED灯不会出现触发器、镇流器、快速接头、灯口的损坏等故障问题,因此设备照明的回路电源跳闸等经常影响高杆灯工作的现象将不会出现,这就减少了员工高空作业的频率,并且在降低了维修部门的维护成本的同时,又可减少维修人员的安全事故机率。LED高杆灯与高压钠灯的比较 (1)传统灯具与LED灯具配光方式比较目前码头高杆灯基本上都是采用功率1000W高压钠灯,安装在45m高的高杆上,而高压钠灯其360°的发光面结构决定了其发出的光必须通过反射器反射后才能照到指定区域,其发光原理又决定了钠灯在发光时一定产生大量的热能,所以表面看其光通量很大,但实际有效光并不多,因此只有通过超功率的给光和补光来满足基本照明操作要求。故其光源利用率低,又由于其色温约为2000K,其发光颜色是黄色,就使得人的视觉感觉昏暗,也就要求以增大功耗弥补人对光的需求。但是,LED光源在针对垂直照射需求时可完全通过灯具透镜等不同形式进行配光,即灯具及光源的发光角度可保持相对一致,这就直接减少了光源的光浪费,有效提高了光的使用效率。这也就是在LED与高压钠灯做参数对比时,钠灯光通量往往高于LED光通量很多,但现场检测时地面照度相仿的原因。同时,LED的色温是可在2700~7500K之间灵活选择,显色指数也可达75%以上,人的视觉会感觉更好,因此,选用LED光源除节能外还更突现了人性化的一面。更重要的是,昏暗的灯光对操作的员工视觉产生疲劳感,适当的配光将提高员工的工作安全感,减少疲劳操作和驾驶现象。当然,作为照明用途的LED产品进入市场时间不久,规范产品规格、稳定质量、保障寿命是目前消费者最为关心的问题。为此,选购LED灯具、特别是工程用灯具时,一定要注重适合的亮度、光衰保障条款、电源功耗、寿命保障、IP等级等因素,码头高杆灯还要考虑是否有防振、防盐雾、抗风、抗紫外线措施等。

(2)技术参数比较从上述数据可以看出,除光通量指标外,LED灯的各项指标都优于传统钠灯。 节能及经济效果根据对多个码头调查的结果显示,高杆灯上高压钠灯灯管的市场更换周期在10个月至1年,其它消耗元件如触发器、高压钠灯的镇流器等的维护及直接换置费用平均每年每套钠灯要消耗500元人民币左右;LED灯不存在镇流器、触发器、瓷钠灯口及灯泡更换的问题,因此LED灯除节电的优势外,码头对照明部分的日常维护的人工及材料费用也会大幅降低。如果LED灯能够在3年运行期内光衰小于10%(每天按10小时工作时间计),则码头在购置了LED灯后,将会在取得节能回报的同时,还减少了每年传统灯具的直接固定维护费用。其统计数值见下表,通过上表统计分析可知,假设杆高杆灯用灯18套,使用420WLED灯替代1000W高压钠灯,三年每杆高杆灯可节省328,729元,节能可达70%,维护费节省35,100元,减少二氧化碳排放231吨,因此,在新建码头用灯时只要用总可用金额内的价格购买到适宜的、有使用寿命和光衰保障的LED灯具,应用企业必定受益。同时,由于高杆灯用电总功耗减小,因此,高杆灯的配电设施的总建造成本也会减小;如果是新建码头的高杆灯选用LED灯,该码头基本建设的配电建造成本也将随之减少,在码头运营时,总的装机需量费也自然减少。

另外可将LED照明系统与智能控制系统结合,系统根据白天/晚上的不同光照度自动开关路灯,在夜间人车通行稀少的情况下,可以降低照度,减少功耗,以满足节能、环保要求。 作为目前国内外码头广泛使用的大功率高压钠灯,在过往几十年的发展和使用之中,受其发光机理之局限,其性能改变的空间已经有限;其光源发光效率低,对人类环境造成污染的缺陷也日益突出。

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