地鐵車站照明工程中LED燈具的設計與應用

摘要：在地鐵運行過程中，地鐵照明發揮著非常重要的作用，不僅對車站乘客的人身安全及情緒有影響，對車站的裝飾效果也有較大影響，因此在進行設計的過程中需要對各方面因素進行綜合考慮。文章以實際工程為例，對地鐵車站照明改造工程中LED燈具的設計和應用進行了探討。

關鍵詞：地鐵車站；照明工程；LED燈具設計；裝飾效果；照明改造 文獻標識碼：A

中圖分類號：U231 文章編號：1009-2374（2017）06-0016-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.008

在城市交通建設的過程當中，地鐵作為新興的交通工具，在城市中變得越來越常見，在有地鐵建設的城市當中，為城市數千萬人提供了便利的交通，龐大的地鐵網絡給了城市交通帶來了極大的便利，在地鐵站口會出現人流密度較大的情況，為了保證各位乘客在乘坐地鐵的過程中能夠安全、舒適，需要在地鐵建設當中對地鐵的照明設計加以重視，保證地鐵照明設計符合實際需求。在設計照明設備的時候，需要考慮到其是否為節能減排的綠色燈具，符合這種要求的燈具中LED燈具最佳。

1 工程概況

在某軌道交通照明設計優化中一共涉及了15座車站站臺和站廳，設計照明光源為LED的T8燈管和直徑為20cm、13cm的LED筒燈。車站照明系統進行優化設計時，所有的熒光燈管均使用LED T8燈管進行替換，如果原來安裝的為6寸筒燈、4寸筒燈，則使用LED筒燈替換，要求照明系統經過改造后照明度可以達到規范要求。

2 LED燈具的應用優勢

LED燈的發光二極管是由n型半導體和p型半導體組成的二極管，其中：p型材料中主要為載流子空穴、n型材料中主要為載流子電子、p-n在沒有加電壓時會形成一定的勢壘。在施加正向偏壓后，受外電場作用，n區電子和p區空穴會向對方擴散運動，構成少數截流子電子，使p-n結構附近產生夾帶空穴和異帶電子負荷，并在釋放出對應的能量時發光。LED燈具主要具有下述四個方面的優勢：（1）使用壽命長。LED燈具理論使用時間為5萬h，光衰初始值為30%，電源模塊的壽命一般會達到3萬h；（2）具有良好的節能效果。LED燈為固體冷光源，具有較高的光效率，當前使用燈具已經達到了140lm/W。而當前使用的白熾燈其光效為8lm/W，一般熒光燈的高效為60lm/W；（3）具有良好的環保性。因為LED等采用電子發光原理，所以不存在金屬汞污染的問題，而且廢棄后可以進行回收，由于屬于冷光源，因此發熱量相對來說也比較低；（4）響應時間比較短。熒光燈的響應時間為秒級，白熾燈的響應時間為毫秒級，而LED燈的響應時間為納秒級，所以可以進行高頻操作，由于LED燈使用直流電源，恒流驅動，所以不會出現頻閃，長時間使用也不會讓人的眼睛產生疲勞感。

3 設計地鐵車站照明考慮的內容

在進行地鐵車站的設計過程當中需要考慮到地鐵站的光環境情況，在地鐵站的不同區域所需要的光照情況也存在著較大的不同，在進行燈具以及光源的選擇時需要根據實際情況來進行選擇。

3.1 考慮色溫

在不同的環境中選擇不同的色溫能夠營造更加符合情境的氛圍，選用低于3000K色溫的光源能夠給人以溫暖、親切的感覺，能讓人感覺放松和舒適；在地鐵商店內部所選用的色溫為大于6500K色溫的光源，這種色溫能夠給人帶來清爽的感覺，能夠加快人的行動速度；在地鐵車站內所選用的光源的色溫要在4000K左右；在站臺邊緣所選用的光源的色溫要在5700K左右。

3.2 考慮照度

在進行照明設計的時候需要考慮到其發光系數在使用的過程中會不斷的降低，根據實驗結果可知，燈具的亮度在使用6～12個月之后就會發生衰減。在地鐵站的墻面設計上也要注意減少使用反光系數高的材料，這樣的設計能夠有效降低照度。在地鐵不同的區域內的設計照度有所不同，在站廳站臺處所選用的設計照度分別是200LX和150LX，在通道部分所選用的設計照度為150LX，這樣的設計能夠加快乘客通過的速度，保證通道通暢，在乘客進出閘機及買票的區域需要提高照度，這樣的照能夠保證乘客和工作人員更方便地進行驗票及買票操作，在乘客出入的區域需要選用的設計照度需考慮室外光源，以保證與室外的照度相當。

3.3 光效、均勻度和炫光

為了保證在地鐵車站內光環境的均勻度，需要將地鐵車站內的裝飾材料以及墻面材料的反光系數降低，在需要著重照明的地方，可以適當提高照度，將光源的方向控制好，使光源的方向與所需要光照的地方保持一致，在地鐵車站不要使用光面的裝飾材料，這種材料容易出現炫光，造成使乘客在地鐵站內感到不適以及安全性降低的結果。

3.4 顯色性

在地鐵車站內的售票區域以及需要進行檢票的區域需要使用顯色指數超過80的燈具，保證工作人員處在一個較為舒適的環境當中，避免車站工作人員長期處在壓抑的工作環境當中產生不適。

3.5 電磁兼容性

在地鐵車站所選用的燈具的電磁兼容性一定要有所保證，在燈具工作期間要能夠保證不受到電磁的干擾，國家在地鐵站內所選取燈具的類型也有所規定，保證其具有較好的電磁兼容性。同時也要保證燈具在使用過程中不會產生較大的能夠影響列車車載以及相關設備的向外電磁輻射電平，總諧波的含量要控制在10%以內。

4 選用光源、燈具的基本原則

在進行地鐵站燈具和光源的選擇過程當中，應當注意選取需要進行一次性投入較高但是能夠使用很長時間的燈具和光源，這樣的選擇能夠有效降低在燈具和光源使用過程當中所產生的維修費用，因此要選擇使用壽命長并且價位合理的燈具和光源。在地鐵站的不同區域所選取的燈具和光源要符合地鐵站的環境設計，凸顯出地鐵站的設計的與眾不同，營造出一個具有特點的地鐵站氛圍，保證地鐵站內的照明效果符合設計要求。

（1）由于地鐵站內的人流密度較大，人們不會在地鐵站內停留較長的時間，因此在選用燈具和光源的過程中需要選取有燈光導向功能的、使用時間長的，LED燈具就十分符合地鐵站對于燈具和光源的需求；（2）在選取LED燈具的過程中需要根據實際需求來進行選擇，在需要有強光照的地方可以使用點光源照明，在需要照度均勻的區域可以使用線光源照明，將其放置在合適的高度和位置能夠有效地提高地鐵站的舒適程度，LED筒燈作為主要的光源；（3）在需要指向的區域，可以使用線光源的照明燈具，選用顯色程度高的LED T8燈管、高級透明PC制造的燈罩的光源，能夠有效地提高其透光性以及抵抗外界靜電以及紫外線的能力，而且在使用過程中還可以減少沾灰和變色的情況，線條流暢、美觀，有助于提升地鐵車站的整體形象。

5 改造效果

5.1 LED燈具的應用效果

以該地鐵車站大通橋車站為例，根據車站優化前后的設計軟件照度值分別對三個點進行了測試，測量后證明，車站照明系統在改造之前照度平均值為205LX，改造后的平均照度值為201LX，照度值達到了預期要求。如表1所示。

5.2 節能效果

在對該地鐵線車站優化前后照明電量進行統計分析后發現，同期未優化之前一段時間內照明耗電量為2275kWh，改造后一個月的照明耗電量為1024kWh，節能率達到45%，改造效果達到了預期要求，而且由于LED照明要比熒光燈的使用壽命更長，有效降低了鎮流器、燈管等電器件的消耗成本，LED燈具無頻閃、無眩光，使用過程中不易出現光衰，可以有效改善公共場所的舒適度，提升公共交通的安全性，不僅可以為地鐵車站提供更加舒適、明亮的環境，而且可以顯著提升地鐵車站的整體形象。另外，由于LED使用壽命比較長，維護工作量相對來說也有所降低，綜合使用成本要遠小于傳統熒光燈的使用成本，且由于LED燈中不含汞成分，對環境污染也比較小，具有非常高的推廣應用價值。

6 結語

綜上所述，地鐵車站照明工程中選用的LED燈具為綠色環保的燈具，其具有亮度均勻以及炫光小的特點，能夠保證其在使用過程中的照度符合設計要求。LED燈具最大的特點就是綠色環保，大大降低了燈具的耗能，尤其是在目前能源緊缺、生態污染嚴重的大環境下，使用綠色環保燈具能夠有效地保護環境和節約能源，全人類對于節能減排都有著共同的認識，創造一個綠色環保的環境，能夠有效提高人們的生活質量。

參考文獻

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作者簡介：邵明瑞（1989-），男，山東棗莊人，中鐵隧道勘測設計院有限公司助理工程師，研究方向：地鐵低壓配電設計。

（責任編輯：黃銀芳）