铁路客车新型LED照明灯具研究

(整期优先)网络出版时间:2018-06-16
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铁路客车新型LED照明灯具研究

魏晓华全德尚国权范恩明刘司宇

中车唐山机车车辆有限公司河北唐山063035

摘要:文章研究分析了铁路客车的新型LED照明灯具,结合具体设计实例介绍了铁路客车的新型LED照明灯具设计方案、对比分析及实际验证效果。

关键词:铁路客车;LED照明灯具

1项目背景

绿色环保型LED灯具作为一种新型灯具,具有功耗小,发光效率高,寿命长等特点,正在取代荧光灯,成为照明的主角。目前,在高速动车组、城轨地铁车辆上也大规模的采用LED照明光源,充分体现了LED照明光源绿色节能环保的优势。

2LED光源照明与荧光灯具对比分析

目前,我国铁道客车上照明系统主要采用荧光灯管照明灯具,且为统型灯具,主要包括:2×20W双管顶灯、2×15W双管顶灯、1×20W角灯、1×15W角灯、3×15W角灯等。

较之原铁路客车照明光源(荧光灯管),LED照明光源具有以下优点:

(1)光效率高:光谱几乎全部集中于可见光频率,电源效率可以达到80%-90%;

(2)光线质量高:由于光谱中没有紫外线和红外线,故没有热量,没有辐射,是一种绿色照明光源;

(3)光色可控、柔和,更具舒适性、人性化;

(4)寿命长:光通量衰减到70%的标准寿命能达到3万小时以上;LED照明灯具在正常情况下可以使用5年以上;

(5)LED照明灯具安全可靠,维护费用低;

(6)绿色环保,没有污染,没有日光灯管所含有毒物质(汞)成分;

(7)LED灯具即开、即亮,没有延时现象;

前期针对LED照明与荧光照明两种不同照明形式做了光通量对比分析试验,具体试验数据见下表1。由光通量对比分析得出,LED照明光源实测光通量较荧光灯管照明大大提高。

3铁路客车新型LED照明灯具技术方案

LED照明统型灯具方案分LED平面光源和LED灯管两种不同的LED照明形式。

3.1双管顶灯LED照明方案

3.1.1LED平面光源照明方案

在原有荧光灯具基础上外壳不变,原镇流器更换为LED驱动器,其余结构不变。LED平面光源就是将LED颗粒(发光二极管)按固定的间距封装在电路板上,形成一个照明单元,为了避免LED颗粒封装后被人为损坏、污染的情况,在平面光源外加装透明PVC保护板。

LED照明灯具的驱动器位置与原统型荧光灯具的镇流器/逆变器位置一致,且驱动器的外形尺寸、机械接口及电气接口亦能做到与镇流器一致,通过这一点可以做到LED照明灯具与荧光灯具电气接口一致。

3.1.2LED灯管照明方案

LED灯管就是将LED光条密封成灯管形式,灯管两端引出电源接口,灯管分2部分,一部分为透光区,一部分为散热器。

LED灯管照明方案就是将原荧光灯具的荧光灯管更换为LED灯管,镇流器/逆变器更换为驱动器,电气接口及机械接口维护原统型灯具不变。

3.1.3两种照明方案的对比

平面光源和灯管这两种方案的电气、机械接口相同(包括驱动器与原镇流器大小尺寸一致),基本上可以做到将原灯具中镇流器换成LED驱动器,这两种方案对旧车改造也是易操作的。在寿命方面,由于灯管散热问题比平面光源较差,因此其寿命要比平面光源稍低。灯管的外观照明显示效果相较平面光源稍差(主要是双管顶灯,但通过调整灯管的照射角度会有一定的改善)。成本灯管与平面相比基本持平(采用相同驱动器的话)。灯管由于外有灯罩密封保护,受外部原因损坏的可能性较小,但由于采用了灯脚连接形式,在铁路客车运行过程中,振动可能引发接触不良,平面光源则不会出现此类问题。

两种不同的照明方案对比示意见图1,打开灯罩之后的图见图2。

3.2角灯LED照明方案

角灯LED照明方案同双管顶灯LED照明方案一致,也存在平面光源和灯管两种不同的照明形式。但由于角灯45°面向角度的问题,LED角灯的LED颗粒平面应倾斜45°,保证其发光面正对角灯灯罩。

两种不同的照明方案,其电气、机械接口相同(包括驱动器与原镇流器大小尺寸一致),详见图4,基本上可以做到将原灯具中镇流器换成LED驱动器,这两种方案对旧车改造也是易操作的。在两者优劣上,角灯方案同双管顶灯,平面光源的照明方案在寿命方面、外观照明显示效果上(见图3)、日常运营上都比灯管的照明方案要好。

4新型LED照明方案的成本分析

相对于荧光灯管照明灯具,LED照明在初期制造成本上并无显著价格的提升。相反,在后期的铁路客车运用过程中,由于LED照明光源的免维护性,使其的运营成本大大减少,LCC生命周期成本整体大幅降低。

5结语

通过优化车辆客室照明系统,能够大幅改善车厢内的照明环境,提高铁路客车室内品质,为旅客提供更加舒适的乘坐环境,而且能够大幅降低列车能耗,达到节能减排的目的。此方案在铁路客车上成功应用,对后续照明设计有借鉴意义。

参考文献

[1]兰永霞,徐冠基.LED灯具在高速列车照明系统中的应用.交通科技与经济2012年第3期.98-103

[2]高健飞,刘文平,胡晓春.铁道客车LED平面光源照明灯具设计探索.铁道客车2009年10期.33-36.

【项目编号】:2016J002-D