加油站照明中LED燈具的模擬
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摘要：本文探討了LED燈具應用于加油站照明中的可行性與優(yōu)越性。根據(jù)加油站的平面布局及不同功能區(qū)域的劃分，選擇合適的led燈具并用專業(yè)的照明模擬軟件進行了照明設計。模擬結果表明合理布置LED燈具的位置，不僅能滿足各個區(qū)域的照度要求，并且能大大提高照明的均勻性。
關鍵詞：LED燈具；加油站；照明設計
引言
隨著半導體照明技術的發(fā)展與光效的提高，LED燈具幾乎在各個照明領域都得到了應用，包括城市夜景，高校圖書館，機場航站樓，醫(yī)院，商業(yè)街，高鐵站候車廳等[1-6]，但是有一個領域還沒有引起人們的重視，滲透率也非常低，就是加油站照明。我國的機動車保有量正在快速增加，作為城市交通的基礎服務設施的加油站也在不斷發(fā)展和壯大，數(shù)量從10年前的50，000左右猛增到現(xiàn)在的超過100，000，并且建設速度還在不斷加快，照明需求非常龐大。由于加油站特殊的結構以及使用環(huán)境，對照明燈具有特殊要求，而LED燈具是非常適合應用于這樣的環(huán)境的，具體體現(xiàn)在以下幾個方面。（1）防塵防水等級設計靈活加油站是屬于半開放的區(qū)域，對燈具的防塵防水等級要求既不像室內燈具那樣低，也不像室外燈具那樣高。LED由于體積小，排布靈活，在燈具外殼設計方面有很大的靈活度，可以實現(xiàn)既滿足IP等級的要求，又不會因為密封過度而造成資源的浪費及成本的上升。（2）防眩光性能好加油站由于是車輛行駛區(qū)域，對防眩光的要求比較高。傳統(tǒng)燈具為了提高燈具效率，通常采用透明材料作為出光面，眩光嚴重，帶來安全隱患。LED燈具可以通過二次光學設計，將光線投射到需要照明的區(qū)域，在提高燈具利用率的同時也有效地減少了眩光。（3）燈具配光可按需求設計加油站的照明不僅要求地面有足夠的水平照度，而且要求在加油機表面有足夠的垂直照度，以使用戶能清楚地看到已加油量，消費金額等信息。傳統(tǒng)燈具所使用的反光杯將大部分光線都反射到地面上，造成加油機表面的照度不足。LED燈具可以通過合適的二次光學設計，將光線同時投射于地面（水平面）與加油機表面（垂直面），以使加油站照明達到最優(yōu)效果。（4）防爆性能好加油站由于汽油、柴油的揮發(fā)，處于爆炸性氣體環(huán)境中，對燈具的防爆要求特別高。金鹵燈在啟動時的電壓高達上千伏，工作時燈泡表面溫度超過400oC，存在極大的安全隱患。LED是低壓直流器件，單顆LED電壓在3V左右，整個燈具的電壓通常不會超過50V，而且LED是固態(tài)冷光源，表面溫度低，從根本上降低了氣體由于高溫高電壓而爆燃的風險。（5）壽命長LED是被完全的封裝在環(huán)氧樹脂里面，它比燈泡和熒光燈管都堅固。燈體內也沒有松動的部分，這些特點使得LED可以說是不易損壞的。油站的頂棚高度通常都超過5m，燈具的安裝與更換都需要有資質的專業(yè)人士進行，所以長壽命的LED燈具對于降低加油站的運營成本是非常有利的。本文以某新建的加油站為例，根據(jù)加油站的平面布局選擇了燈具，確定了數(shù)量，設計了安裝位置，并且對于實際安裝后的照明效果進行了測量。同時還進行了傳統(tǒng)燈具與LED燈具的能耗分析對比。
1加油站的照明要求
加油站內主要分為以下幾個區(qū)域，加油區(qū)，連接區(qū)，加油機。各區(qū)域因為功能不同，所以照度的要求也不同，國家標準GB50034－2004對加油站照明提出了具體要求，但是各個運營商為了提高企業(yè)形象及客戶的舒適度，通常提出的照明要求都會比國家標準略高一些，本文所設計的加油站具體照明要求及參考平面如下表1所示。
2加油站的照明燈具選擇
在本加油站的照明設計中，按照業(yè)主原有的經驗，需要使用12盞250W的金鹵燈，現(xiàn)我們用某LED廠家生產的LED燈代替，燈具的配光曲線如下圖1所示。此款燈具在0-30o角度范圍內光強基本保持一致，可以保證在地面上的照度的均勻性；在30o-60oo角度范圍內光強也基本保持一致，可以保證在加油機表面的照度的強度及均勻度；在60o-90o角度范圍內光強為零，既消除了雜散光，提高了燈具利用率，又降低了眩光。除了光形適合用于加油站之外，此款燈具還具備以下幾個特點，使其比金鹵燈更適合用于加油站照明中：（1）合適的IP等級防塵防水等級為IP65，適合用于加油站這種半開放的環(huán)境中。（2）卓越的抗高壓性能最高可以承受10KV的浪涌電壓，有效保護燈具不會受到因惡劣環(huán)境而引起的巨大脈沖電壓的沖擊。（3）優(yōu)越的表面鍍膜獨有的表面鍍膜技術使燈具具有優(yōu)越的抗紫外線，抗鹽霧，抗機械損傷的性能。（4）長壽命燈具的設計壽命為50，000小時，即50，000小時后的光通維持率為88%，大大長于金鹵燈的15，000小時的壽命。
3加油站的照明設計
3.1確定燈具功率及數(shù)量
加油站的燈具數(shù)量不宜過多，否則會增加成本；也不宜過少，否則均勻度達不到要求。一般以每兩個加油機之間安裝2盞燈為宜。本加油站共有4個加油機，則需要10盞燈。加油區(qū)的照度要求為300lx，考慮到隨著使用時間的加長LED的光衰特性，在初始安裝時照度應為350lx左右；加油區(qū)的面積為280m2,則燈具的總輸出流明約為98，000lm，計算得知每盞燈的輸出流明至少為9，800流明?？紤]到邊緣的燈具會有一部分光投射到加油區(qū)之外，還有加油機，支撐柱等造成的陰影，我們選擇功率為144W的燈具，每盞燈的輸出光通量為13，000lm。根據(jù)同樣的方法可計算得知連接區(qū)需要2盞LED燈。
3.2確定燈具位置
燈具位置的確定需要借助照明模擬軟件，本文作者使用的是美國LightingAnalysts公司出產的專業(yè)照明模擬軟件AGI32。首先將燈具安放在關于加油機對稱的位置，然后根據(jù)模擬結果（各個不同區(qū)域的照度以及均勻度，尤其是加油機表面的均勻度）再調整燈具位置，以求達到最佳的照明效果。本加油站的高度為6m，在參考了加油站的平面尺寸圖及加油機位置圖之后，本文作者利用照明模擬軟件AGI32進行多次燈具排布方式和安裝位置的調整之后，最終確定燈具的安裝位置如圖2所示（紅色小方塊為燈具）。將整個照明區(qū)域劃分成為0.2mx0.2m的小網格，在每一個網格點上放上一個計算點，就可以計算該點的照度。將所有的照度計算點進行統(tǒng)計分析以后，可以得到加油區(qū)，連接區(qū)，以及加油機表面的照度和均勻度，結果如下表2所示。模擬結果表明，按照設計的燈具數(shù)量及位置進行安裝的話，各功能區(qū)域都能滿足照明標準的要求，又不會超出標準太多，造成能源的浪費。
4結論
本文以某新建的加油站為例，根據(jù)加油站的平面布局選擇了燈具，確定了燈具功率與數(shù)量，設計了安裝位置，并且進行了照度模擬。實際安裝測試的結果表明，設計結果完全滿足了客戶提出的既有足夠的照度，又不會超出太多的照明要求。能耗分析表明，如果新建加油站選擇LED燈具的話，將在2.1年左右收回成本，并且隨著加油站投入使用的時間加長，所節(jié)省的電費將會越來越多，帶來可觀的經濟效益。
參考文獻
[1]李鐵楠.我國城市夜景照明發(fā)展的思考[J].照明工程學報,2019,30(5):23-26.
[2]盧敬芳.高校圖書館智能照明系統(tǒng)分析[J].技術與市場,2019(12):143-144.
[3]彭江東.LED照明在機場航站樓照明的應用研究[J].信息系統(tǒng)工程,2018,No.294(06):150.
[4]石風剛,肖現(xiàn)華,賈廣根.醫(yī)院照明系統(tǒng)節(jié)能探討[J].建材與裝飾,2020,(2):74-75.
[5]陳學文，劉怡廷.藝術語境下的北京三里屯太古里商業(yè)街區(qū)夜景照明分析[J].照明工程學報,2019,30(5):48-53.
[6]王曉健，韓博文，李高梅.基于視覺舒適度的線側式高鐵站候車廳照明節(jié)能研究[J].建筑節(jié)能,2019,47(12):22-26.
作者：鄭盛梅 單位：衢州職業(yè)技術學院信息工程學院
