LED照明在我國石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用

LED(LightEmittingDioded的英文簡寫，即發(fā)光二極管)是被國際公認(rèn)的在21世紀(jì)最具發(fā)展前景的新一代照明光源。被譽(yù)為自愛迪生發(fā)明鎢絲后照明技術(shù)的又一次偉大的革命。

二十世紀(jì)50年代，英國科學(xué)家在做半導(dǎo)體砷化鎵實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了該物質(zhì)的電致發(fā)光和低水平的紅外輻射，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了現(xiàn)代發(fā)光二極管的誕生。在1962年，第一個(gè)可見光LED由通用電氣的高級(jí)半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出來，這項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過持續(xù)改進(jìn)，第一個(gè)商用紅光LED在六十年代封裝，采用了砷化鎵磷化物。在七十年代的中期，生產(chǎn)綠光LED,采用了磷化鎵。第一個(gè)藍(lán)光LED在九十年代出現(xiàn)，采用了氮化鎵。隨后的1998年，融合紅綠藍(lán)LED或涂有熒光粉的藍(lán)光LED制造出了白光LED,這是一項(xiàng)充滿希望的高效常規(guī)照明技術(shù)。在努力研發(fā)超高亮度白光LED的同時(shí)，研究人員還在努力改善LED的發(fā)光效率。目前商用的LED已經(jīng)達(dá)到了130流明/瓦，LED照明技術(shù)的完全達(dá)到了實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化的水準(zhǔn)，獲得了廣泛的應(yīng)用。

LED光源的性能優(yōu)勢(shì)

(1)發(fā)光效率高LED經(jīng)過幾十年的技術(shù)改良，其發(fā)光效率有了較大的提升。白熾燈、鹵鎢燈光效為12~24lm/W,熒光燈50~70lm/W,鈉燈90~140lm/W,大部分的耗電變成熱量損耗。LED光效經(jīng)改良后可達(dá)到達(dá)90~200lm/W,而且其光的單色性好、光譜窄，無需過濾可直接發(fā)出有色可見光。目前，世界各國均在加緊提高LED光效方面的研究，在不遠(yuǎn)的將來其發(fā)光效率將會(huì)有更大的提高。

(2)節(jié)能效果明顯LED單管功率0.03~0.06W,采用直流驅(qū)動(dòng)，單管驅(qū)動(dòng)電壓1.5~3.5V,電流15~18mA,反應(yīng)速度快，可在高頻操作。同樣照明效果的情況下，耗電量是白熾燈泡的八分之一，熒光燈管的二分之一。日本估計(jì)，如采用光效比熒光燈還要高兩倍的LED替代日本一半的白熾燈和熒光燈，每年可節(jié)約相當(dāng)于60億升原油。就橋梁護(hù)欄燈例，同樣效果的一支日光燈40多瓦，而采用LED每支的功率只有8W,而且可以七彩變化。

(3)穩(wěn)定可靠、超長壽命采用電子光場(chǎng)輻射發(fā)光，燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點(diǎn)。而采用LED燈體積小、重量輕，環(huán)氧樹脂封裝，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊和震動(dòng)，不易破碎。平均壽命達(dá)10萬小時(shí)。LED燈具使用壽命可達(dá)5~10年，可以大大降低燈具的維護(hù)費(fèi)用，避免經(jīng)常換燈之苦。

(4)本質(zhì)安全、性能優(yōu)異LED采用直流低壓供電(典型值為：3.2V正向電壓)發(fā)熱量低，無熱輻射，冷光源，可以安全抵摸；能精確控制光型及發(fā)光角度，光色柔和，無眩光；不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)。內(nèi)置微處理系統(tǒng)可以控制發(fā)光強(qiáng)度，調(diào)整發(fā)光方式，實(shí)現(xiàn)光與藝術(shù)結(jié)合。

(5)有利于環(huán)保LED為全固體發(fā)光體，耐震、耐沖擊不易破碎，廢棄物可回收，不含汞、鈉等對(duì)環(huán)境有害的元素。光源體積小，可以隨意組合，易開發(fā)成輕便薄短小型照明產(chǎn)品，也便于安裝和維護(hù)。當(dāng)然，節(jié)能是我們考慮使用LED光源的最主要原因，也許LED光源要比傳統(tǒng)光源昂貴，但是用一年時(shí)間的節(jié)能收回光源的投資，從而獲得4~9年中每年幾倍的節(jié)能凈收益期。

石油化工領(lǐng)域對(duì)LED防爆燈具的應(yīng)用狀況分析

石油、石化等化工行業(yè)是關(guān)系國計(jì)民生的基礎(chǔ)性工業(yè)，照明設(shè)備的安全可靠對(duì)它的生產(chǎn)發(fā)展起到非常重要的保障作用。由于生產(chǎn)及作業(yè)場(chǎng)所大多是易燃易爆的危險(xiǎn)區(qū)域，這就決定了對(duì)照明產(chǎn)品有獨(dú)特的要求。LED照明燈具主要應(yīng)用在以下幾個(gè)區(qū)域：

1、石化裝置區(qū)域

主要為塔、罐、管線等室外或室內(nèi)設(shè)備，局部照明區(qū)域?yàn)閮x表設(shè)備或人行通道等，燈具的配置高度一般為2-4米，照度一般要求為20LUX左右。因?yàn)榇蟛糠謪^(qū)域?yàn)?區(qū)甚至0區(qū)，對(duì)燈具防爆性能要求極為嚴(yán)格，基本要求隔爆以上等級(jí)，大多為室外區(qū)域，要求燈具具備良好的防水、耐腐蝕性能，同時(shí)大部分區(qū)域?yàn)閹酌啄酥辽习倜椎母呖諈^(qū)域、高溫高壓，燈具更換、維修都極為困難。在LED燈具出現(xiàn)之前企業(yè)基本上都用的低壓自鎮(zhèn)流汞燈或增安型的防爆日光燈，存在著防爆等級(jí)低，防水性能差光效低，尤其是光源壽命短、安全性差、更換頻繁，維護(hù)量大造成高空作業(yè)多，時(shí)有觸電、高空墜落的事故發(fā)生，故存在重大的安全隱患。LED燈具的本質(zhì)安全和超長壽命徹底地解決了這方面的問題，行業(yè)的安全需求決定著LED燈具的應(yīng)用具有非常大的發(fā)展?jié)摿Α?/P>

2、泵房等室內(nèi)設(shè)備區(qū)域

主要為泵類等室內(nèi)設(shè)備，照明區(qū)域?yàn)樵O(shè)備及儀表等，燈具的配置高度一般為4-6米，照度要求為30LUX左右。因?yàn)榇蟛糠謪^(qū)域1區(qū)甚至0區(qū)，也同樣對(duì)燈具的防爆、防水性能要求十分嚴(yán)格，且設(shè)施的遮擋形成的照明死角很多，以前的照明燈具體積大、安裝復(fù)雜從而形成光照度不均勻和眩光。LED燈具的體積小和自然的白光使安裝維護(hù)簡便、光照?qǐng)鏊喢?、舒適。

3、日常檢修和應(yīng)急類照明

主要是管道、設(shè)備巡檢，突發(fā)狀況應(yīng)急等需要移動(dòng)類防爆LED燈具。以前使用的是鹵素?zé)襞葑鳛楣庠吹母呻姵厥痔釤?，他們不僅防爆性能低，燈泡壽命短，干電池消耗量大，而且亮度低、工作的時(shí)間短等。LED防爆電筒和LED防爆探照燈以其高亮度、工作時(shí)間長、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)成為石化工作人員的新寵并逐步淘汰了那些傳統(tǒng)的應(yīng)急燈。

LED產(chǎn)品在企業(yè)實(shí)用效果對(duì)比分析：

以下是以某企業(yè)生產(chǎn)的19WLED防爆燈具在一石化企業(yè)的管線廊道安裝的使用情況來進(jìn)行測(cè)試和分析：

安裝高度為3.6米，三只不同光源典型燈具：125W自鎮(zhèn)流汞燈、2*20W日光燈、19WLED燈。測(cè)試對(duì)比數(shù)據(jù)為：有效4米直徑范圍內(nèi)照度及耗電照度對(duì)比數(shù)據(jù)

從以上兩組數(shù)據(jù)看出，LED燈具在石油化工行業(yè)的應(yīng)用有著非常大的優(yōu)勢(shì)，這還僅是從照度和節(jié)能方面看的。如果算上使用LED燈具后的安全收益和社會(huì)效益，LED燈具更具發(fā)展應(yīng)用的良好前景。

阻礙LED燈具在石油化工行業(yè)全面應(yīng)用的因素分析

1、技術(shù)問題

前成熟單顆LED光源產(chǎn)品的功率最大只有5W,對(duì)于LED大功率照明燈具的設(shè)計(jì)通常采用兩種做法，一種是用上百顆LED組合，電源和電路的設(shè)計(jì)都非常復(fù)雜；另一種是多芯片復(fù)合，產(chǎn)生的散熱難題而導(dǎo)致光衰過快；無論哪一種問題都會(huì)大大縮短LED的理論壽命。

2、成本問題

LED的成本雖然在逐年下降，但同樣的光效還是比傳統(tǒng)的光源要貴上好幾倍甚至十多倍。對(duì)于國家的考核標(biāo)準(zhǔn)是年度產(chǎn)值和利潤的國家石油化工行業(yè)來說。不管是哪一位領(lǐng)導(dǎo)不會(huì)不考慮自己的升職通道。所以說LED燈具高價(jià)格所帶來的過高的一次性投入是阻礙其大面積推廣的重要因素。

3、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問題

LED照明技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定的步伐根本跟不上LED照明技術(shù)的進(jìn)步這就導(dǎo)致了各個(gè)照明企業(yè)缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)去執(zhí)行。甚至有的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都是處在朝令夕改的狀況，這就導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定、客戶無法依標(biāo)準(zhǔn)鑒別的情況。還有的企業(yè)主追求短期利益以次充好，損害了LED產(chǎn)品在客戶眼中的高品質(zhì)形象。

總之，LED燈具開始應(yīng)用在石油化工的照明領(lǐng)域是對(duì)傳統(tǒng)照明產(chǎn)品進(jìn)行了顛覆式的革命，利用功率白光LED在工業(yè)防爆照明產(chǎn)品可以成功解決防爆產(chǎn)品的使用安全隱患、光源持續(xù)照明時(shí)間短、資源浪費(fèi)大和環(huán)境污染等一系列的題。隨著新材料、新技術(shù)的進(jìn)步大功率LED產(chǎn)品的散熱問題和成本問題會(huì)逐步得到解決；隨著市場(chǎng)的發(fā)展、政府政策的引導(dǎo)，LED的標(biāo)準(zhǔn)問題已經(jīng)得到國家有關(guān)部門和行業(yè)的重視并正在研究解決。LED將繼應(yīng)用于信號(hào)指示、汽車工業(yè)、商業(yè)市政領(lǐng)域后開啟工業(yè)照明應(yīng)用領(lǐng)域的新時(shí)代。