LED照明在我國石油化工領域的應用

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

二十世紀50年代，英國科學家在做半導體砷化鎵實驗時，發(fā)現(xiàn)了該物質的電致發(fā)光和低水平的紅外輻射，這項發(fā)現(xiàn)導致了現(xiàn)代發(fā)光二極管的誕生。在1962年，第一個可見光LED由通用電氣的高級半導體實驗室開發(fā)出來，這項技術經過持續(xù)改進，第一個商用紅光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，生產綠光LED,采用了磷化鎵。第一個藍光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LED或涂有熒光粉的藍光LED制造出了白光LED,這是一項充滿希望的高效常規(guī)照明技術。在努力研發(fā)超高亮度白光LED的同時，研究人員還在努力改善LED的發(fā)光效率。目前商用的LED已經達到了130流明/瓦，LED照明技術的完全達到了實用化、產業(yè)化的水準，獲得了廣泛的應用。

LED光源的性能優(yōu)勢

(1)發(fā)光效率高LED經過幾十年的技術改良，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光效經改良后可達到達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，在不遠的將來其發(fā)光效率將會有更大的提高。

(2)節(jié)能效果明顯LED單管功率0.03~0.06W,采用直流驅動，單管驅動電壓1.5~3.5V,電流15~18mA,反應速度快，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，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)約相當于60億升原油。就橋梁護欄燈例，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輻射發(fā)光，燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點。而采用LED燈體積小、重量輕，環(huán)氧樹脂封裝，可承受高強度機械沖擊和震動，不易破碎。平均壽命達10萬小時。LED燈具使用壽命可達5~10年，可以大大降低燈具的維護費用，避免經常換燈之苦。

(4)本質安全、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。內置微處理系統(tǒng)可以控制發(fā)光強度，調整發(fā)光方式，實現(xiàn)光與藝術結合。

(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品，也便于安裝和維護。當然，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。

石油化工領域對LED防爆燈具的應用狀況分析

石油、石化等化工行業(yè)是關系國計民生的基礎性工業(yè)，照明設備的安全可靠對它的生產發(fā)展起到非常重要的保障作用。由于生產及作業(yè)場所大多是易燃易爆的危險區(qū)域，這就決定了對照明產品有獨特的要求。LED照明燈具主要應用在以下幾個區(qū)域：

1、石化裝置區(qū)域

主要為塔、罐、管線等室外或室內設備，局部照明區(qū)域為儀表設備或人行通道等，燈具的配置高度一般為2-4米，照度一般要求為20LUX左右。因為大部分區(qū)域為1區(qū)甚至0區(qū)，對燈具防爆性能要求極為嚴格，基本要求隔爆以上等級，大多為室外區(qū)域，要求燈具具備良好的防水、耐腐蝕性能，同時大部分區(qū)域為幾米乃至上百米的高空區(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，維護量大造成高空作業(yè)多，時有觸電、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燈具的應用具有非常大的發(fā)展?jié)摿Α?/P>

2、泵房等室內設備區(qū)域

主要為泵類等室內設備，照明區(qū)域為設備及儀表等，燈具的配置高度一般為4-6米，照度要求為30LUX左右。因為大部分區(qū)域1區(qū)甚至0區(qū)，也同樣對燈具的防爆、防水性能要求十分嚴格，且設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簡便、光照場所簡明、舒適。

3、日常檢修和應急類照明

主要是管道、設備巡檢，突發(fā)狀況應急等需要移動類防爆LED燈具。以前使用的是鹵素燈泡作為光源的干電池手提燈，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、工作的時間短等。LED防爆電筒和LED防爆探照燈以其高亮度、工作時間長、免維護等優(yōu)點成為石化工作人員的新寵并逐步淘汰了那些傳統(tǒng)的應急燈。

LED產品在企業(yè)實用效果對比分析：

以下是以某企業(yè)生產的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行測試和分析：

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。測試對比數(shù)據為：有效4米直徑范圍內照度及耗電照度對比數(shù)據

從以上兩組數(shù)據看出，LED燈具在石油化工行業(yè)的應用有著非常大的優(yōu)勢，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效益，LED燈具更具發(fā)展應用的良好前景。

阻礙LED燈具在石油化工行業(yè)全面應用的因素分析

1、技術問題

前成熟單顆LED光源產品的功率最大只有5W,對于LED大功率照明燈具的設計通常采用兩種做法，一種是用上百顆LED組合，電源和電路的設計都非常復雜；另一種是多芯片復合，產生的散熱難題而導致光衰過快；無論哪一種問題都會大大縮短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。對于國家的考核標準是年度產值和利潤的國家石油化工行業(yè)來說。不管是哪一位領導不會不考慮自己的升職通道。所以說LED燈具高價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、技術標準問題

LED照明技術標準制定的步伐根本跟不上LED照明技術的進步這就導致了各個照明企業(yè)缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標準去執(zhí)行。甚至有的企業(yè)標準都是處在朝令夕改的狀況，這就導致產品品質不穩(wěn)定、客戶無法依標準鑒別的情況。還有的企業(yè)主追求短期利益以次充好，損害了LED產品在客戶眼中的高品質形象。

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