LED照明灯具在轨道车辆上的应用
摘要：本文简述了LED照明灯具特点及应用场合，重点介绍LED灯具在轨道车辆客室照明系统的应用结构形式及可行性。 关键词：LED 轨道车辆照明应用
一.简介
近年来，随着轨道车辆的技术开展，客室照明要求相应地日趋严格，LED作为一种新型的固态光源，以其光效高、本钱低廉、寿命长等优点正逐渐被应用在客室照明系统中，成为轨道车辆的新一代照明光源。
二.LED灯具特点
与轨道车辆上目前广泛应用日光灯相比，LED灯具具有以下优点：门窗防盗网
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扭力梁式半独立悬架第一，节能，在同样照度下，LED灯的功率仅为普通日光灯的1/2～1/3。节能效果很明显。这一特点可大大减少轨道车辆的客室照明系统对辅助功率的需求
第二，耐震性优良，作为一种新型的固态光源确立了在机动车、轨道交通等车辆中应用的绝对优势，目前汽车除前大灯外几乎都由LED取代。
干粉砂浆第三，维护简单寿命长，一般普通日光灯的寿命在5000小时左右，由于轨道车辆的交流供电品质影响，其实际寿命更低。再加上因镇流器、启辉器等零件的故障造成车辆使用过程中维护保养照明系统的费用与时间很大。而LED灯的寿命一般在30000小时，远远长于日光灯的使用寿命，几乎是轨道车辆系统寿命最长的零部件。而且LED灯采用直流恒压供电，受电源品质的影响也小得多。因此采用LED灯具会极大地减轻轨道车辆在照明系统的维护精力，提高整个车辆的可靠性。
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第四，无频闪效应，照明品质高。日光灯的闪烁频率为电源频率的两倍。
第五，启动过程简单、迅速，并且不会因频繁启动而损害LED的工作寿命。
第六，工作时动态范围大，从3%工作电流～100%工作电流范围内可大幅度调光的特性，易实现智能化调光节能，既节能又延长LED的使用寿命。这在上海地铁3号线等有频繁开关或调节亮度的应用中具有绝对优势。
第七，LED供电电压低，在轨道车辆上通过合理选择客室照明系统的供电方式，会简化照明系统的电气设计及要求。
第八，LED灯具的制造和使用过程无重金属污染，是具有绿前景的新一代照明灯具。三.LED照明灯具的结构形式
LED作为轨道车辆的客室照明形式主要有三种方式：
第一种方式最为简单，制作外形结构与原来荧光灯外形接口一致的LED灯具，直接替换原来灯具。但是是由于LED的工作方式与原来荧光类大不相同，电源局部需要重新设计，由于目前市场一般用的超高亮度LED单元，为直流12V或24V。所以这种荧光灯式LED灯在LED 单元的反面均设有电源驱动转换电路，将交流220V电源转换成所需的直流电源。对于轨道车辆来说，因为车辆系统本身有24V的直流电源，因此可以对客室照明系统的供电电路重新设计，直接使用车辆的24V系统供电，取消灯具本身的驱动转换电路，将会极大增强灯
具的可靠性。这种灯管式的LED灯具由于受制于遮光角度问题，难以防止在灯罩反面产生暗区，目前难以广泛应用。但是，在已有车辆的节能改造中是优选的易行方案。
第二种方式是边缘布置LED光源的平板照明形式，这种结构的平板灯体将导光板与扩散板设计集于一体，因此不会产生牛顿环等现象。与通过将单个LED光源通过列组成的平面光源相比，这种结构制造工艺简单，散热性良好，此外还可以很容易地与顶板或侧顶板集成嵌入安装，这种形式在一些飞机的机舱中已经出现。但是由于结构布置上的限制此类灯具照度较低，导光板的选材上也必须保证其出光
率高，光纯粹，无眩光，无暗区，透光率要在90%以上，同时还要合理设计面板上漫射纹线，提高灯具外表发光性能。据报道目前已有可用于LED热管理系统冷却组件的聚碳酸脂导光板。在轨道车辆的客室照明上边缘布置LED光源的平板灯应趋于设计成条状灯具，可以沿客室纵向布置多条灯具，来扩大灯具面积，满足照度要求。
第三种方式是设计LED灯带，安装在原来的灯安装位置。这种结构的灯具执行线状设计，利用LED自身的出光方向性把有效的光投到客室内部，出光的利用率高，散热性好。从根本消除了把几十颗、甚至上百颗LED串、并联集成在很小的面积内，造成散热差，影响光效，抹杀了LED长处的缺点。能充分发挥LED发出的光束集中，不需要反射器聚光的长处，或通过利用平面镜光学系统，在用较少LED发光单元情况下照亮很大的面积。与此同时，还可以通过侧墙板和顶板合理的反光设计，以获得客室内宽敞、明亮、舒适的照明，这在新型梦幻787客机客舱的照明中已有应用的实例。LED灯带的截面尺寸可以做得很小，其固定形式可以采用端部或者背部嵌入安装皆可。
四.LED照明灯具设计注意的问题
LED照明灯具以其节能耐振及高可靠性，很适合于在轨道车辆客室照明中的应用，但是LED 产品本身也有不可防止的缺点：
1〕怕高温，尤其散热不好时，会造成光效低、使用寿命短，光衰快。
2〕怕超功率运行，那怕是瞬时的超功率也会明显影响使用寿命。
因此，在实际应用中，重视设计需求，从产品平安要求、性能要求，EMC要求以及用户使用的要求。采取适宜的措施，对照明系统的灯具、布置、电源、控制系统进行分析设计，从整车匹配到紧急照明灯的启用等进行系统规划考虑。确保客室照明系统寿命与可靠性。从而表达LED的平安、高效和长寿特性。
因为LED的光输出会随着温度升高而下降，因此散热问题在LED灯具中设计中至关重要。在轨道车辆的布置中，LED灯具一般靠近空调风道出风口处，这对灯具的散热特性有所改善，使散热通道短，热阻小。
电源方面要设置合理的恒流源供电电路，提高LED灯具的稳定性，同时进一步加强对照明电源的电流监控手段，尤其在有调光要求的应用情况下，提高的系统可靠性。
五.结论及建议
LED用于轨道车辆的客室照明，可以减少照明系统的辅助功率需求，通过对照明系统电路系统的综合设计还能简化整个系统的电气线路，同时以其节能、高可靠、长寿命的特性将极大地减少客室照明系统灯具的维护，目前已在深圳地铁5号线，北京地铁14号线等车辆上逐步应用，随着LED照明技术迅速开展，此类产品必将得到更广泛地应用。
参考文献：
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栅栏门【2】张国富方宇等，上海地铁3号线列车客室照明节能方案设计，?上海工程技术大学学报?，2021年第1期.
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