铁路客车新型LED照明灯具研究

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