煤矿工业广场采用LED路灯与HPS路灯的比较

摘要：文章通过LED路灯与传统的HPS（高压钠灯）在煤矿工业广场中道路照明的应用进行比较，说明了新型LED路灯在煤矿工业广场道路照明中使用的优越性。本文也可为煤矿工业广场照明提供一个设计参考。

关键词：煤矿 工业广场 路灯

1、前言

推广高效、绿色、节能产品的应用不仅是企业的大势所趋，也是国家节能减排政策的导向。在路灯照明技术方面，LED光源的路灯作为一种新兴的固体照明光源，以其长寿命、低能耗、高光效、多光色及配光定向照射功能，可在安全低电压下工作，也可连续开关闪断，能实现0～100%调光功能，输出光无频闪等诸多优点，成为高效、节能的新一代光源。

HPS路灯（高压钠灯）使用时发出金白色光，具有发光效率高、紫外辐射少、寿命长、透雾能力强和不诱虫等优点。已经广泛应用于道路、高速公路、机场、码头、船坞、车站、广场、街道交汇处、工矿企业、公园、庭院照明。高压钠灯作为传统的照明路灯，在道路照明中使用量占有绝对的优势。

那么，对于煤矿企业来说，选择那一种路灯作为室外照明更合适呢？下面通过两种路灯在煤矿工业广场的应用来说明。

2、LED路灯及HPS路灯工作原理

2.1 LED路灯工作原理

LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件。顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件，具有二极管的特性。基本结构为一块电致发光的半导体模块，封装在环氧树脂中，通过针脚作为正负电极并起到支撑作用。发光二极管的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。当在电极上加上正向偏压之后，使电子和空穴分别注入P区和N区，当非平衡少数载流子与多数载流子复合时，就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。其发光过程包括三个部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。在LED的两端加上正向电压，电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线。调节电流，便可以调节光的强度。可以通过改变电流改变颜色，这样可以通过调整材料的能带结构和带隙，便可以多色发光。LED道路照明说白了就是LED路灯的应用。

2.2 HPS路灯工作原理

当高压钠灯（HPS路灯）灯泡启动后，电弧管两端电极之间产生电弧，由于电弧的高温作用使管内的钠汞齐受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气，阴极发射的电在向阳极运动过程中，撞击放电物质有原子，使其获得能量产生电离激发，然后由激发态回复到稳定态；或由电离态变为激发态，再回到基戊无限循环，多余的能量以光辐射的形式释放，便产生了光。高压钠灯中放电物质蒸气压很高，也即钠原子密度高，电子与钠原子之间碰撞次数频繁，使共振辐射谱线加宽，出现其它可见光谱的辐射，因此高压钠灯的光色优于低压钠灯。

3、煤矿工业广场道路照明方案比较

井工煤矿一般分为井下和地面两部分。地面工业广场分布着煤矿的提升、运输、生产、机修、生活等设施。一般情况下，煤矿提升设施包括主井、副井提升机、主井副井井口房等建筑；运输设施包括窄轨铁路或运煤公路；生产设施包括栈桥、煤仓、破碎车间、选煤厂等建筑；机修设施机修间，综采设备库，器材库等；生活设施包括办公楼，食堂，单身宿舍，灯房浴室联合建筑等。按照煤矿规模大小的不同，煤矿工业广场的大小也不尽相同，大型煤矿工业广场面积达400hm2，而小型煤矿工业广场面积仅5hm2。不管煤矿工业场地是大是小，都具有类似的功能。煤矿工业广场各种不同功能设施之间分布着各种规格的道路，道路宽度一般为12m及以上，9m，7m，4m几种规格。

我们以煤矿工业广场道路10km举例说明两种路灯使用情况。采用LED型路灯，功率比高压钠路灯功率小得多，LED型路灯对高压钠路灯的产品替换可参考表1。为了便于2种灯具的经济性比较，针对LED路灯和高压钠路灯按照10公里的道路设计配置明细，参见表2。使用LED路灯替换高压钠路灯后的固定资产投资节约和电费节约对比表见表3。

4、结语

通过案例的应用的经济比较，我们看出，LED型路灯和常规的HPS高压钠路灯相比，投资低、节能减排。LED型路灯是一种固体的光电高效转换，由于高效节电，节省了大批能源，减少了火力发电对大气的污染，并且LED光源的生产过程中无汞气排放。因此，高效节能、长寿命、绿色环保是LED路灯的三大显著特点。但是LED路灯也具有一些缺点。（1）单个LED功率低。为了获得大功率，需要多个并联使用。（2）显色指数低。 在LED照射下显示的颜色没有白炽灯真实，这要从光谱分布上来分析，属于技术问题。（3）大功率LED散热问题。小功率LED很少热量散发，做路灯是都是用大功率的LED，大功率的LED是存在散热没有办法解决的问题，而且发热后亮度会明显降低，所以功率不能做大。现在市场销售的LED路灯最大的是250W，但是价格很高。虽然LED路灯具有以上缺点，但是LED由其光源特性而体现出来的诸多优势，也将成为新一代光源的发展趋势。在煤矿的照明应用中也会越来越普遍。

参考文献

[1]中国煤炭建设协会.煤炭工业矿井设计规范[M].中国计划出版社.北京：2005.GB50215-2005.68-71.