LED照明在轨道交通车辆中的应用研究

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LED智能照明在地铁中的应用研究王伟

LED智能照明在地铁中的应用研究王伟发布时间：2021-08-31T03:08:56.475Z 来源：《中国科技人才》2021年第15期作者：王伟王雪东[导读] 随着我国现代化进程的加快，对于传统LED智能照明的工作也提出了全新的需求。

在现阶段，地铁车辆的照明管控系统中，需要全面融合LED智能照明系统，来提高照明工作的质量和效率。

中车长春轨道客车股份有限公司 130062摘要：随着我国现代化进程的加快，对于传统LED智能照明的工作也提出了全新的需求。

在现阶段，地铁车辆的照明管控系统中，需要全面融合LED智能照明系统，来提高照明工作的质量和效率。

本文简要对当前LED智能照明系统在地铁车辆中的应用做出相应的探讨，并且给出相关见解。

关键词：LED智能照明；地铁车辆；应用引言：LED智能照明系统，其结合智能控制系统以及相应的传感器技术，实现对现场数据实时的收集、分析和反馈，以此来实现对LED灯具的实时管控，提高针对光源的利用效率，减少能源的损耗。

一、地铁车辆照明中传统照明的缺陷分析（一）能源消耗过大在传统地铁车辆的照明中，往往需要结合控制器来对灯具的亮度和显色进行调控，同时还需要在对应车辆的两端区域内设置对应的控制开关，因此很难对相关灯具做出集中式的管控。

同时，在进行照明回路的设计过程中，往往将灯具控制在一条线路上，因此给灯具造成了较大的电流冲击，从而影响了灯具的使用寿命。

此外，传统照明节能工作还需要依靠人工进行管控，还会增加针对照明设备的维护成本。

（二）维修改造难度大传统灯具所使用到的电路相对较为简单，并且针对灯具线路布局需要花费大量的资源，但是如果灯具出现损坏的现象，则需要对其进行相应的更换，并且当线路出现问题时，由于前期线路布置相对较为复杂，因此很难以对具体的故障源进行定位，使得整个系统运行的可靠性不断降低。

（三）控制方式单一在现阶段地铁车辆中结合传统照明回路，以及接触式的开关，只适用于针对大型区域的管控，但是此类管控方式在地铁车辆运营期间无法实现对亮度实施有效的调节，并且传统的照明系统不利于与各类地铁车辆中的运作系统进行联系，从而无法达到针对电能节约的工作管理效果。

地铁LED照明设计方案(一)2024

地铁LED照明设计方案（一）引言概述：地铁LED照明设计方案是为了提高地铁车辆内的照明效果和乘客的乘车体验而制定的。

LED照明具有节能、环保、寿命长等优点，因此在地铁照明方案中越来越受到重视。

本文将从照明需求、设计原则、灯具选型、光照控制和安全考虑等五个方面展开阐述。

正文：第一大点：照明需求1.1 乘客舒适度：提供舒适、柔和的照明环境，并减少眩光和阴影。

1.2 能见度要求：确保乘客能够清晰地看到地铁车厢内的信息和应急设施。

1.3 节能要求：优化设计以实现能耗的最大限度减少。

第二大点：设计原则2.1 均匀光照：在整个车厢内保持光线的均匀分布，避免出现亮度差异大的区域。

2.2 色彩还原性：选择具有良好色彩还原性的LED灯具，使乘客能够真实地感知物体的颜色。

2.3 色温选择：根据地铁车厢内的使用场景，选择适宜的色温，如2700K-3000K的暖白色。

2.4 照明控制：通过灯光的调光和开关控制，实现照明需求的个性化、智能化。

第三大点：灯具选型3.1 LED灯管：选择高亮度、高效能的LED灯管，以达到节能和寿命长的要求。

3.2 LED射灯：安装在车厢天花板上，用于提供均匀光照和强调特定区域的照明效果。

3.3 LED面板灯：安装在车厢壁板上，可提供舒适的环境照明和整体光线分布。

第四大点：光照控制4.1 光感控制：利用光感应器实现根据环境光强度自动调节灯光亮度的功能。

4.2 动态照明：根据车厢内的活动情况，利用人体红外感应器实现照明的跟随和调整。

4.3 时序控制：通过设置合理的时间表，在空车时段降低照明亮度，以节约能源。

第五大点：安全考虑5.1 防眩光设计：避免灯具直接照射到乘客眼睛，使用适当的灯具遮光罩或反光材料。

5.2 照明应急系统：设置应急照明系统，保证在突发情况下车厢内仍能提供足够的照明亮度。

5.3 操作安全：考虑灯具的安装位置和固定方式，防止因震动或其他因素导致灯具脱落。

总结：地铁LED照明设计方案应根据乘客的照明需求、设计原则、合适的灯具选型、光照控制和安全考虑，以提供舒适、均匀、节能、可控和安全的照明环境。

LED灯具在地铁车站照明工程中的探讨

LED灯具在地铁车站照明工程中的探讨在城市交通建设的过程当中，地铁作为新兴的交通工具，在城市中变得越来越常见，在有地铁建设的城市当中，为城市数千万人提供了便利的交通，庞大的地铁网络给了城市交通带来了极大的便利，在地铁站口会出现人流密度较大的情况，为了保证各位乘客在乘坐地铁的过程中能够安全、舒适，需要在地铁建设当中对地铁的照明设计加以重视，保证地铁照明设计符合实际需求。

在设计照明设备的时候，需要考虑到其是否为节能减排的绿色灯具，符合这种要求的灯具中LED灯具最佳。

1 工程概况在某轨道交通照明设计优化中一共涉及了15座车站站台和站厅，设计照明光源为LED的T8灯管和直径为20cm、13cm的LED筒灯。

车站照明系统进行优化设计时，所有的荧光灯管均使用LED T8灯管进行替换，如果原来安装的为6寸筒灯、4寸筒灯，则使用LED筒灯替换，要求照明系统经过改造后照明度可以达到规范要求。

2 LED灯具的应用优势LED灯的发光二极管是由n型半导体和p型半导体组成的二极管，其中：p型材料中主要为载流子空穴、n型材料中主要为载流子电子、p-n在没有加电压时会形成一定的势垒。

在施加正向偏压后，受外电场作用，n区电子和p区空穴会向对方扩散运动，构成少数截流子电子，使p-n结构附近产生夹带空穴和异带电子负荷，并在释放出对应的能量時发光。

LED灯具主要具有下述四个方面的优势：（1）使用寿命长。

LED灯具理论使用时间为5万h，光衰初始值为30%，电源模块的寿命一般会达到3万h；（2）具有良好的节能效果。

LED灯为固体冷光源，具有较高的光效率，当前使用灯具已经达到了140lm/W。

而当前使用的白炽灯其光效为8lm/W，一般荧光灯的高效为60lm/W；（3）具有良好的环保性。

因为LED等采用电子发光原理，所以不存在金属汞污染的问题，而且废弃后可以进行回收，由于属于冷光源，因此发热量相对来说也比较低；（4）响应时间比较短。

荧光灯的响应时间为秒级，白炽灯的响应时间为毫秒级，而LED灯的响应时间为纳秒级，所以可以进行高频操作，由于LED灯使用直流电源，恒流驱动，所以不会出现频闪，长时间使用也不会让人的眼睛产生疲劳感。

LED灯具在地铁照明工程中的应用

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城市轨道交通车辆客室LED照明灯具正确选择与应用

城市轨道交通车辆客室LED照明灯具正确选择与应用摘要：参照国际及相关行业标准，结合城市轨道车辆客室实际情况，多地铁车辆客室LED照明灯具的选择提供参考依据。

关键词：地铁；LED；照明一、引言城市轨道交通系统作为解决城市拥堵问题的有效手段，发展迅速。

同时随着科技的不断发展，轨道交通领域新技术的研究备受关注，尤其是技术过硬的高质量、低能耗产品。

本文通过将LED应用与车辆正常照明技术相结合，提出了客室LED照明要求，为城市轨道交通和铁路车辆客室照明技术提供应用参考。

二、照明光源分类与LED发展趋势电光源按其发光物质分类，可分为热辐射光源、固态光源和气体放电光源三类，LED属于固态光源中半导体发光二极管。

表1 常用光源的主要技术指标通过查阅《照明设计手册》（第三版）常用光源的主要技术指标（见表1）可知，LED灯与荧光灯相比，在光效、启动和寿命方面较荧光灯具有明显优势，在显色性和性价比方面略显不足。

城市轨道交通车辆目前采用的主要照明灯具为荧光灯和LED灯，LED正逐步取代荧光灯，成为车辆照明技术的主流。

LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，光广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和夜景照明等领域。

LED以其优秀的节能调光性能，引起了世界各国的高度重视。

日本是世界上最早起动半导体照明计划的国家，“21世纪光计划”始于1998年；美国国家半导体研究计划及发展战略中提出，能源部2000年开始启动国家下一代照明计划，计划从2000~2010年投入5亿美元，用LED取代部分白炽灯和荧光灯；欧洲彩虹计划及发展战略于2000年7月实施“彩虹计划”，设立执行研究总署，通过欧盟的BRITE/EURAM-3推广白光LED的应用；我国于2003年开始启动了“半导体照明工程”。

2010年8月发改委发布《半导体照明节能产业发展意见》。

2012年由财政部、国家发改委、科技部组织开展“半导体照明产品财政补贴推广项目”，以上可知LED在照明领域中的重要作用。

LED照明灯具在地铁内的应用分析

LED照明灯具在地铁内的应用分析【摘要】介绍LED照明灯具特点，根据地铁隧道照明的技术要求，分析LED照明应用的可行性，南京地铁三号线照明方案论证。

【关键词】LED灯具；隧道照明；地铁节能降耗是针对我国目前所处的发展阶段和生态环境的现状以及所面临的发展机遇而做出的战略决策。

发展以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济与生态经济，推动能源高效利用、清洁能源开发、绿色产业发展，已经成为政府和企业共同推进的经济发展新模式。

近年来，LED照明技术迅速崛起，在城市轨道交通领域的应用越来越受到关注与推广。

1LED照明特点LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写，通过在半导体P-N结两端施加直流电压。

使得半导体中自由电子和自由空穴的直接碰撞复合引起光子发射，宏观上发出光，且效率很高，通常LED不能产生白光，单只LED也不能产生2种以上的单色光。

工艺上耍想得到白光，必须先产生蓝光并借助蓝光激发荧光物质发出白光。

近几年，单色光的LED制作工艺已经成熟，红光、黄光、绿光等单色LED发光管大量应用于交通灯、汽车灯、消防指示等领域。

1.1节能效果好LED 光效最高可以达到100lm/W以上，而且由于是单面出光，在整个灯具光学系统的设计过程中，可以做到很高的灯具效率。

另外，采用LED可以实现灯具的无极调光，可以结合实际需要动态调整隧道照明的亮度，充分发挥LED 隧道照明灯具的技术特点，进一步提高灯具的节能效果，实现智能化管理。

1.2寿命长LED在合理的散热设计和电源驱动条件下，可以有长达5万至7万小时的寿命，相当于传统荧光灯的十倍以上，下图为LED灯具与T8荧光灯管的光衰曲线，对于24 小时点灯的隧道照明应用，LED灯具可以大大减低维护费用，并且可以缩短投资回报期。

1.3可维修性LED照明设备由LED光源、电源变换器和灯具组成，电源盒采用外置式设计，便于维护；LED芯片损坏时只需更换有问题部分，个别损坏不会对正常照明产生过大的影响，无需整灯更换。

论新型LED照明在轨道车辆照明上的应用

5科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFORM TI ON2008N O .26SCI ENC E &TECH NOLOG Y I N FOR M A TI ON工程技术1轨道车辆照明的现状现在铁路轻轨和地铁内使用的还是传统的灯泡和荧光灯作为光源，其使用效率低，能耗大，已经不能适应轨道交通发展的需要和节能降耗的要求。

由于缺乏技术含量，车辆普通照明不能有效的抵挡竞争，失去了技术优势。

2LE D 光源的性能新型L ED 照明是最近几年才被推广的新型照明光源,他的全称是l i ght e m i t t i ng di ode ，是英文发光二极管的缩写。

但L E D 的发展非常迅速，有广阔的发展前景。

这主要是因为他有如下的性能特点。

2.1超长的寿命普通光源例如我们家中常用到的灯泡的使用寿命在8千小时左右，荧光灯管的使用寿命在1万小时左右，LE D 光点在电路板上工作寿命在8万小时左右，单个L E D 光点的寿命在10万小时左右。

这是普通灯泡的10倍多，这样就大大减少了更换和维修的费用。

2.2抗衰减性普通的灯管灯泡在使用了一段时间后会有越来越暗的感觉，这就是光源在长时间工作后的衰减现象，如何减缓衰减是传统灯泡的一个头痛的问题。

但LED 的衰减相当缓慢，可以做到在1万小时无明显衰减的要求。

这是LE D 的另一个优势。

2.3低能耗节能降耗是全社会的行动,我国的铁路行业也在推行节能降耗,对于车内的电器能耗不断提出新的要求。

在达到车内照明效果的同时更多的降低能耗,逼迫我们必须发展新的LED 照明光源,现在我们研发了标准型的L E D 照明,已经具备了在铁路客车内大规模使用的条件,节能降耗能够达到一半以上。

2.4抗冲击震动普通灯管和灯泡照明以很薄的玻璃为照明的保护体,一旦灯管和灯泡破裂，随即报废，LE D 光点是塑料实体,在震动和冲击的情况下不会破损,更适合在车辆震动条件下的应用。

LED照明在轨道交通照明系统中的应用

LED照明在轨道交通照明系统中的应用前言城市轨道交通车站是人员密集度十分高的场所，人员的流动性也很大。

特别是在地下车站，照明灯具是正常照明的唯一来源。

因此，稳定、可靠的照明是保证车站内乘客安全和舒适的必要条件，也是保障列车能够正常、有序、安全运行的前提条件。

绿色照明是指通过科学的照明设计，采用光效高、寿命长、安全且性能稳定的照明产品，来改善和提高人们的工作、学习和生活，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。

目前，北京市城市轨道交通普遍采用传统照明，传统照明在实际应用中存在着诸多不足之处。

为了积极响应低碳环保的理念并结合北京城市轨道交通自身的特点，北京轨道交通对车站进行了用led照明灯具代替现有类型灯具的改造试验。

LED的应用既能满足绿色环保的要求，又能很好地解决目前照明灯具所存在的问题。

1 北京城市轨道交通照明的现状北京城市轨道交通车站目前采用的照明灯具类型有荧光灯、金属卤化物灯和高压钠灯等。

灯具种类繁多、功率较大，既不方便采购和维修，又不节能环保。

而且，这几种照明灯具的寿命基本都低于10 000 h，有的甚至低于5 000 h。

目前在用灯具的工作电压基本都来源于市电交流220 V，由于城市轨道交通内部照明配电的比较特殊，配电电压普遍偏高，致使灯具容易损坏，使用周期大大缩短。

以下是目前在用照明灯具所存在的问题。

(1)荧光灯。

显色性偏低，由于功率因素偏低，所以耗能较大。

(2)金属卤化物灯。

发光效率高、显色性能好且寿命长，但是点燃时间长，不易应用于应急照明光源。

(3)高压钠灯。

发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不诱虫等优点，但是钠灯的照明持续性存在缺陷。

由于城市轨道交通车站结构的特殊性，地下车站及区间的结构为全封闭式，车站照明灯具的需求量较大且照明时间较长;地上车站及区间的结构基本为半敞开式，所以，车站照明灯具受环境因素的影响较大。

车站内粉尘较多且部分照明灯具长期暴露在外，严重影响了光源的发光效率和寿命周期。

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LED照明在轨道交通车辆中的应用研究
摘要：轨道交通是城市交通的重要组成，LED照明系统在轨道交通系统中起
着关键作用，其技术照明特点和优势，也与轨道交通系统电力消耗有着关联性影响。

因为以往轨道交通照明系统的用电量占据整个交通系统电力消耗比例要远高
于国家标准，所以，电力能耗问题促使轨道交通对照明系统的要求日益提高。

本
文围绕LED照明，以北京轨道交通照明系统为例，探究其照明系统应用现状，并
结合LED照明的优势、应用特点以及设计形式展开分析。

关键词：LED照明；轨道交通；照明系统
引言：轨道交通是城市人员相对密集的场所，而且人流量很大，人们在地下
车站行走自如需要确保照明灯具的正常照明作用，所以，保证车站内乘客的安全
和舒适体验，以及保证列车能够正常行驶和安全运行，需要照明系统具有稳定、
可靠等特性。

同时，现代社会发展让人们追求绿色健康的出行方式，而且国家也
针对轨道交通用电消耗过高问题提出指示要求，应采用绿色照明系统和光能良好、使用寿命长、安全稳定的照明产品。

一、以北京城市轨道交通为例分析照明系统现状
根据北京城市轨道交通的照明方式来看，依然沿用传统照明方式，利用荧光灯、金属卤化物灯和高压钠灯等照明灯具，从局限性来说，使用的灯具类型比较多，会增加电力能耗率，而且多种类型灯具在采购以及维修管理上也不方便。

最
主要的是这几种类型的灯具不符合国家节能绿色环保的发展理念，不仅能耗高，
而且使用寿命短，这几类灯具的使用寿命处于5000h-10000h之间。

同时，因为
城市轨道交通车站结构和空间的特殊性，地下车站的空间结构采用全封闭式类型，为确保车辆行驶稳定和乘客的安全，对照明灯具的需求量大，对照明时长、节能
等特性有着很高的要求。

所以，车站照明灯具受环境因素的影响较大，而且车站
内的粉尘以及长期暴露在外部环境中，也会影响光源的发光率和使用寿命。

综合
来说，这些普通照明灯具只能起到基础照明作用，但不能满足城市轨道交通的高
质量需求，在节能环保以及便利采购与维修等多方面都存在应用问题。

尤其是这
些照明灯具功能效用与国家绿色节能环保理念相背离这一点，就足以说明当下照
明系统需要更新。

北京城市轨道交通也因此转变了照明形式，以节能绿色环保为
核心，并综合自身发展情况，对照明系统加以重新设计与改造，大力推广和采用LED照明灯具以此来解决所存在的问题。

二、LED照明的优势以及在轨道交通应用特点
LED照明被推广和应用时间不长，也是最近几年因市场发展需求旺盛，故应
用领域不断拓宽，商业照明客户个性化和定制化需求不断丰富，以及城市轨道交
通这类特殊性空间对安全性、稳定性、舒适性等方面的要求提高，促使差异化、
个性化、高效化等多元功能于一体的高品质照明产品有着更高的附加值，其盈利
空间也不断增加。

而且在国家对LED照明产品的推动以及国家绿色节能环保政策
的支持下，也很大程度上促进了LED照明产业的发展[1]。

（一）照明优势
第一，相比普通照明产品，LED照明产品的使用寿命较长。

一般人们日常家
中所使用的普通光源的使用寿命在8千h左右，荧光灯管的使用寿命在1万h左右，而LED光点在电路板上工作寿命在8Jjb以右，单个LED光点的寿命在10万
h左右。

所以，对比来看，LED照明系统使用寿命要超出一般使用的灯具的10倍
之多，这样不仅可以确保灯具使用的持久性，减少了时常更换和维修的成本，而
且还能在保障充分照明功能的基础上减少电力能耗，发挥节能环保价值[2]。

第二，具有环保功用。

由于荧光灯管中使用了剧毒的汞，如果灯管发生破裂，汞会在很
短的时间内挥发，使周围空气浓度达到10-20mg/m3，但是国家规定空气标准是在0.01mg/m3，容易对人体造成危害。

（二）应用特点
LED照明具有高亮度和合理视角。

主要围绕车站内乘客以及车辆行驶中的稳
定性，确保行驶中保持一定的清晰可见度，并且LED显示屏可以为乘客及时提供
乘车信息，做好信息指导。

同时，LED照明系统持续时间长，可以不间断运行，
适应不同的环境条件。

这和以往普通灯具对环境的要求和应用范围有限性有着明
显的差别。

由于轨道交通的工作场所和空间结构有一定的特殊性，而且户外环境
相比复杂多变，考虑工作场所的温度、降雨、湿度、空气质量、极端天气等多方
面因素，利用LED照明可以很大程度上脱离环境对照明系统的限制，确保轨道交
通信息显示以及稳定安全运行。

另外，LED可以根据实际场景需求，应用范围也
更广阔，需要交通管理控制中心对具体应用现场的LED产品实施远程监控，做好
日常维护和环境监测，节省资源消耗。

三、LED照明灯具的应用设计
（一）LED作为轨道车辆的客室照明形式
这种照明设计方式是最简单的一种，在制作LED灯具外形结构时，可以参照
原来的荧光灯外形接口，使LED灯具与原有外形接口相一致，然后取下原来的荧
光灯，直接替换即可。

需要特别注意的是LED照明系统的运行方式与原来的荧光
灯工作方式有着很大的区别，在电源部分上需要重新设计。

现阶段市场上多使用
的超高亮度的LED单元，为DC24V。

因此，在设计电源运行机制时，需要在LED
单元的背面均设有电源驱动转换电路，将AC220V电源转换成LED照明单元所需
的直流电源。

但是轨道交通轻轨车辆多为DC24V的直流电源，所以，可以直接利
用轨道交通车辆上自带的24V系统提供电力，利用车辆的直流电源不仅便利，而
且可以增加灯具设计与应用的可靠性。

但是并非LED灯具没有任何局限，这种灯
管式灯具设计对于遮光角度有着极高的要求，无法规避在灯罩背面生成暗区，所以，光源覆盖范围区域的局限让这种灯管式LED灯具难以被大范围使用，但是对
于目前轨道交通车辆节能环保优化、安全出行方面还是有很大的应用价值的。

（二）边缘布置LED光源的平板照明形式
边缘布置LED光源的平板照明形式由超高亮度LED灯带、散热片、弹性卡簧、平板灯体、封装胶带及电源线组成，通常制作平板灯可以将其厚度达到8mm或者
更小，并且其长度以及宽度并不受限制，可以根据实际需求优化组合。

这种平板
灯体好命形式是综合导光板与扩散板进行设计，不会发生牛顿环等现象。

设计这
种结构的平面光源，其优势在于结构简单，散热性良好，而且便于安装，容易与
灯板或者侧顶板嵌入衔接。

但是局限在于这种平面结构光源的限制灯具照度比较低，在选择导光板材料时需要确保有着较高的出光率、无眩光、无暗区等功能特点。

（三）依托显示设备的发光强度进行调节
当前光源设备可以基于环境光的强度，借助光传感器自动检测到环境光的强度，依托电子技术，结合光的动态数据，调整显示设备的光强度，以此降低环境
光的强度对于人眼视觉的干扰，让车厢内的亮度保持稳定性，给乘客视觉上以舒
适度体验。

同时，通过调整色温的方式，利用不同色温的光源混色技术，来模拟
一年四季春夏秋冬，不同季节的阳光变化，也可以模拟细化至一天中的，早、中、晚，不同时间段的不同自然环境太阳光的变化。

因此，对于LED照明灯，可以模
拟不同时段的太阳光，如早上阳光是柔和的黄色，中午是强烈的白色，而黄昏是
深色的黄光，通过模拟技术实现色温平衡。

结语：综合上述分析，在国内LED产业链不断完善以及国家相关政策的支持下，该行业的发展相对成熟，并且国内十分重视LED照明技术，积极研发，在绿
色环保节能理念的倡导下，先后开启各个绿色照明技术工程，而且LED照明其自
身良好性能优势也具有很大的发展前景。

但是LED照明产业也面临着挑战，随着
市场发展需求的变化，其核心技术薄弱也成为局限，还需要进一步研究，发挥其
功能价值。

参考文献：
[1]曾照聿.地铁车辆车内智能照明系统的设计与实现[D].华东交通大
学,2018.
[2]段洪亮.城市轨道交通车辆照明系统节能方案研究[J].城市轨道交通研
究,2018,21(02):34-37.。