LED灯在港口物流设备中的应用

PAGE12LED灯在港口物流设备中的应用摘要:在节能减排已成为时代潮流的今天，各行各业都加快了节能新技术的研究与应用。港口照明用电费已成为运营单位的巨大负担，节约损耗、保障安全是建设和运营单位迫切需要解决的技术难题。影响港口照明用电量的主要因素有灯具效率、灯具布局方案、控制方案等。目前港口照明广泛使用的高压灯、高压汞灯、节能灯等传统灯具光效低，启动慢、能耗大、不利于节能控制，使用高压汞灯还会带来汞污染等问题，不符合当前我国建设资源节约、环境友好型的需求，探求新型高效光源是解决问题的关键。随着科学技术的发展，LED节能技术的出现带来了照明领域的深刻革命,其寿命长、无污染、高亮度等优点使其在港口物流设备中被广泛应用。关键词：LED；节能；港口物流；应用

目录TOC\o"1-3"\h\u318861前言 283421.1研究背景删去 245031.2研究意义 3300052LED的照明技术下面的序号都需修改 4319162.1LED的照明技术原理 432682.2LED低压直流电源启动 5288493LED灯在港口的应用 6126023.1LED高杆灯替代传统高压钠灯 6286403.2广州港LED应用这部分内容再详细具体些，结合2-3个港口案例来写，在论述过程中要有结构、工作原理、功能、特点，结合电路图 791143.3寸滩公司LED应用 8102663.4节能及经济效果 9121634课题总结及展望 10160554.1内容总结删去 10133784.2展望 11286385参考文献 111前言1.1研究背景世界经济的飞速发展推动了社会进步，给人类带来了极大地好处，但也消耗了大量的化石资源，并由此产生了能源危机和环境问题。为解决这些问题，人们开始寻求高效节能、低污染的新型能源。低碳节能技术得到世界各国的高度重视，并得到了广泛应用。中国绿色照明工程办公室节能调查结果十分惊人，中国能源的用在了照明上，每年用电超过亿度，如果将全部的白识灯和部分劳光灯用照明灯具取代，至少可节省左右的照明用电，这意味着可节省用电量亿度，这个用电量相当于世界最大发电站一一三峡电站一年的发电量。这对于能源供给紧张日益凸显的中国，无疑具有非常重要的战略意义。不仅节能，而且无热福射、不含重金属，无污染及废弃物处理问题等众多优点，因此被视为“绿色照明光源”的明日之星。绵阳市被列入全国“十城万盖”半导体照明应用工程个试点城市之一。在实施过程中，结合照明技术的现状和发展前景，绵阳市从年至年，分期完成示范城市建设，重点推广市政道路照明工程、市政景观亮化工程、受灾城镇和景区示范工程，以及政府办公和市政公共场所照明改造，实现了良好的景观效果和显著的节能效益。年，中国铁道科学研究院节能环保劳卫研宄所、上海铁路局乔司站与上海铁路局计统处在上海铁路局的乔司编组站灯桥安装灯新光源，与既有站场照明的高压钠灯光源进行照明效睪和节能效果的对比试验。试验结果表明灯的照明效果好，可满足站场灯桥照明要求，因为采用功率较小的新型光源，灯较既有站场的高压钠灯的节能效果明显，且具有较好的雾天穿透性。年广州新电视塔夜景照明首次采用了大功率夜景照明技术，广州新电视塔夜景照明先后通过了广州亚运会、春节等重大节假日的重大考验，实现了节能环保、低能耗的照明控制要求，进一步证实了大功率夜景照明系统的稳定可靠性。福建省政府办公厅曰前转发福建省信息化局关于《福建省推广应用照明产品的若干措施》的通知，明确力争到年底前基本实现公共照明领域普遍使用照明产品，每年减少排放万吨，带动全省产业当年新增产值亿元以上。今年，广深高速公路照明路灯改造项目全面启动，全线盏传统高压钠灯将全部更换为照明产品，这也是首个启动的高速公路照明改造项目，新的照明采用了智能控制系统，用的路灯替换原有的总功率高压钠灯，在不含智能控制的情况下，以每天亮灯小时计算，每天节约电量达度，比原有高压钠灯节能以上，成为推广应用照明产品的示范工程。。1.2研究意义港口企业一直是交通运输行业的耗能大户，能源成本在港口企业生产总成本占有很大的比重。节约能源己成为新时期港口企业走出国际金融危机影响，提升竞争能力的重要手段。节能减排己深入到港口建设、技术改造及生产建设的各个环节。利用清洁能源、可再生能源，提高港口使用清洁能源、可再生能源比例。优先采用电能或其它清洁能源作为动力源的工艺技术和装卸搬运设备，使码头装卸工艺系统各环节能力匹配，提高装卸效率、降低能耗。港口必须加快技术改造，加快淘汰高耗能、高排放、低效率的老旧设备才能在激烈的竞争中立于不败，也是港口企业实现向现代交通业转型和提高自身经济效益的需要。港口现已成为了我国对外开放的窗口，是现代物流供应链中最重要的环节之一，逐渐成为集运输、仓储、加工、包装、配送和增值服务等多种功能于一体的综合性物流平台，其消耗的能源占有整个交通行业中较大的比重，做好港口企业的节能减排工作是我国能源战略的需要。根据《公路水路交通运输节能减排“十二五”规划》确定的目标和《“十二五”水运节能减排总体推进实施方案》的实施情况，“十二五”期末，与年相比，港口生产单位吞吐量综合能耗下降，单位吞吐量二氧化碳排放量下降。只有建立起低碳绿色港口发展长效机制，才能实现港口可持续发展，确保“十二五”期港口节能减排目标的实现。2LED的照明技术2.1LED的照明技术原理LED是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，即发光二极管，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED灯发光的原理。高节能率的光控白光LED照明灯电路原理高节能率的光控白光LED照明灯电路原理在港口流动机械的灯光照明中经常会遇到信号指示灯灯泡频繁烧坏的问题，从而造成生产管理的延迟和生产安全的缺漏，为了解决这个问题需要对原来的信号指示照明系统进行分析研究，以此来找到最适合用于港口流动机械设备的灯光指示照明方案，使其能够在自卸车、装载机、叉车、拖车等港口流动机械设备上使用。传统的照明主要由白炽灯泡组成，虽然价格便宜，但是港口环境十分恶劣，钨丝灯泡的灯座极易被腐蚀从而失效，同时钨丝灯泡的高温钨丝因为剧烈振动而极易被烧毁，随时造成港口流动机械信号指示的失效，带来极大的行车安全隐患和高昂的灯泡总费用。所以为了保证安全和不间断作业，就必须找出新型的照明指示系统。在这一背景下，利用半导体中电子和空穴的复合直接把电能转换成光的LED就应运而生。其独特的性能可以适应恶劣的港口作业环境，不仅降低了维护成本，也保证了行车安全。2.2LED低压直流电源启动1.

LED射灯使用低压直流电即可驱动：具有负载小、干扰弱的优点。港口机械的电气线路采用低压直流电源的电力拖动系统干扰小，抗磁场干扰。更加耐冲击，抗雷击性强，无紫外线（UV）和红外线（IR）辐射。2.

LED射灯的发出的光线能量集中度很高：集中在较小的波长窗口内，纯度高。岸边桥式起重机的司机室离地面40到50米高度，LED光线能量集中度高有利于司机观察作业点进行装卸作业光线柔和光谱纯有利于保护司机的视力健康有效的提高装卸作业效率。3.LED环保性好，LED射灯在生产过程中不要添加“汞”，也不需要充气，不需要玻璃外壳，抗冲击性好，抗震性好，不易破碎。岸边桥式起重机作业过程中难免会有剧烈的机械碰撞LED这优点有效地减少灯具的损坏。4.LED射灯寿命基本达到10000-50000小时，几乎是普通卤素射灯的10-50倍。LED照明产品节电高达80%以上，几乎是免维护，不存在要经常更换部件的问题。港口装卸作业是24小时进行夜间作业高达十几小时全年下来节省高能耗的费用节约很大的电费成本。3LED灯在港口的应用3.1LED高杆灯替代传统高压钠灯（1）LED光源结构与工艺对震动环境的承受力高

由于LED光源采用的是半导体工艺技术，因此其光源的结合可靠性非常高，目前常用的方法是用合金锡料如AuSn（金锡焊料）、PbSn（铅锡）、In(铟)等完成，具体方法是将LED芯片置于专用支架上，采用合金材料，经机械手将芯片的电极焊点与支架自动焊接，这一过程也叫封装，在通过拉力测试后，再对封装好的LED进行包括焊点的牢固度、色温区间、电参数一致性等一系列分检及测试等工作。由此可知LED光源不会出现传统灯泡断灯丝的现象，其发光体可靠性较高，受应用环境震动的影响承受力较高。根据港口的地理位置的自然条件,灯具和灯盘的重量,设计灯杆的强度和刚度以及地基基础,应特别注意设计的最大风速。目前对沿海港口要求设计的最大风速为55m/s珠江沿岸的港口则一般设计采用38m/s实际应用还根据历史资料50年一遇的最大风速而定。高压钠灯的工作原理图高压钠灯的工作原理图（2）LED光源与灯具散热体的焊接工艺可降低光源与灯具接口脱落机率LED光源相当于传统灯具的灯泡，LED灯具散热体有一部分的职能相当于目前传统灯具灯泡与灯具的连接器。目前，传统灯泡主要是用插口或螺口两种方式与灯具连接，遇货柜堆场作业设备振动的恶劣天气而使45M高空产生不规则震动时，灯丝断丝情况、螺口松落现象也很普遍。LED光源与灯具散热体的连接是靠焊接方式实现的，是将封装好的LED成品固定在铝基板上，多以SMT自动贴片机通过回焊炉固焊，且LED光源体积小重量轻，因此大大降低了灯具载体震动时光源与灯具接口脱落的机率。在港口装卸机械流动性强，煤、矿石装卸作业点灰尘多，污染大，受天气的自然因素影响，LED高杆灯的设计具有防尘，防水，抗振，机械强度，耐腐蚀，散热等功能！还可以调整方位角和俯仰的装置，在煤堆场根据装卸作业情况调整视野死角预防发生安全事故。3.2广州港LED应用广州港已应用的LED灯采用上海复旦大学科技园某公司研发的产品。上海复旦大学科技园某公司研发的LED产品照明均度满足国标GB50582-2010及行标JT-T557-2004规定，为不小于0.5lx。港口已应用的LED灯为白色自然光，显色性好，透雾能力强，适应港口多雾环境的照明要求。完全满足港口码头前沿，后方货场的照明需要。该灯具有防震功能，符合连云港装卸桥，卸船机及门机等装卸机械的照明需要。另外，灯具材料、结构、重量、安装、价格等方面符合港口要求，已大面积推广使用。上海复旦大学科技园某公司LED灯照度测试情况距离（M)2012.9.242010.10.242012.12.262013.12.30灯下11.06.77.97.6510.57.08.88.21010.39.211.79.51510.410.612.111.62011.313.313.112.92513.817.613.613.83018.223.914.614.63520.929.418.117.94018.428.723.523.44515.222.416.516.55011.217.313.913.7558.810.713.013.1606.07.012.011.96610.44.49.99.2灯具功率（W)390/420390/420410/420410/420平均照度（lx）12.514.914.5214.15均匀度0.490.30.540.54备注第一代第二代第三代第三代复测3.3寸滩公司LED应用目前寸滩公司路灯灯杆数量160，中杆灯18个，高杆灯55个，路灯、中杆灯采用400W(250W)高压钠灯，高杆灯有15组灯具，采用1000W高压钠灯，全部采用高压钠灯，总功率达881.2KW，若全部采用LED灯具，若采用100W的灯代替250W的高压钠灯，采用400W的LED灯具代替1000W高压钠灯。总功率341KW。按每天照明时间10小时计算,全年365天计。能耗对比如下表：使用能耗对比分析从以上分析可以看出，高压钠灯一年耗电3378805KWh，LED灯一年耗电227395KWh,LED灯相对高压钠灯可节约电量3151410KWh，相当于节约电费189.1万元，每年减少二氧化碳排放2818.8吨，具有良好的经济、社会效益。3.4节能及经济效果根据对多个码头调查的结果显示，高杆灯上高压钠灯灯管的市场更换周期在10个月至1年，其它消耗元件如触发器、高压钠灯的镇流器等的维护及直接换置费用平均每年每套钠灯要消耗500元人民币左右；LED灯不存在镇流器、触发器、瓷钠灯口及灯泡更换的问题，因此LED灯除节电的优势外，码头对照明部分的日常维护的人工及材料费用也会大幅降低。如果LED灯能够在3年运行期内光衰小于10%（每天按10小时工作时间计），则码头在购置了LED灯后，将会在取得节能回报的同时，还减少了每年传统灯具的直接固定维护费用。其统计数值见下表：项目单位港口项目单位港口灯杆高度LM33适用寿命h5万小时以上照明半径RM66色温及透雾能力3500~3800k具有透雾能力功率PW2700左右安装方式与钠灯通用黑色指数Ra65防腐要求防盐雾防腐蚀鳌灯光效Lm/w90以上灯具材料压铸铝平均照度Emvlx10~20芯片品牌克瑞，飞利浦平均照度lx5单颗功率PW2W以上均匀度0.3以上颗粒形式最好模组化防护等级IP65安装时间h越快越好抗震能力防震，适用港口大型机械角度调节方便灯具重量要求kg8~12节电率0.6灯具尺寸要求越小越好高钠灯与LED灯节能比较光源种类功率（W)数量（套）总功率（W）年耗电量（kwh）年总电费（万元）高钠灯100018180007884032.8729LED灯42018756033119.4893通过上表统计分析可知，假设杆高杆灯用灯18套，使用420WLED灯替代1000W高压钠灯，三年每杆高杆灯可节省328,729元，其中电费及需量费节省316,612-94,983＝221,629元，节能可达70%，维护费节省35,100元，减少二氧化碳排放231吨，因此，在新建码头用灯时只要用总可用金额内的价格购买到适宜的、有使用寿命和光衰保障的LED灯具，应用企业必定受益。同时，由于高杆灯用电总功耗减小，因此，高杆灯的配电设施的总建造成本也会减小；如果是新建码头的高杆灯选用LED灯，该码头基本建设的配电建造成本也将随之减少，在码头运营时，总的装机需量费也自然减少。4课题总结及展望4.1内容总结LED灯在港口物流设备的应用安全节能减排有利于港口的可持续发展。（1）由于经济全球化发展，物流的发展就具体体现在港口的发展上。世界各国的港口不但数量在发展，安全因素成为港口方选择照明的重要考量，作业区照明设备，基本都处于露天状态，而且还要受到粉尘，机械震动等外部因素的影响。因此，需要选择安全防护等级高的照明设备，因此LED灯在港口物流设备的应用提升港口作业效率环保节能。减少二氧化碳排放从而推动中国绿色港口建设，实现节能减排目的保护生态环境。现在主流的应用技术材质是铝基板来封装，但是铝基板封装的芯片散热和光转换效率都存在技术瓶颈，不能有效地控制结温和稳