新型绿色光源在航站楼里应用的探讨

北京首都国际机场是中国运输最繁忙的大型国际航空港，也是北京的空中门户和对外交往的 窗口，是中国民用航空网络辐射中心，有“中国第一国门”之誉。首都国际机场有T1、T2、T3三个航站楼，北京首都机场新建的T3航站楼是由3座航站楼组成，总建筑面积近100万平方米。楼内分为迎客区、办票区、检查区、候机区、登机桥、办公区。这些区域的照明除了办公区域是使用的荧光灯管外，其余大部分则是使用的金卤灯光源，这些金卤灯光源有不同的功率，在行李提取大厅的照明光源是70W的金卤灯，而在登机桥上的照明光源是20W的金卤灯，但是航站楼大屋面的照明全部是150W或250W的光源，而在T3航站楼的三座楼里，照明的光源就将达到12万只，大量的光源照明是要消耗很多电量，在这个提倡全民节能减排的年代，北京首都国际机场股份有限公司也将作为重点安排此项工作，首都机场股份公司航站楼管理部也组织部分工程技术人员进行市场调研，希望能找到既能保证各个区域的照明照度符合国家的规范要求，又能达到节能减排减少用电量目的的方法。本着这两个要求找到了近年新兴的LED光源。

LED是Light Emitting Diode的简称，它是一种发光二极管，是一种固态的半导体器件，可以直接把电转化为光。发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能，这就是LED发光的原理。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称为LED.当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），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，光的强弱与电流有关。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。发光二极管的构造如下图所示。

LED的内在特征决定了它具有很多优点：

（1）体积小：LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常小，非常轻。

（2）耗电量低：LED耗电相当低，直流驱动，超低功耗（单管0.03～0.06W），电光功率转换接近100%.一般来说LED的工作电压是2～3.6V，工作电流是0.02～0.03A；这就是说，它消耗的电能不超过0.1W，相同照明效果比传统光源节能80%以上。由于LED是低电压直流供电，因此，它是一个比使用 高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。同时LED灯的响应时间为纳秒级，具有响应速度快、数字可控性，可为之后的能源智能管理打下基础。

（3）使用寿命长：有人称LED光源为长寿灯。它为固体 冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在 灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，在恰当的电流和电压下，使用寿命可达6～10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。

（4）高亮度、低热量：LED使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。

（5）环保：LED是由无毒的材料做成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。

（6）坚固耐用：LED被完全封装在环氧树脂里面，比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，使得LED不易损坏。

（7）多变换：LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生256×256×256=16777216种颜色，形成不同光色的组合变化多端，以实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。

（8）技术先进：与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品。它成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等，所以也是数字信息化产品，也是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。它响应速度快，具有数字可控性，可为之后的能源智能管理打下基础。

由于LED光源有着诸多的优点，因此，我们就拟定以LED灯为蓝本与原在航站楼登机桥里安装的金卤灯光源进行性价比较。

桥是共分三层，旅客在登机或到达时只经过二层和三层的登机桥，一层是工作人员出入站坪的地方，面积很小只有安装4盏灯，在进行性价比较的时候，就只考虑更换二层和三层的灯具照明。因此，将登机桥光源改造前后进行一些比较（如表1所示）。

从表1可以看出，将登机桥的照明改造为LED灯照明能达到节能减排的作用，一年的时间就可以减少用电8974.7kWh(12548.7-3574)，按照2012年中国火电煤耗标准：326g标准煤/kWh计算，每年可节省煤耗8974×0.326=2025.5kg；如果每度电按一元计算，一年的电钱就可以节约8974元。同时，金卤灯光源的价格是280元/只，登机桥有94只光源，登机桥每换一次光源就需要26320元；LED灯光源是89元/只，由于LED灯光源的寿命是金卤灯光源寿命的三倍，也就是金卤灯更换三次光源LED灯光源才更换一次，当然LED光源在更换时要比更换金卤灯光源麻烦，要增加40元/只的更换工钱，而且还要考虑LED灯在4年后的光效衰减，以三年为限，总计金卤灯更换1.5次光源需要花费金额为26320×1.5=39480元，而LED灯则应为（89+40）×94=12126元，LED等要节约39480-12126=27354元。从以上的论述可以看出，更换LED灯光源是很有好处的，因此，可以确定先进行一座登机桥的改造，以便在更改后可以看看能否达到原有金卤灯照明时的光效照度。随后，在T3C330桥做了一座桥的改造，改造后，我们对登机桥的照明照度进行了测试，并将改造前后的照明照度进行比较。具体测试数据如表2所示。

从以上的照明照度数据可以看出，改造前后的最大照度变化不大，但在改造后的三层最小照度上有一些差别。我们根据这种情况组织有关人员进行一些讨论，认为改造后的照明照度虽然有所降低，但对整体的照明效果影响不是很大，还是在可接受的范围内。因此，根据这次登机桥更换LED灯的样板试验得到了很好的效果。

（1）整个登机桥更换LED灯效果比较好，达到预想的节能减排的要求，从表格中可看出一座登机桥的节能效果能达到60%，一年的时间就可以减少用电8974.7kWh(12548.7-3574)，节省煤耗2925.5kg；

（2）保持光照的视觉舒适度，基本达到国家相关规范，基本满足设计要求；

（3）改装LED灯后，光源损坏率降低，可大幅降低营运成本；

（4）由于LED灯的寿命长，减小登机桥照明光源的更换频率，减轻维护人员的劳动强度；

（5）由于是在登机桥原有的灯具上更换LED光源，保证了原设计的整体风格效果，与航站楼的整体保持一致。

有理论的计算支持，又有实际样板的效果，我们对登机桥改造照明有了很大的信心，因而将在整个航站楼登机桥进行逐步的改造，在不久的将来就会看到LED灯出现在航站楼距离高度小的每个地方。