LED冷光源照明在煤矿应用中的节能分析

LED冷光源照明在煤矿应用中的节能分析单位：西安重装矿山电器设备有限公司作者：薛雯李朝阳企业介绍：西安重装矿山电器设备有限公司（原为西安煤矿仪表厂）始建于1965年10月，2011年5月经陕西煤业化工集团整合后组成西安重装矿山电器设备有限公司。

公司现主要新产品有：矿用隔爆组合开关、高低压配电柜、煤矿安全生产监控系统和综合自动化、矿山井下救生装备、煤矿专用设备、选煤设备及配套环保设备、矿山照明设备等。

一、绿色照明工程的重要意义所谓绿色照明是指通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全性能稳定的照明电器产品（包括光源、电器附件、灯具、配线器材及调光控制设备和控光器材），最终达到建成环保、高效、舒适、安全、经济，有益于环境和提高人们工作学习和生活质量的照明系统。

半导体技术曾经改变了世界，半导体照明技术将再一次改变我们的世界。

作为一种全新的照明技术，LED是利用半导体芯片作为发光材料，直接将电能转换为光能的发光器件。

自20世纪60年代世界第一个半导体发光二极管诞生以来，LED照明由于具有寿命长、节能、耐振动、响应速度快，冷光源色彩丰富，安全、环保的特性，被誉为人类照明的第三次革命。

《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将半导体照明产品明确列为“重点领域及其优先主题”，提出“重点研究高效能节能，长寿命的半导体照明产品”。

国家发展改革委已启动了十大重点节能工程，提出“十一五”期间，将实现节约2.4亿吨标准煤的节能目标。

LED光源的基本特征：1、发光效率高。

白炽灯、卤钨灯光效为12~24流明/瓦，荧光灯50-70流明/瓦，钠灯90~140流明/瓦，大部分的耗电变成热量损耗。

LED光效经改良后将达到50-200流明/瓦，而且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。

2、耗电量少LED单管功率0.03-0.06瓦，采用直流驱动，单管驱动电压1.5-3.5伏，电流15-18毫安，反应速度快，可在高频操作。

同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯泡的万分之一，荧光灯管的二分之一。

日本估计，如采用光效比荧光灯还要高两倍的LED替代日本的白炽灯和荧光灯，每年可节约相当于60亿升原油。

就桥梁护栏灯例，同样效果的一支日光灯40多瓦，而采用LED每支功率只有8瓦，而且可以七彩变化。

3、使用寿命长：采用电子光场辐射发光，灯丝发光会发生易烧，热沉积，光衰减等缺点。

而采用LED灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎。

平均寿命达10万小时。

LED灯具使用寿命可达5-10年，可以大大降低灯具的维护费用，避免经常换灯之苦。

4、安全可靠性强，发热量低，无热辐射性，冷光源，可以安全抓、摸。

能精确控制光型及发光角度，光色柔和，无眩光；不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。

内置微处理系统可以控制发光强度，调整发光方式，实现光与艺术的结合。

5、有利于环保LED为全固体发光体、耐震，耐冲击不易破碎、废弃物可回收，没有污染。

二、技术与市场分析1、LED的技术先进性主要体现在节能上：我们把相近照度的白炽灯、荧光灯和LED灯做一对比，一年使用期和三年的累计费用：(注：表中电费单价按0.41元／度计算)荧光灯的理论寿命为2500小时。

白炽灯的平均寿命为1000小时。

LED的平均寿命为50000小时。

一只照度相近的LED冷光灯比白炽灯一年节约费用：267.5元－28.7元= 238.8元。

比荧光灯一年节约费用：146.2元－28.7元=117.5元。

如果用LED冷光源巷道照明取代目前使用的荧光灯井下照明，经济对比如何呢?现在一套井下隔爆127V20W荧光灯单价是150元。

一套LED冷光源井下照明灯单价280元。

井下照明127V干式变压器每千伏安1千元。

设某煤矿井下用1000套照明灯。

A：用LED灯需变压器容量8千伏安，设备投资8千元。

用LED灯1000套投资28万元。

共28．8万元。

B：用荧光灯1000套投资15万元。

用荧光灯需变压器容量13千伏安，设备投资1.3万元。

共16.3万元。

这1000盏灯投资运行一年的费用对比：A：LED灯灯款+电费+变压器款=28000+28700+8000=316700元B：荧光灯：15000+146200+13000=309200元可以看出，虽然LED灯由于单价高、一次投入较多，但因节电、免维护，当年即可收回投资高出的部分，第二年、第三年LED灯即可发挥效益：1000×117.5元／只=117500元第二年用LED灯比荧光灯可节约117500元，净增效益为11万元，第三年即为11.75万元，即可以连续4年节约电费共46.25万元。

2、LED灯的市场前景毫无疑问，LED灯的出现必将引来一场照明革命，专家预言，至少有80％的白炽灯被淘汰，60％的荧光灯要退出市场。

由于安全节能的原因，LED灯首先要进入煤矿井下。

全国的煤矿运输大巷，机电峒室有多少面积！就按韩城矿务局的桑树坪、下峪口、象山三个矿，至少有3万米长，共约12万平方米的大巷需要照明，按新煤矿设计规范，运输大巷的最低照度为5Lx，即15M一盏640LM的灯，共需10000套灯，按此估计，全陕西的煤矿井下至少需30万套大巷照明灯，而这30万套灯若全部用LED冷光源灯，一年节约的费用就是：30万套×117.5 = 3525万元三千五百万元，三年可以节约费用一个亿。

那么，全国大约有1000万套井下照明灯会因安全和节能的要求需换成LED光源照明。

而且随着技术、材料、市场的发展，LED灯的成本会迅速下降，市场前景不言而喻。

针对上述情况，我国在《节约用电管理办法》中明确提出照明节电的具体要求，经国务院同意，国家发展改革委员会发布的《节能中长期专项规划》中，已将“LED照明器具”列入节能重点推广领域，将“LED绿色照明工程”列为十大节能重点工程之一。

二、绿色照明工程在煤矿中的应用煤矿中使用照明设备较多的是：矿灯和巷道灯。

由于其突出的安全和节能的原因，因此LED灯首先推广应用在了煤矿井下。

1、LED矿灯在煤矿中的应用，以及与普通矿灯的对比。

LED型矿灯选用国际上最先进的半导体(LED)光源，采用人性化设计，具有体积小，重量轻、寿命长、无污染、免维护、用电省、安全和使用方便等优点。

改变了矿灯领域五十年不变的历史，推广应用于煤矿是一项利国利民的优异工程。

下面我们把LED矿灯与普通矿灯列表作一对比，从中可得出谁优谁劣。

LED矿灯与白炽灯矿灯对比表从中我们可以看出：(1)节能：LED型矿灯是采用新技术、新材料、新工艺的新型矿灯，充电电量只需普通矿灯的三分之一，节省三分之二电量。

(2)光照度强LED型矿灯选用新型LED光源并配备了专门设计的配光系统，光效可达25Lm/w，比白炽灯高2.5倍以上，平均寿命为50000小时，终身不更换。

LED光源输入端采用恒流驱动装置，使LED 的工作电流不随电池端电压变化而变化，从而使点灯开始和点灯11小时的照度保持不变，可达1500LX以上。

(3)使用安全LED矿灯装有过充电、过放电、过电流和短路保护装置，可在发生短路时1ms内切断电流，故障排除后，即可恢复供电。

2、LED巷道灯在煤矿中的应用，以及其优异性对比(1)LED巷道灯与普通白炽灯的亮度对比18W隔爆型LED光源巷道灯，其亮度相当于150W灯泡12W隔爆型LED光源巷道灯，其亮度相当于100W灯泡4W隔爆型LED光源巷道灯，其亮度相当于60W灯泡(2)LED光源巷道灯工作电压范围宽，在交流85V-250V(50HZ)之间能够正常工作，且亮度无任何变化，适用于各种应用场合。

(3)LED光源巷道灯节能，与同亮度的白炽灯相比，节电90％左右，与目前市场上的节能灯相比，节电60％左右。

例如：12瓦LED灯5年总电费：12W×24小时×365天×5年×0.6元／度电=315.36元100瓦白炽灯5年的总电费：100W×24小时×365天×5年×0.6元／度电=2628元由以上对比，我们可以明显地看出，使用LED光源的照明可以节省很多费用，从而达到节能的目的。

(4)传统的巷道灯照明所用的白炽灯使用寿命大约为1000小时，普通节能灯使用寿命一般为3000小时左右，使用寿命较短，需要频繁地更换灯具，这不仅给照明带来麻烦，而且存在极大的危险。

而LED光源巷道灯使用寿命长，大于45000小时，使用4-5年不需要更换光源，可以做到终身免修，彻底解决了老式灯需要频繁更换灯泡的问题，节约了换灯泡的工本费，同时在煤矿中更突显了安全性，也消除了工人更换灯泡时存在的安全隐患。

(5)传统的巷道灯普遍采用了白炽灯或普通节能灯，由于灯丝在炽热的工作环境下强度很低，轻微的震动就会大大缩短灯头寿命，甚至损坏。

另外，这些灯泡发热快，温度高，容易在玻璃灯罩内烧结碳黑，影响透光率，亦难以清除。

普通的照明灯还对电源电压比较敏感，随电压降低，发光效率显著变化，照度明显下降，电压升高，发光效率显著提高，但使用寿命明显缩短。

LED 作为新型发光器件，具有光效高，寿命长，功耗低，耐冲去，抗震动等特点，以LED为发光体开发而成的巷道灯解决了传统灯具：①穿透力差，照度弱；②抗震差，寿命短，换灯频繁；③安装困难，不易维护；④受电压影响大，照度不稳定等问题。

综合以上我们可以看出，LED冷光源照明在煤矿照明中的应用，有着其优异的特性，矿灯和巷道灯又是煤矿生产中离不开的照明工具。

先进的LED照明，不光从重量上减轻了矿工的工作强度，从使用性能上更是提高了一大步，绿色节能的LED照明在煤矿企业的应用，其安全性和节能性已经为煤矿企业所认可，必将为煤炭产业的发展做出贡献。