LED節(jié)能燈具在體育領(lǐng)域的應(yīng)用研究

劉 旭，竇廷軍，闞海東，楊 輝，辜盈盈

（西南交通大學(xué)體育科學(xué)研究所，四川 成都 611756）

高校體育場館、場地因不定期舉辦或承接大型的體育活動或者體育賽事等對燈光的要求極為嚴(yán)格，現(xiàn)目前體育場館的照明沿用性能各方面比較穩(wěn)定的傳統(tǒng)光源金屬鹵化物燈作為場館光源。但隨著科技進(jìn)步、LED照明行業(yè)的興起以及國家在節(jié)能減排、推行綠色能源等相關(guān)政策的推出，傳統(tǒng)的金屬鹵化物燈實(shí)際應(yīng)用等將面臨諸多挑戰(zhàn)。通過對比發(fā)現(xiàn)，金屬鹵化燈有能耗大、散熱多、效率低、產(chǎn)品離散性大、維護(hù)保養(yǎng)成本高及很難實(shí)施智能控制等問題正逐步被人們所認(rèn)知。在未來各類型的體育場地設(shè)施，不論從材質(zhì)的選擇、場館功能、體育照明上都將秉承節(jié)能減排的發(fā)展理念。對體育場館和體育場地不僅需要功能齊備的設(shè)施，對照明更需要良好的照明環(huán)境（包括適合均勻的照度、量度以及理想的光色等），這樣不僅滿足大型體育賽事的舉辦、轉(zhuǎn)播，還能滿足國民健身的需要。因此，合理的照明系統(tǒng)將在體育場地正常使用中占有舉足輕重的作用。隨著照明行業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的體育場館照明無論在性能方面還是節(jié)能減排方面都已無法滿足社會發(fā)展的需求?；诖?，本文主要對LED照明設(shè)備應(yīng)用于體育場館、場地的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 我國LED節(jié)能燈具照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)政策

1.1 節(jié)能減排政策推動LED節(jié)能燈具的快速發(fā)展

2010年8月，國家發(fā)改委公布了《半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展意見》（以下簡稱《意見》）?！兑庖姟诽岢觯?015年，半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值年均增長率在30%左右；產(chǎn)品市場占有率逐年提高，功能性照明達(dá)到20%左右，液晶背光源達(dá)到50%以上，景觀裝飾等產(chǎn)品市場占有率達(dá)到70%以上。進(jìn)入2014年，我國發(fā)布了一系列節(jié)能環(huán)保政策，如科技部、工信部《關(guān)于印發(fā)2014—2015年節(jié)能減排科技專項(xiàng)行動方案的通知》《國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)2014—2015年節(jié)能減排低碳發(fā)展行動方案的通知》等，提出要實(shí)施節(jié)能技術(shù)改造工程，推廣應(yīng)用半導(dǎo)體照明等措施。2014年是全球“禁白”的第二個(gè)重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)，部分國家“白熾燈禁限令”的執(zhí)行進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段，如2014年1月1日起，美國禁售40 W以上白熾燈；2014年10月1日起，中國禁止進(jìn)口和銷售60 W及以上的普通照明用白熾燈；巴西將對40 W白熾燈進(jìn)行管制；俄羅斯、澳大利亞和韓國同樣將限制白熾燈的使用。

1.2 LED節(jié)能燈具照明行業(yè)的政策推動

2014年國務(wù)院辦公廳發(fā)布《關(guān)于能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計(jì)劃（2014—2020年）的通知》。近2年政府對LED照明的支持相對減少，但2018年科技部已撥付28億元啟動先進(jìn)電子材料重大專項(xiàng)，而先進(jìn)電子材料重大專項(xiàng)中，第一要發(fā)展的還是半導(dǎo)體照明。2017年7月發(fā)改委等部門發(fā)布《半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》指出，到2020年，我國半導(dǎo)體照明關(guān)鍵技術(shù)不斷突破，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，產(chǎn)品規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)集中度逐步集中，形成1家以上銷售突破100億元的LED照明企業(yè)，培育1～2個(gè)國際知名品牌，10個(gè)左右國內(nèi)知名品牌等。

2 LED節(jié)能燈具與傳統(tǒng)金鹵燈對比及優(yōu)勢分析

2.1 LED節(jié)能燈具與傳統(tǒng)金鹵燈差異分析

LED節(jié)能燈具照明作為一種新的光源，其各方面的性能優(yōu)勢與傳統(tǒng)的金鹵燈有著顯著的差異。通過對比分析看出（表1），LED燈在源工作電壓、光源工作電流、同一燈具內(nèi)光源數(shù)、燈具功率等各方面優(yōu)于傳統(tǒng)的金鹵燈，而這些差異的出現(xiàn)將會對體育場館以及體育運(yùn)動場地的照明系統(tǒng)、照明管理等方面進(jìn)行更進(jìn)一步的突破和優(yōu)化。這些差別將帶來體育場館照明運(yùn)行、管理、實(shí)現(xiàn)革命性的變化。

2.2 LED節(jié)能燈具優(yōu)勢分析

2.2.1 使用壽命長 據(jù)相關(guān)測試數(shù)據(jù)得知，LED燈的壽命在理論上可以達(dá)到10年以上，而金鹵燈的使用壽命約5 000h，平均使用不到1年就要進(jìn)行更換。

2.2.2 堅(jiān)固耐用 LED節(jié)能燈具晶片被完全地封裝在環(huán)氧樹脂里面。小巧的環(huán)氧樹脂顆粒極難摔破，整個(gè)燈體也沒有松動的部分；里面的晶片極難摔斷，也少有熱效應(yīng)而可能揮發(fā)、熔斷。這些特點(diǎn)使得

LED節(jié)能燈具很難損壞。

2.2.3 環(huán)保功能突出 相比傳統(tǒng)的金鹵燈而言，首先，LED節(jié)能燈具沒有金屬汞，不會出現(xiàn)燈具損壞后對環(huán)境或人產(chǎn)生傷害。其次，制造LED節(jié)能燈具的材料（環(huán)氧樹脂）屬于有機(jī)高分子化合物，具有不容易損壞、可再回收且不會對環(huán)境造成危害等優(yōu)勢。最后，LED節(jié)能燈具所產(chǎn)生的光一般都是散射，很少產(chǎn)生光污染。

3 LED節(jié)能燈具照明在體育領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 LED節(jié)能燈具照明在大型體育場館中的應(yīng)用

體育照明的功能性要求很高，重大的體育賽事舉辦和電視轉(zhuǎn)播都對體育場館照明的要求很高。據(jù)中國建筑科學(xué)研究院建工質(zhì)檢中心對全國大量高級比賽場館約1 000多例的照明方式、燈具安裝高度、照明功率等進(jìn)行分析得知，對大多數(shù)體育場館來說，由于采用了高性能的光源、燈具產(chǎn)品，具有高效、環(huán)保、節(jié)能、長壽命等特點(diǎn)，加上高水平的照明設(shè)計(jì)，體育場館燈光照明各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)基本上都能達(dá)到JGJ 153《體育場館照明設(shè)計(jì)及檢測標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。 隨著LED節(jié)能燈具照明產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，LED節(jié)能燈具照明正逐漸應(yīng)用于重大比賽的體育場館照明，如國內(nèi)外已有一批新建和改建的體育場館采用了LED照明，特別是訓(xùn)練場館，如我國的國家體育總局訓(xùn)練場館、奧體中心訓(xùn)練場館、工人體育場足球場、汕頭大學(xué)體育場館，以及美國的密歇根州立大學(xué)等多所大學(xué)的體育場館都已采用了LED節(jié)能燈具照明；比賽場館也在開始采用LED照明，如美國的NRG體育場、PNC體育館、英國的切爾西足球場、法國的Ekinox體育館等均采用了LED節(jié)能燈具照明 。預(yù)計(jì)在2022年冬奧會將會有更多的體育場館采用LED節(jié)能燈具照明。

3.2 LED節(jié)能燈具照明在室外體育場地應(yīng)用

隨著LED節(jié)能燈具在訓(xùn)練場館、2008年北京奧運(yùn)會、世博會等大型體育場館的推廣應(yīng)用，促使LED節(jié)能燈具照明正慢慢滲透于體育場館、體育場地的應(yīng)用，未來傳統(tǒng)的體育照明燈具如傳統(tǒng)的金屬鹵化物等將會被性能優(yōu)越的LED節(jié)能燈具所取代。但當(dāng)前，LED節(jié)能燈具照明并沒有廣泛應(yīng)用于體育場地的照明。通過實(shí)地考察，類似學(xué)校體育場地、全民健身場地還再沿用傳統(tǒng)的金屬鹵化物燈具，極少的學(xué)?；蚬搀w育場地使用性能優(yōu)越的LED節(jié)能燈具作為照明燈具。隨著全民健身上升為國家戰(zhàn)略，體育場地設(shè)施的修建以及國家倡導(dǎo)的節(jié)能減排政策制定、LED照明市場的逐步細(xì)分，體育場地照明行業(yè)將會細(xì)分出來，成為照明行業(yè)中未來發(fā)的領(lǐng)域之一。如何能在體育照明產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)革新、科研團(tuán)隊(duì)的建立等方面領(lǐng)先，將會奠定在體育照明行業(yè)當(dāng)中的領(lǐng)軍企業(yè)。

表1 LED節(jié)能燈具與金鹵燈差異對比

表2 籃球副館照明改造項(xiàng)目中2種燈具得單燈對比

4 LED節(jié)能燈具應(yīng)用于體育場館案例分析

以中山市體育館的籃球副館（ 訓(xùn)練館）為例，通過將原來使用的1 000W金鹵燈替換成為440W的LED節(jié)能燈具，燈的數(shù)量相同（12盞），位置等各方面的條件保持不變。以每日照明4h為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，以此來比較2種燈具應(yīng)用于體育場館的經(jīng)濟(jì)性。

通過表2數(shù)據(jù)對比可知，LED節(jié)能燈具每盞燈具功率減少560W，與金鹵燈相比較節(jié)約用電2.24kWh，全部LED節(jié)能燈具一年可節(jié)約9800kWh；從維護(hù)保養(yǎng)方面，LED節(jié)能燈具和金鹵燈相比較，LED節(jié)能燈具維護(hù)保養(yǎng)的工作量和投入的經(jīng)費(fèi)明顯少于金鹵燈。金鹵燈每6個(gè)月要進(jìn)行1次檢修，而LED節(jié)節(jié)能燈具從使用到現(xiàn)在超過24個(gè)月，從無檢修。

5 展 望

隨著全民健身不斷開展在體育場地設(shè)施修建、功能設(shè)計(jì)等方面都倡導(dǎo)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，倡導(dǎo)節(jié)能減排使用新型材料應(yīng)用于體育場地建設(shè)。其中，LED節(jié)節(jié)能燈具照明作為一種新型的照明光源其優(yōu)越的性能在體育產(chǎn)地的照明當(dāng)中的優(yōu)勢逐步凸顯，而金鹵燈具將會逐步被LED節(jié)能燈具所取代，今后LED節(jié)能燈具照明將被大面積地引入體育場館照明中，同時(shí)對體育場地使用的LED節(jié)能燈具的標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品的認(rèn)證和檢測等方面將會進(jìn)一步細(xì)化和完善。