LED光源——为绿色机场添光彩

　　0 引言

　　20 世纪以来，温室气体二氧化碳的过度排放导致全球气候变暖加剧，厄尔尼诺等极端与异常气候频频出现，引起世界各国的高度重视。节约能源，减少排放，促进低碳经济发展，成为全球的共识，世界各国正为此积极行动。中国作为发展中国家，承担着自己的国际义务，也为实现这一目标不懈努力。中国民航局在民航“十一五”规划纲要中明确提出了节能减排的具体目标。

　　近几年，中国民航在机场建设与管理运行中，运用多种新技术和新方法，例如在航站楼建设时充分使用自然采光和自然通风；在候机楼等区域加装光感设施，自动关闭灯光和空调；使用智能化调节功能的中央空调；对机场雨水和污水收集及深度处理后，用于绿化、环卫、设备冷却和消防用水。这些技术和措施的实施提高了机场资源的综合利用率，降低了对电能等传统能源的依赖和消耗，有效减少了二氧化碳的排放。

　　1 绿色机场

　　绿色建筑是遵循可持续发展原则，体现绿色平衡理念，通过科学的整体设计，集成绿色配置、自然通风和采光、低耗能围护结构、太阳能利用、地热利用、中水利用、绿色建材和智能控制等高新技术，充分展示人文与建筑、环境与科技的和谐统一。源于现代绿色建筑概念的绿色机场与其一脉相承，直接体现了低碳的要求。绿色机场是指在机场设施的全生命周期（选址、规划、设计、建设、运营维护及报废）内，充分利用最新的科学技术成果，以高效率利用资源（能源、土地、水资源、材料）、最低限度影响环境的方式，建造最低环境负荷下最安全、健康、高效和舒适的工作与活动空间，促进人与自然、机场环境与发展、建设与运行、经济增长与社会进步相平衡的机场体系。显然，机场运行环节的节约资源和降低能耗是绿色机场建设的重要内涵。

　　2 助航灯

　　机场大多是当地用电大户，而机场空侧范围的助航灯数量多，分布区域广，工作时间长，是机场节能降耗的重点方向之一。通常选用高光效的光源可以减少建设投资；选用长寿命的光源，可以减少后期工作维护量；选用节能型的光源，则可以降低年运行成本。

　　在我国民用机场中，常见的助航灯有飞行区域的跑道灯、滑行道灯和进近类灯，机坪区域的机位标记牌和高杆灯等。助航灯光是机场的肢体语言，它们以独特的灯型、光强、色彩、特定频闪和有效范围等语言符号为飞机的进近、着陆、滑行和起飞提供目视引导，发挥着不可替代的作用。虽然许多飞机都安装有各种先进的无线电助航设备和仪表着陆系统，但在飞机进近直至滑行的最后阶段，这些助航灯仍然是不可或缺的。它对确保安全飞行和提升机场运营保障能力有着特殊意义。

　　一般飞行区域的跑道灯又进一步分为跑道入口识别灯、跑道入口翼排灯、跑道入口灯、跑道中线灯、跑道边灯、跑道末端灯和接地带灯。而飞行区域的滑行道灯又分为滑行道中线灯、滑行道边灯、中间等待位置灯、停止排灯、警戒灯以及滑行道引导标记牌。飞行区域和机坪区域的助航灯分别由塔台和灯光站控制。

　　机坪区域的高杆灯普遍使用金属卤化物灯（halide lamp）作为光源，例如镝灯、铟灯等，其额定功率为250～3 500 W，发光效率60～90 lm/W，使用寿命为1 000～2 000 h。

　　标记牌以卤素灯泡（halogen lamp）作为光源，额定功率50 W，额定电流6.6 A，工作温度为- 55～55 ℃，防护等级为IP34，抗风能力为45 m/s（162 km/h）。

　　跑道灯和滑行道灯多以溴钨灯泡（tungsten bromidelamp）作为光源，额定功率50 W，发光效率12 lm/W，使用寿命1 000 h，灯体材料为铝合金。

　　助航灯除了在夜间开启外，还经常在能见度低和多雾的情况下使用，而卤钨光源即使进口灯泡使用寿命也只有1 500 h，且能耗较大。以每日开灯15 h 计算，3 个月该灯泡光强就不符合标准要求，需要进行更换，若不更换则需要加大调光光强等级。因此在飞行安全的前提下，研究助航灯光源的寿命和能耗非常必要。

　　3 LED 光源

　　随着固体物理和半导体技术的发展，人类开发出了第四代光源———LED（light emitting diode，发光二极管）光源。LED 光源是基于电子在半导体能带间跃迁产生光子发光原理而工作的固体光源，与传统光源相比具有这样的优点：功耗低，热辐射小，反映速度快，显色性好；光效高，目前为50～80 lm/W，最高可达100～120 lm/W；比传统光源寿命长，一般为5 万小时以上，并且可在高频下使用，任意控制其亮度和功耗，而不影响其寿命；颜色丰富，容易形成各种灯色系列；耐震动、耐冲击且不易碎，废弃物不含金属汞并且可回收；LED 单元体积小，可平面封装制备成轻薄短小的器件，适应性强；直流工作，电压在4～24 V 间，这样的低电压特别适合在公共场所使用。

　　由于LED 光源没有白炽灯泡高耗电、易碎以及荧光灯含汞废弃物有污染等弊端，并且其兼有装饰功效，已经被业界一致看好。基于LED 光源的特点，能够满足绿色机场助航灯的高光效、长寿命和节能要求，因此将它运用于机场空侧助航领域，是十分适合和必要的。

　　4 实施应用

　　绿色机场是社会发展势不可挡的历史潮流，它符合了当今国际和国内发展趋势，符合了可持续发展的理念和低碳经济的要求。我国现有166 个民用机场，根据民航局公布的计划，到2020 年，还要建设97 个机场。而这些机场将会按照科学发展观、可持续发展和“绿色机场”的理念来进行建设，绿色理念将会贯穿于机场的全生命周期之中。另外，面对民用航空快速增长的形势，还将会有一大批现有机场的改扩建工程，它们也将遵循“绿色机场”发展之路。这对我国的民航事业和造福社会具有重要的意义。

　　2008 年，在我国陕西西安咸阳国际机场，率先应用LED光源于滑行道边灯改造工程，工程投入运行后，节能和降耗效果非常显著。

　　此外，LED 光源使用直流电源，如果采用太阳能光伏发电技术，以太阳能电池板接收太阳光并产生电能，将产生的电能储存在蓄电池里，需要用电时再从蓄电池中取出。太阳能电池板发出的是直流电，蓄电池进出的也是直流电，这时直接可以供给LED 光源。在远离陆地的海岛上，LED 这样的用电模式为机场助航灯带来了极大的方便。

　　采用LED 作为机场助航灯光源，可靠性高，而且节能、环保、绿色、低碳，不但提高了机场运行和保障的能力，而且获得了良好的社会和经济效益。

　　参考文献

　　[1]王永生.绿色建设———中国民航大学朝阳飞行学院建设札记[J].高校教育研究，2009(19):104.
　　[2]李蔚.太阳能光伏技术与建筑应用[J].建筑电气, 2007(9):19.