采用LED照明燈具實現(xiàn)長期節(jié)能

在2007年，固態(tài)照明工業(yè)領(lǐng)域發(fā)光性能的巨大改進(jìn)已經(jīng)表明，發(fā)光二極管（LED）照明是替代已有照明技術(shù)的可選方案，這不是在將來的某個時候，而就是在今天。促使人們采納LED照明技術(shù)的一個關(guān)鍵因素是，它可以節(jié)省大量的能源，以及可以長期工作的可靠性。

根據(jù)美國能源部（DOE）的報告，美國22%的電能用于照明，相當(dāng)于1000家大型電廠的輸出，總價值相當(dāng)于550億美元。DOE預(yù)計，在不超過10年間，固態(tài)照明的效率將達(dá)到150lm/W(流明/瓦)，相當(dāng)于白熾燈效率的10～12倍、緊湊型熒光燈的2倍。如果以這樣的效率計算，假設(shè)將50%的照明燈具換成LED照明燈具就可以節(jié)省美國全國所用電能的6%～7%（一年節(jié)省170億美元）。當(dāng)許多人毫無疑問地相信LED照明可以長期節(jié)省能源的時候，其實他們并不認(rèn)為LED照明在今天能夠真正節(jié)省能源。當(dāng)然，今天的LED照明燈具的初次購買價格可能是傳統(tǒng)照明燈具的若干倍，這限制了LED照明燈具的使用。但是，這些最先安裝的LED照明燈具表明預(yù)計的節(jié)能是真實的。

去年秋季，沃爾瑪宣布將在超過500多個倉庫中采用LED照明系統(tǒng)更換冷庫中的現(xiàn)有系統(tǒng)。沃爾瑪公司66%的運(yùn)營費(fèi)用是用于購買電力，估計在冷庫中改用LED照明燈具后每年將節(jié)省380萬美元。


圖1 LED照明燈具的定向發(fā)光特性在整個燈具的效率方面起到很大的作用

在2007年2月，Gree公司和美國北卡羅來納州的Raleigh城宣布聯(lián)合啟動測試、安裝，以此促進(jìn)LED技術(shù)在各種常規(guī)照明領(lǐng)域的應(yīng)用。“LED城市”（Ann Arbor和Toronto隨后也被增加進(jìn)來）的起步表明有了一個“真實的實驗室”用于評估這些城市的居民對LED照明的感受，以及對經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的影響。

第一個LED城市Raleigh的項目是于2006年12月在市政大樓的一層停車場實施的。Cree公司提供LED照明燈具，并且由照明科學(xué)集團(tuán)公司（www.lsgc.com）提供固定設(shè)備。Raleigh城市中主要的電力服務(wù)商先進(jìn)能源公司的測量表明，裝有LED照明燈具的樓層所消耗的電能至少低于改造前的40%。根據(jù)Mindware研究機(jī)構(gòu)的調(diào)查結(jié)果，停車場的用戶認(rèn)為車庫的照明質(zhì)量有了很大的改善，而且讓人感覺更安全。

Cree公司已經(jīng)宣布計劃將其位于美國北卡羅來納州的Durham總部和制造設(shè)備的所有照明設(shè)施都改造為LED照明系統(tǒng)。改造第一階段完成后，總部大廈的停車場領(lǐng)票處、入口道路、行人門廊，以及會議室現(xiàn)在都已經(jīng)100%實現(xiàn)了LED照明。節(jié)能的總和，加上降低的維修費(fèi)用和報廢成本，以及環(huán)境的改善都有力地證明了傳統(tǒng)照明改革的必要性。

對照明系統(tǒng)改造前后的能量消耗研究表明，新的照明系統(tǒng)所消耗的能量低于被替代的白熾燈、熒光燈和高壓鈉燈所消耗能量總和的48%。

當(dāng)考慮采用LED照明技術(shù)時，亮度、成本和壽命是首先要評估的因素。對能量效率的考慮目前已上升為第一位，這是由于在能源保護(hù)領(lǐng)域，有許多政府資助的研究，以及人們對高效率照明意識的增強(qiáng)，這反映在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的開發(fā)和對高效光源需求進(jìn)行的立法。

將傳統(tǒng)照明改造成LED照明每年將節(jié)能數(shù)十億美元的事實已經(jīng)促使人們啟動了許多政府資助的項目，例如，下一代照明啟動項目和21世紀(jì)照明項目等。這些項目將政府機(jī)構(gòu)、工業(yè)組織、大學(xué)和實驗室召集在一起，以加速開發(fā)和實現(xiàn)固態(tài)照明。

現(xiàn)在，LED照明只是一種值得關(guān)注的選擇，但是在不遠(yuǎn)的將來，它們可能成為必需的。在全球，許多國家和地區(qū)正逐漸意識到大量現(xiàn)有照明技術(shù)的效率太低了。很多國家的政府部門，如美國、加拿大、歐洲和澳大利亞通常都以一定期限的“白熾燈禁令”、立法調(diào)節(jié)，或者廢除白熾燈和鹵素?zé)舻男问絹眄憫?yīng)照明變革。

人們對這些低效率光源的意識的增強(qiáng)有助于增加對LED照明燈的采用，而強(qiáng)制執(zhí)行度量標(biāo)準(zhǔn)比立法禁止某項技術(shù)會更好。美國加利福尼亞洲的24條標(biāo)準(zhǔn)就是在立法方面極好的例子。通常，24條標(biāo)準(zhǔn)提供了一套能夠?qū)⒔ㄖ锝Y(jié)構(gòu)所有方面都覆蓋到的強(qiáng)制性的規(guī)則。24條標(biāo)準(zhǔn)中居住照明的部分要求在居家的幾個部分必須使用高效率的照明光源，包括廚房和浴室，但是，沒有規(guī)定應(yīng)該使用哪種技術(shù)。



圖2 由于LED照明是定向光源，它們通常比基于全向光源，例如CFL球形燈具有更高的效率

美國能源部剛剛完成的固態(tài)照明光源能源之星標(biāo)準(zhǔn)對光源的整體效率進(jìn)行了限制，不僅僅是光源所提供的效率。需要注意的是，24條標(biāo)準(zhǔn)和能源之星標(biāo)準(zhǔn)是非常不同的。24條標(biāo)準(zhǔn)是強(qiáng)制性的政府法令，而能源之星是自愿認(rèn)證的。當(dāng)前人們所關(guān)心的光源效率法規(guī)很可能以這兩種標(biāo)準(zhǔn)為框架進(jìn)行立法。

由于LED是定向光源，它們通常比基于全向光源，例如CFL球形燈具有更高的效率。LED照明燈具的定向發(fā)光特性在整個燈具的效率方面起到很大的作用。當(dāng)其他光源，例如高壓納燈，可能在光源等級上有更高的效率，而實際上，LED照明所發(fā)出有用光的效率更高。今天的頂級白光功率LED可以達(dá)到接近100lm/W（流明/瓦）的效率，而且能夠發(fā)出70lm/W（流明/瓦）的可用光輸出，可以直接用在如停車場領(lǐng)票處和室內(nèi)頂棚燈的照明等領(lǐng)域。

美國能源部建筑技術(shù)項目的照明項目經(jīng)理Jim Brodrick指出：“在LED照明性能方面的持續(xù)改進(jìn)沒有一點(diǎn)放緩的跡象。當(dāng)性能和效率得到改善的時候，LED照明將對減少全國的能源消耗做出極大的貢獻(xiàn)。”

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