采用LED照明燈具實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)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(gè)時(shí)候，而就是在今天。促使人們采納LED照明技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵因素是，它可以節(jié)省大量的能源，以及可以長(zhǎng)期工作的可靠性。

根據(jù)美國(guó)能源部（DOE）的報(bào)告，美國(guó)22%的電能用于照明，相當(dāng)于1000家大型電廠的輸出，總價(jià)值相當(dāng)于550億美元。DOE預(yù)計(jì)，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(jì)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(guó)全國(guó)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(zhǎng)期節(jié)省能源的時(shí)候，其實(shí)他們并不認(rèn)為L(zhǎng)ED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(jià)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(jì)的節(jié)能是真實(shí)的。

去年秋季，沃爾瑪宣布將在超過500多個(gè)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(yíng)費(fèi)用是用于購買電力，估計(jì)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(gè)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(guó)北卡羅來納州的Raleigh城宣布聯(lián)合啟動(dòng)測(cè)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(gè)“真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室”用于評(píng)估這些城市的居民對(duì)LED照明的感受，以及對(duì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的影響。

第一個(gè)LED城市Raleigh的項(xiàng)目是于2006年12月在市政大樓的一層停車場(chǎng)實(shí)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(cè)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(chǎng)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(jì)劃將其位于美國(guó)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L(zhǎng)ED照明系統(tǒng)。改造第一階段完成后，總部大廈的停車場(chǎng)領(lǐng)票處、入口道路、行人門廊，以及會(huì)議室現(xiàn)在都已經(jīng)100%實(shí)現(xiàn)了LED照明。節(jié)能的總和，加上降低的維修費(fèi)用和報(bào)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(duì)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(shí)，亮度、成本和壽命是首先要評(píng)估的因素。對(duì)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(duì)高效率照明意識(shí)的增強(qiáng)，這反映在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的開發(fā)和對(duì)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(shí)已經(jīng)促使人們啟動(dòng)了許多政府資助的項(xiàng)目，例如，下一代照明啟動(dòng)項(xiàng)目和21世紀(jì)照明項(xiàng)目等。這些項(xiàng)目將政府機(jī)構(gòu)、工業(yè)組織、大學(xué)和實(shí)驗(yàn)室召集在一起，以加速開發(fā)和實(shí)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(guó)家和地區(qū)正逐漸意識(shí)到大量現(xiàn)有照明技術(shù)的效率太低了。很多國(guó)家的政府部門，如美國(guó)、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(duì)這些低效率光源的意識(shí)的增強(qiáng)有助于增加對(duì)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(xiàng)技術(shù)會(huì)更好。美國(guó)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(gè)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(guó)能源部剛剛完成的固態(tài)照明光源能源之星標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(gè)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(jí)上有更高的效率，而實(shí)際上，LED照明所發(fā)出有用光的效率更高。今天的頂級(jí)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(chǎng)領(lǐng)票處和室內(nèi)頂棚燈的照明等領(lǐng)域。

美國(guó)能源部建筑技術(shù)項(xiàng)目的照明項(xiàng)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(shí)候，LED照明將對(duì)減少全國(guó)的能源消耗做出極大的貢獻(xiàn)。”

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