采用LED照明燈具實現長期節(jié)能

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

根據美國能源部（DOE）的報告，美國22%的電能用于照明，相當于1000家大型電廠的輸出，總價值相當于550億美元。DOE預計，在不超過10年間，固態(tài)照明的效率將達到150lm/W(流明/瓦)，相當于白熾燈效率的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，其實他們并不認為LED照明在今天能夠真正節(jié)省能源。當然，今天的LED照明燈具的初次購買價格可能是傳統照明燈具的若干倍，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照明系統更換冷庫中的現有系統。沃爾瑪公司66%的運營費用是用于購買電力，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城宣布聯合啟動測試、安裝，以此促進LED技術在各種常規(guī)照明領域的應用。“LED城市”（Ann Arbor和Toronto隨后也被增加進來）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，以及對經濟、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，并且由照明科學集團公司（www.lsgc.com）提供固定設備。Raleigh城市中主要的電力服務商先進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Mindware研究機構的調查結果，停車場的用戶認為車庫的照明質量有了很大的改善，而且讓人感覺更安全。

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

對照明系統改造前后的能量消耗研究表明，新的照明系統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%。

當考慮采用LED照明技術時，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領域，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，這反映在標準規(guī)范的開發(fā)和對高效光源需求進行的立法。

將傳統照明改造成LED照明每年將節(jié)能數十億美元的事實已經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世紀照明項目等。這些項目將政府機構、工業(yè)組織、大學和實驗室召集在一起，以加速開發(fā)和實現固態(tài)照明。

現在，LED照明只是一種值得關注的選擇，但是在不遠的將來，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有照明技術的效率太低了。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”、立法調節(jié)，或者廢除白熾燈和鹵素燈的形式來響應照明變革。

人們對這些低效率光源的意識的增強有助于增加對LED照明燈的采用，而強制執(zhí)行度量標準比立法禁止某項技術會更好。美國加利福尼亞洲的24條標準就是在立法方面極好的例子。通常，24條標準提供了一套能夠將建筑物結構所有方面都覆蓋到的強制性的規(guī)則。24條標準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)定應該使用哪種技術。



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準對光源的整體效率進行了限制，不僅僅是光源所提供的效率。需要注意的是，24條標準和能源之星標準是非常不同的。24條標準是強制性的政府法令，而能源之星是自愿認證的。當前人們所關心的光源效率法規(guī)很可能以這兩種標準為框架進行立法。

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票處和室內頂棚燈的照明等領域。

美國能源部建筑技術項目的照明項目經理Jim Brodrick指出：“在LED照明性能方面的持續(xù)改進沒有一點放緩的跡象。當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。”

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