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LED照明与传统照明的优劣对比

照明灯具发展到现在，已经经历了四代：白炽灯→日光灯→高压放电灯→LED灯。灯具的发展离不开技术的进步，在目前低碳环保绿色的概念下，节能、环保型产品越来越受重视。而其中照明节能就是其中的很重的一部分。LED日光灯管，性能稳定，效果理想。以下是照明产品数据和对应的效果分析：
什么是LED照明
    LED照明是采用发光二极管的全新照明技术，能够高效率地直接将电能转化为光能，具有工作电压低、使用寿命长达数万小时、耗电低、亮度大、色彩饱和度高、色彩丰富的特点。广泛应用于大型建筑室内照明、户外装饰广告、建筑标志与景观照明、交通信号、LCD背景光、医疗仪器、航海仪器、机场以及飞机内部的照明、灯塔、汽车照明等。
LED照明的优势
    高节能：节能能源无污染即为环保。直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06瓦）电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。
    寿命长：LED光源有人称它为长寿灯，意为永不熄灭的灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。
    多变幻：LED光源可利用红、绿、篮三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生256×256×256＝16777216种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。
    利环保：环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。
    高新尖：与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品，成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等，所以亦是数字信息化产品，是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程，无限升级，灵活多变的特点。
LED照明与传统照明的性能分析比较
    LED照明灯具由LED发光二极管、驱动器、透镜、灯具外壳4个部分组成。先了解光通量和照明度两个概念。光源在单位时间、向周围空间辐射发出的光的数量就是光通量，测量单位为流明(Lm)。照明度是指物体表面被照亮的程度，是光源投射到物体单位表面上的光通量，即1流明的光通量均匀分布在1平方米面积上的光照明度，即1Lm/㎡，测量单位是勒克斯(Lux)。
    试验一：
    试验环境：一般室内悬挂照明，环境温度为35℃。
    技术指标需求：光源的照度值最小为50lux，按平均值75lux考虑，光覆盖的目标面积为55平方米，灯具安装高度为5米，采用宽光束照明，光照射效率为60Lm/w(流明/瓦)，照明色彩为中性白，色温4000K，每周运行7天，每天运行10小时，照明器件使用寿命为50000小时，照明系统输入交流电压等级为220V，功率因数为0.9。
分别采用LED照明和传统灯具照明两种方式进行试验，其中LED照明采用17颗LED组成的封闭式灯具，LED的驱动电流为700mA；传统照明采用交流电压为220V的金属卤素灯。电力参数与光能参数试验结果如表1所示。
表1 LED照明和传统灯具照明的性能比较
项目
LED照明方式
传统照明方式
照明光源与器件数量
17颗LED发光二极管
金属卤素灯
照明器件功率
3W/每颗LED
150W
总功率
17颗LED的总功率是50W
150W
考虑发热损耗，实际消耗功率
57.77W
187.5W
光源的光输出总量(流明)
4790Lm
12500Lm
考虑损耗,实际光输出
4311Lm(流明)
6875Lm
照明器件的平均能效
97.54Lm/w
83.33Lm/w
考虑损耗实际平均能效
74.62Lm/w
36.67Lm/w
系统平均寿命
60000 小时
15000小时
结温
LED的平均结温为61℃

结果表明，当LED的驱动电流为700mA时， LED组成的封闭式节能灯具就能满足用户应用环境对光量输出、功效和寿命的技术要求，并能有效控制结温在合适值，值得一提的是，LED系统的总功耗是57.77W，而传统灯具照明系统的总功率消耗是187.5W;LED的能效为74.62Lm/w，而传统灯具照明的能效为只有36.67Lm/w，LED系统的使用寿命可达60000小时，而传统灯具照明只有15000小时，这些结果表明LED照明在节能、提高光能效、运行的可靠性等方面取得了具有显著意义的进步。
    试验二
    使用场所：办公区、商业区、学校、图书馆、家庭照明、展馆及工厂等区域。
    安装方式：嵌入式安装、吸顶安装、支架安装。
    替换方案：用一个54W的LED吸顶灯来替换3*40W的格栅灯盘，每天点灯10个小时,每度电0.6元计算；用3*40W白炽灯（另外需要加上约5W的镇流器和启辉器耗电）。
表2 LED灯和格栅灯照明的参数比较
项目
LED灯
格栅灯
节能
每天点灯10小时，每年花费197元
每天点灯10小时，每年花费438元
环保
无任何污染，无电磁辐射
贡和紫外线，会导致人中毒，加大皮肤癌的患病几率；电磁辐射会给人带来很大危害
外观
美观大方，与吊顶无缝结合
造型较丑
色温
接近太阳光，照明效果很好，颜色柔和，不使人产生疲劳
颜色偏冷，照明效果较差
维修
维修方便
无法维修
频闪
无频闪
有频闪，导致视力下降和其他眼部疾病
 综上，使用LED灯比格栅灯一年可节约241元，无电磁辐射，无频闪，色彩柔和，LED照明灯的优势显而易见。

LED照明与传统照明的投资成本分析比较
    LED 光源的重大优势是节能，是一种绿色固态光源，对业主而言，更关心两者在使用过程中发生的实际费用，现在我们对两种照明系统的建设、运行维护对比分析一下。
    计算条件：每年用电费=(计入损耗后的实际消耗功率)×(每月使用小时数)×(电费/度)，每度电费标准按1.0元/度计算，照明工程建设共安装灯具1000盏，每天运行10小时，每年运行时间365×10=3650小时,5年运行时间为18250小时，从表1中可以知道金属卤素灯的平均寿命为15000小时，LED灯具的平均寿命为60000小时，那么5年内因为灯具损坏，每盏金卤灯需更换1.22次/盏，而每盏LED照明灯具在5年内需更换0.3次。
表3 投资与消耗成本分析表
项目
LED照明系统
金属卤素灯照明系统
每套照明系统的购买成本
2000元/套(含光源)
1200元/套(含灯泡)
灯头或光源的成本
300元/盏
145元/只
1000盏灯的购买成本
200万元
120万元
每盏灯年消耗电度量
210.86度/年/盏
684.37度/年/盏
每盏灯年消耗电费
210.86元/年/盏
210.86元/年/盏
每盏灯5年消耗电费
1054.3元/年/盏
3421.88元/年/盏
照明系统每年消耗电度量
21.086万度/年
68.438万度/年
照明系统5年消耗电费
105.43万元
342.19万元/TR>
照明系统5年更换直接维护成本/TD>
0.3*300*1000=9万元
145*1.22*1000=17.7万元
购买灯具，5年内电费和维护总成本
200+105.43+9=314.43万元
120+342.19+17.7=480万元
照明系统流明成本(元/流明)
314.43/4311*10000=729.4(元/流明)
480/6875*10000=698.2(元/流明)
二氧化碳的排放量(kg)
165525.1kg(165.52吨)
537230.45kg(537.23吨)
 说明：LED照明器件光源的成本与LED发光二极管的数量有关，数量越多，相应光源成本越高。
    下面分析一下LED照明的投资回报，LED照明系统灯具的购买成本比金卤灯照明系统多80万元，LED照明系统每年的平均电费为21万元，金卤灯照明系统每年的平均电费为68万元，LED照明系统的年平均直接维护更换成本为1.8万元，金卤灯照明系统的年平均直接维护更换成本为3.5万元，在每年的电费和维护费用上，通过合理的运行和良好的管理，LED照明系统比金卤灯照明系统节约48.7万元/年，在这个基础上考虑，LED照明系统在80÷48.7=1.64年就可以收回购买LED照明灯具的成本投资。
    表3还反映两种照明系统的流明成本相差不大，而对于环境的保护，每年LED照明系统节约电量47.35万度，比金卤灯照明系统少向大气层排放二氧化碳的量达372吨，由此可见，LED照明系统节能减排的潜力和效果非常明显。从光能效上，多只甚至几十只LED集成起来的大功率LED照明光源，从光效上完全可以取代传统的耗电量大的照明光源。LED照明系统作为21世纪新光源，必将掀起一场继白炽灯之后的绿色环保照明革命。
    同时，LED照明产品越来越得到各个国家政府和企业的重视，其应用和普及的范围正在被不断地扩大。如今，能源和资源的短缺成为制约世界经济发展的瓶颈，环保的需求日益迫切。LED照明产品作为新一代“绿色照明产品”逐步深入人心，其高效、节能、环保、长寿命的特点，在道路照明、隧道照明、公共照明等功能照明应用中尤为凸显。展望未来几年，LED照明产品将会应用于更广阔的照明领域，并与太阳能、风能等“绿色能源”相结合，更有效地解决区域能源危机和环境问题，成为区域经济发展的推动力。