LED 燈具在民用建筑綠色照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

郭 邵 卿

(常州市規(guī)劃設(shè)計(jì)院，江蘇 常州 213000)

LED 燈具在民用建筑綠色照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

郭 邵 卿

(常州市規(guī)劃設(shè)計(jì)院，江蘇 常州 213000)

對比分析了LED日光燈與傳統(tǒng)的T8熒光燈在發(fā)光效率、電源效率、燈具壽命、環(huán)境污染等方面的異同點(diǎn)，并結(jié)合工程實(shí)例，對LED日光燈與T8熒光燈初期投資、運(yùn)行費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了比較，以供電氣設(shè)計(jì)參考借鑒。

LED，綠色照明，民用建筑，效率，經(jīng)濟(jì)性

1 概述

120多年前,愛迪生點(diǎn)燃了第一盞有真正廣泛使用價(jià)值的電燈,從此拉開了人類照明史的序幕，人類從此走上了電氣照明的時(shí)代。在之后一個(gè)多世紀(jì)的年代里，電氣照明以令人眼花繚亂的速度，從白熾燈開始發(fā)展出汞燈、鈉燈、熒光燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等等數(shù)以千計(jì)不同品種、不同型號、不同用途的燈具，用燈光照亮人跡所至之處，裝飾流光溢彩的世界。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)半導(dǎo)體光源——發(fā)光二極管(LED),聚集了全世界的目光，迅猛發(fā)展的LED器具被公認(rèn)為21世紀(jì)的綠色照明產(chǎn)品，并被設(shè)計(jì)師們預(yù)言為未來會(huì)大部分取代傳統(tǒng)光源。

2 LED燈具與T8熒光燈的特點(diǎn)比較

2.1 發(fā)光效率

普通熒光燈的發(fā)光效率大約是55 lm/W～80 lm/W，而LED在經(jīng)過幾十年的技術(shù)改良后，發(fā)光率可以達(dá)到100 lm/W以上。以CREE公司的XLampXP-G型LED燈為例，它的發(fā)光率已經(jīng)達(dá)到130 lm/W。而且，LED燈具發(fā)出的光具有單色性好、光譜窄，無需過濾就可以直接發(fā)出有色可見光的特點(diǎn)。

2.2 燈具效率

所謂燈具效率指光源發(fā)出的有效光所占的比例。因?yàn)闊晒鉄羰?60°發(fā)光的，而在反方向發(fā)出的光大多數(shù)是無用功而被浪費(fèi)，所以熒光燈通常采用一個(gè)白色燈罩，通過反射減小一部分的損失，但是這種方法效率并不是很高，一般來說，熒光燈的燈具效率不會(huì)超過60%。而LED燈具由于其120°的單向性發(fā)光，所以完全沒有這方面的顧慮，它的全部光都是有效光，燈具效率在95%以上。

2.3 耗電量

目前，一個(gè)單管LED燈具的功率在0.03 W～0.06 W，單管驅(qū)動(dòng)下電壓為1.5 V～3.5 V，電流為15 mA～18 mA，反應(yīng)速度快，可以承受高頻操作。而在同樣照明效果下如果采用熒光燈，則需要2倍的耗電量；采用白熾燈需要8倍的耗電量。日本的設(shè)計(jì)師們曾做過這樣一個(gè)估計(jì)，如果將日本一般的白熾燈和熒光燈替換為高能效的LED燈具，那么每年可節(jié)約相當(dāng)于60億L原油。

2.4 燈具壽命

LED燈體積小、重量輕，并且可以承受高強(qiáng)度的震動(dòng)和撞擊，再加上其發(fā)熱量低，光衰減慢，一個(gè)普通的LED燈具的平均使用壽命可達(dá)5萬h，可以使用5年～10年。而一個(gè)傳統(tǒng)的T8型熒光燈壽命大概只有5 000 h，兩者相差將近10倍。

2.5 環(huán)境污染

我們知道，熒光燈都含有汞。36 mm熒光燈中含有25 mg～45 mg的汞，26 mm(T8)中含有20 mg的汞。而LED為全固體無汞化發(fā)光體，廢棄物可回收，是一種綠色環(huán)保無污染的光源。

3 LED燈具與T8熒光燈的經(jīng)濟(jì)性比較

本文將結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)案例，對LED燈具與普通熒光燈的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析比較。

3.1 常州某地下車庫照明設(shè)計(jì)

1)初期投資。地下車庫，一般工作時(shí)間為24 h。

以AB區(qū)地下車庫總建筑面積約為65 000萬m2為例，普通日光燈照明燈具共用單管熒光燈(36 W/套)需要1 816套,55元每套；燈具總投資99 880元，合計(jì)功率為70.8 kW(含3 W/套的電子鎮(zhèn)流器)。

LED日光燈18 W/套，燈具單價(jià)100元/套，燈具總投資181 600元，合計(jì)功率為32.7 kW。

2)運(yùn)行費(fèi)用比較分析。日光燈照明年電耗：70.8 kW×24 h/d×365 d/年=620 208 kWh/年。常州商業(yè)用電價(jià)格為0.89元/kWh,共計(jì)620 208 kWh×0.89元/kWh=551 985元。如果車庫白天晚上只開一部分燈具，白天晚上燈具平均需要系數(shù)取0.6，電費(fèi)也需要551 985×0.6=331 191元。

LED燈照明年電耗：32.7 kW×24 h/d×365 d/年=286 452 kWh/年。常州商業(yè)用電價(jià)格為0.89元/kWh,共計(jì)286 452 kWh×0.89元/kWh=254 942元。白天晚上燈具平均需要系數(shù)也取0.6，電費(fèi)為254 642×0.6=152 965元。

每年節(jié)省電333 756 kWh×0.6=200 254 kWh，每年節(jié)約電費(fèi)178 226元。

3)使用LED燈與熒光燈的經(jīng)濟(jì)性比較見表1。

表1 LED燈與熒光燈的經(jīng)濟(jì)性比較(一)

由表1比較可以得出，使用LED日光燈不到幾個(gè)月即可收回相對成本。而且LED燈具5萬h免維護(hù)，每個(gè)LED燈只需前期的一次投資(100元)；而熒光燈5 000 h免維護(hù)，5萬h要更換10次燈管，每個(gè)熒光燈全部投資要200元。再加上考慮到未來電費(fèi)及人工費(fèi)上漲的因素，LED的經(jīng)濟(jì)效益將更加顯著。

3.2 常州某住宅建筑照明設(shè)計(jì)

1)初期投資。以某建筑面積25萬m2的高層住宅小區(qū)為例，統(tǒng)計(jì)后得出公共部位的吸頂燈約為3 000套，采用T8圓形吸頂熒光燈(22 W/套)，每套70元，燈具投資210 000元，合計(jì)功率75 kW(含3 W/套的電子鎮(zhèn)流器)。

LED圓形吸頂燈，10 W/套，燈具單價(jià)100元/套，燈具總投資300 000元，合計(jì)功率30 kW。

2)運(yùn)行費(fèi)用比較分析。熒光燈照每年電耗：75 kW×24 h/d×365 d/年=657 000 kWh/年。考慮自熄式開關(guān)控制，需要系數(shù)取0.15，電耗為657 000×0.15=98 550 kWh/年。常州居民用電價(jià)格(0.55元/kWh),共計(jì)98 550 kWh×0.55元/kWh=54 202.5元。

LED燈照每年電耗：30 kW×24 h/d×365 d/年=262 800 kWh/年。考慮自熄式開關(guān)控制，需要系數(shù)取0.15，電耗為262 800×0.15=39 420 kWh/年。常州居民用電價(jià)格(0.55元/kWh)，共計(jì)39 420 kWh×0.55元/kWh=21 681元。

3)使用LED燈與熒光燈的經(jīng)濟(jì)性比較見表2。

由表2比較可以得出，使用LED燈不到3年即可收回相對成本。考慮到未來電費(fèi)及人工費(fèi)上漲的因素以及LED燈的使用壽命超過熒光燈管近10倍的優(yōu)勢，經(jīng)濟(jì)效益將更加顯著，而且對于綠色環(huán)境的保護(hù)更為有益。

4 結(jié)語

在我國，由于能源和環(huán)境問題日益突出，節(jié)能減排已經(jīng)越來越成為重中之重。綠色照明就是從節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境角度提出的，實(shí)施綠色照明不僅能夠節(jié)省電力，而且能夠減緩能源消耗，提高資源利用率。當(dāng)然綠色照明尤其是LED燈具的推廣，不僅需要依靠一線的設(shè)計(jì)人員，更需要政府對LED綠色照明的投入與推廣，以及建立健全LED照明質(zhì)量認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)體系，進(jìn)一步加大產(chǎn)學(xué)研合作力度和降低LED成本。在不久的將來，LED照明必將引導(dǎo)照明產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)方向，成為未來照明的主體。

[1] 劉明祖.LED照明技術(shù)與燈具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2014.

[3] 魏學(xué)業(yè).綠色環(huán)保LED應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

[4] 王國強(qiáng).LED照明燈具應(yīng)用案例[J].上海節(jié)能,2013(6)：39-40.

On application of LED lights in green lighting design of civil buildings

Guo Shaoqing

(ChangzhouPlanningDesignInstitute,Changzhou213000,China)

The paper compares and analyzes the differences between LED lights and traditional T8 fluorescent lamps in the aspects of luminous efficiency, power-supply efficiency, lamp liftspan, and environmental pollution, combining with engineering example, compares money-saving feature of the two sorts of lamps from the initial investment, and operation cost, so as to provide some reference for electronic design.

LED, green lighting, civil building, efficiency, money-saving

2014-12-16

郭邵卿(1990- )，女，碩士，助理工程師

1009-6825(2015)06-0129-02

TU113.64

A