LED燈具與傳統燈具的比較研究

徐安森 北京首都機場動力能源有限公司

引言：LED燈具采用發光二極管作為光源，在其的使用和運行過程中更加節能，同時運行壽命和環境的抵抗能力更高。然而也發現LED燈具目前也存在一定缺陷，由于該燈具需要設置更多的電子器件，導致其制造成本相對較高，這在很大程度上限制了民間的燈具消費水平。

一、LED燈具與傳統燈具在宏觀上的對比

（一）節能性能對比。LED燈具從理論上來看有更高的節能水平，本文從同等發電效能的角度切入，分析了在相同時間段內LED燈具和傳統燈具之間的能耗差距。目前無論是工業生產還是建筑運行都離不開燈具照明，雖然相對于工業用電，照明用電的占比較低，但是照明能耗依然是能量損耗中的一筆重大開支。實踐調查結果表明，我國的總電能損耗中，照明用電的總電能占比達到13%，考慮到我國火電發電總量占據全國電能的60%以上，則照明能耗每降低1%，都會節省大量的煤炭資源。對于LED燈具來說，和傳統燈具具有相同照明能力是，能耗僅占傳統燈具的5%到10%，計算發現若全部使用LED燈具替換傳統燈具，我國可以節省大量的煤炭資源。此外傳統燈具生產中需要使用大量的重金屬元素，對環境污染性物質的處理也會消耗大量能量，由于LED燈具生產過程有害物質的產出量大幅降低，所以節能水平會進一步提高[1]。

（二）轉換效率對比。傳統燈具通常是通過產出熱量進而發光，這種方式自然會大幅降低燈具的能量轉化效率，以白熾燈為例，電能和光能的轉換過程事實上也經過了熱能的轉化過程，導致轉化效率僅有15%左右，若白熾燈的生產質量較差，這一轉化率會進一步降低。LED燈具的能量轉換過程中不需要經過熱能轉化過程，所以其能量的轉換效率大幅度提高，實驗成果表明，LED燈具的能量轉化效率可以達到90%以上，轉換效率提高意味著消耗更少的能量即可達到應有的發光效果，驗證了LED燈具能耗更低這一結論。

（三）使用壽命對比。傳統燈具在額定電壓以及欠電壓的運行狀態下雖然亮度下降，但是通常不會損壞，而在過電壓運行狀態下使用壽命急劇縮短。對于LED燈具來說，其安裝的電子元件中含有電壓調節裝置，可以在一定范圍內保持燈具發光裝置的承受電壓處于額定電壓狀態。從燈具的設計角度上來看，LED燈具的理論運行壽命為10萬小時，遠高于日光燈的1萬小時。雖然LED燈具實際使用和運行中會在環境的作用下導致實際使用壽命在一定程度上低于理論設計數值，但是實際運行時間依然遠高于傳統燈具。

二、LED燈具與特定傳統燈具之間的對比

（一）功能燈具對比。功能燈具是除了家庭照明等場所中應用的燈具，包括舞臺燈具、娛樂場所燈具以及演播室燈具等，在就有的功能燈具中，其運行原理都是通過燈絲發熱后進而轉變成光線，為對應區域照明。以舞臺燈具為例，含有的燈具有三基色柔光燈、聚光燈、搖頭燈等，在所有燈具的協同運行下調整舞臺的狀態。雖然這類燈具當前依然具有使用價值，但是存在不可消除的問題，其一是使用壽命問題，舞臺燈不可避免得要調整其運行狀態，這對于燈絲本身來說是一個重大的影響，會導致其運行壽命下降。其二是燈具的色溫色調變化，使用要求上這類燈具的要求只是變更亮度，但是無論是過電壓還是欠電壓狀態都會改變色溫色調。其三是使用體驗較差，對于被照射的演員來說，這類照明燈具發出的光過于刺眼。

LED燈具的優勢在于，當前已經制造出了多種配色，通過合理的配色可以滿足特定的照明場景，同時燈具亮度控制難度下降，對于被照明人員來源，由于LED燈具發出的光屬于冷光，所以不適感會大幅下降[2]。

（二）日光燈具對比。日光燈在照明過程中參與運行的構件有日光燈管本身和啟輝器，其中燈管中含有汞蒸氣和氬氣，熒光粉在燈管中均勻分布，日光燈燈絲發出的紫外線讓其發光。從生產工藝上來看，一方面日光燈的生產過程容易由于一些因素的存在形成強環境干擾效果，另一方面日光燈本身和啟動裝置處于分離狀態，導致日光燈的安裝過程較為繁瑣，尤其重要的是，日光燈的玻璃燈管較薄，而其中的有毒有害物質含量較多，在安裝和使用中容易出現安全事故。

對于LED燈具來說，其生產過程中把其中裝置和發光裝置設置到了同一個設備內部，同時從使用的生產原材料上來看，主要包括樹脂燈罩、鋁壓鑄管材等，這些材料無論是制造還是運行過程都具有較高的安全性，不存在日光燈管安裝和運行中的繁瑣、不安全程序。

（三）高壓鈉燈對比。高壓鈉燈通常使用在路燈、戶外照明系統等設備中，運行原理是在通電之后燈泡中匯產生電弧，其會提高燈泡的溫度，讓其中含有的鈉、汞轉變成氣態，在電子的撞擊下發光。該燈具相較于其余的傳統燈具來說，其亮度較大，缺陷也很明顯在，即在運行過程中需要損耗大量的電能，同時理論運行壽命多為12000小時，日常運行中需要投入較高的維護成本。

LED燈具和高壓鈉燈的對比過程可以發現，雖然兩種燈具亮度相似，但是一方面LED燈具運行中消耗的能量遠低于高壓鈉燈，另一方面LED的設計壽命與運行壽命都要遠高于高壓鈉燈，在這兩個因素的共同作用下，LED燈具具有更高的使用價值。

結論：綜上所述，LED燈具在使用過程中，相較于傳統燈具來說，LED燈具的節能性能、使用壽命和轉換效率更高，所以其具備更高的使用價值。特別是在功能性燈具、高壓鈉燈以及日光燈的可使用場景內，由于LED燈具的制造過程不產生污染，同時燈具的自身運行穩定程度較高，所以在特殊場景中也可以發揮應有作用。