LED 燈具在民用建筑綠色照明設計中的應用

郭 邵 卿

(常州市規劃設計院，江蘇 常州 213000)

LED 燈具在民用建筑綠色照明設計中的應用

郭 邵 卿

(常州市規劃設計院，江蘇 常州 213000)

對比分析了LED日光燈與傳統的T8熒光燈在發光效率、電源效率、燈具壽命、環境污染等方面的異同點，并結合工程實例，對LED日光燈與T8熒光燈初期投資、運行費用等經濟性進行了比較，以供電氣設計參考借鑒。

LED，綠色照明，民用建筑，效率，經濟性

1 概述

120多年前,愛迪生點燃了第一盞有真正廣泛使用價值的電燈,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代。在之后一個多世紀的年代里，電氣照明以令人眼花繚亂的速度，從白熾燈開始發展出汞燈、鈉燈、熒光燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等等數以千計不同品種、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。

進入21世紀以來，一種能夠將電能轉化為可見光的固態半導體光源——發光二極管(LED),聚集了全世界的目光，迅猛發展的LED器具被公認為21世紀的綠色照明產品，并被設計師們預言為未來會大部分取代傳統光源。

2 LED燈具與T8熒光燈的特點比較

2.1 發光效率

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

2.2 燈具效率

所謂燈具效率指光源發出的有效光所占的比例。因為熒光燈是360°發光的，而在反方向發出的光大多數是無用功而被浪費，所以熒光燈通常采用一個白色燈罩，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超過60%。而LED燈具由于其120°的單向性發光，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，一個單管LED燈具的功率在0.03 W～0.06 W，單管驅動下電壓為1.5 V～3.5 V，電流為15 mA～18 mA，反應速度快，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。日本的設計師們曾做過這樣一個估計，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，那么每年可節約相當于60億L原油。

2.4 燈具壽命

LED燈體積小、重量輕，并且可以承受高強度的震動和撞擊，再加上其發熱量低，光衰減慢，一個普通的LED燈具的平均使用壽命可達5萬h，可以使用5年～10年。而一個傳統的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為全固體無汞化發光體，廢棄物可回收，是一種綠色環保無污染的光源。

3 LED燈具與T8熒光燈的經濟性比較

本文將結合實際設計案例，對LED燈具與普通熒光燈的經濟性進行分析比較。

3.1 常州某地下車庫照明設計

1)初期投資。地下車庫，一般工作時間為24 h。

以AB區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，合計功率為70.8 kW(含3 W/套的電子鎮流器)。

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

2)運行費用比較分析。日光燈照明年電耗：70.8 kW×24 h/d×365 d/年=620 208 kWh/年。常州商業用電價格為0.89元/kWh,共計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取0.6，電費也需要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。常州商業用電價格為0.89元/kWh,共計286 452 kWh×0.89元/kWh=254 942元。白天晚上燈具平均需要系數也取0.6，電費為254 642×0.6=152 965元。

每年節省電333 756 kWh×0.6=200 254 kWh，每年節約電費178 226元。

3)使用LED燈與熒光燈的經濟性比較見表1。

表1 LED燈與熒光燈的經濟性比較(一)

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

3.2 常州某住宅建筑照明設計

1)初期投資。以某建筑面積25萬m2的高層住宅小區為例，統計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，合計功率75 kW(含3 W/套的電子鎮流器)。

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

2)運行費用比較分析。熒光燈照每年電耗：75 kW×24 h/d×365 d/年=657 000 kWh/年。考慮自熄式開關控制，需要系數取0.15，電耗為657 000×0.15=98 550 kWh/年。常州居民用電價格(0.55元/kWh),共計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。考慮自熄式開關控制，需要系數取0.15，電耗為262 800×0.15=39 420 kWh/年。常州居民用電價格(0.55元/kWh)，共計39 420 kWh×0.55元/kWh=21 681元。

3)使用LED燈與熒光燈的經濟性比較見表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。考慮到未來電費及人工費上漲的因素以及LED燈的使用壽命超過熒光燈管近10倍的優勢，經濟效益將更加顯著，而且對于綠色環境的保護更為有益。

4 結語

在我國，由于能源和環境問題日益突出，節能減排已經越來越成為重中之重。綠色照明就是從節約能源、保護環境角度提出的，實施綠色照明不僅能夠節省電力，而且能夠減緩能源消耗，提高資源利用率。當然綠色照明尤其是LED燈具的推廣，不僅需要依靠一線的設計人員，更需要政府對LED綠色照明的投入與推廣，以及建立健全LED照明質量認證標準體系，進一步加大產學研合作力度和降低LED成本。在不久的將來，LED照明必將引導照明產業的主導方向，成為未來照明的主體。

[1] 劉明祖.LED照明技術與燈具設計[M].北京：機械工業出版社,2011.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑照明設計標準[M].北京：中國建筑工業出版社,2014.

[3] 魏學業.綠色環保LED應用技術[M].北京：機械工業出版社,2011.

[4] 王國強.LED照明燈具應用案例[J].上海節能,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