LED燈具與傳統(tǒng)燈具的比較研究

徐安森 北京首都機(jī)場動(dòng)力能源有限公司

引言：LED燈具采用發(fā)光二極管作為光源，在其的使用和運(yùn)行過程中更加節(jié)能，同時(shí)運(yùn)行壽命和環(huán)境的抵抗能力更高。然而也發(fā)現(xiàn)LED燈具目前也存在一定缺陷，由于該燈具需要設(shè)置更多的電子器件，導(dǎo)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(fèi)水平。

一、LED燈具與傳統(tǒng)燈具在宏觀上的對比

（一）節(jié)能性能對比。LED燈具從理論上來看有更高的節(jié)能水平，本文從同等發(fā)電效能的角度切入，分析了在相同時(shí)間段內(nèi)LED燈具和傳統(tǒng)燈具之間的能耗差距。目前無論是工業(yè)生產(chǎn)還是建筑運(yùn)行都離不開燈具照明，雖然相對于工業(yè)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(shí)踐調(diào)查結(jié)果表明，我國的總電能損耗中，照明用電的總電能占比達(dá)到13%，考慮到我國火電發(fā)電總量占據(jù)全國電能的60%以上，則照明能耗每降低1%，都會(huì)節(jié)省大量的煤炭資源。對于LED燈具來說，和傳統(tǒng)燈具具有相同照明能力是，能耗僅占傳統(tǒng)燈具的5%到10%，計(jì)算發(fā)現(xiàn)若全部使用LED燈具替換傳統(tǒng)燈具，我國可以節(jié)省大量的煤炭資源。此外傳統(tǒng)燈具生產(chǎn)中需要使用大量的重金屬元素，對環(huán)境污染性物質(zhì)的處理也會(huì)消耗大量能量，由于LED燈具生產(chǎn)過程有害物質(zhì)的產(chǎn)出量大幅降低，所以節(jié)能水平會(huì)進(jìn)一步提高[1]。

（二）轉(zhuǎn)換效率對比。傳統(tǒng)燈具通常是通過產(chǎn)出熱量進(jìn)而發(fā)光，這種方式自然會(huì)大幅降低燈具的能量轉(zhuǎn)化效率，以白熾燈為例，電能和光能的轉(zhuǎn)換過程事實(shí)上也經(jīng)過了熱能的轉(zhuǎn)化過程，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化效率僅有15%左右，若白熾燈的生產(chǎn)質(zhì)量較差，這一轉(zhuǎn)化率會(huì)進(jìn)一步降低。LED燈具的能量轉(zhuǎn)換過程中不需要經(jīng)過熱能轉(zhuǎn)化過程，所以其能量的轉(zhuǎn)換效率大幅度提高，實(shí)驗(yàn)成果表明，LED燈具的能量轉(zhuǎn)化效率可以達(dá)到90%以上，轉(zhuǎn)換效率提高意味著消耗更少的能量即可達(dá)到應(yīng)有的發(fā)光效果，驗(yàn)證了LED燈具能耗更低這一結(jié)論。

（三）使用壽命對比。傳統(tǒng)燈具在額定電壓以及欠電壓的運(yùn)行狀態(tài)下雖然亮度下降，但是通常不會(huì)損壞，而在過電壓運(yùn)行狀態(tài)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(diào)節(jié)裝置，可以在一定范圍內(nèi)保持燈具發(fā)光裝置的承受電壓處于額定電壓狀態(tài)。從燈具的設(shè)計(jì)角度上來看，LED燈具的理論運(yùn)行壽命為10萬小時(shí)，遠(yuǎn)高于日光燈的1萬小時(shí)。雖然LED燈具實(shí)際使用和運(yùn)行中會(huì)在環(huán)境的作用下導(dǎo)致實(shí)際使用壽命在一定程度上低于理論設(shè)計(jì)數(shù)值，但是實(shí)際運(yùn)行時(shí)間依然遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)燈具。

二、LED燈具與特定傳統(tǒng)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(yīng)用的燈具，包括舞臺(tái)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(yùn)行原理都是通過燈絲發(fā)熱后進(jìn)而轉(zhuǎn)變成光線，為對應(yīng)區(qū)域照明。以舞臺(tái)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(xié)同運(yùn)行下調(diào)整舞臺(tái)的狀態(tài)。雖然這類燈具當(dāng)前依然具有使用價(jià)值，但是存在不可消除的問題，其一是使用壽命問題，舞臺(tái)燈不可避免得要調(diào)整其運(yùn)行狀態(tài)，這對于燈絲本身來說是一個(gè)重大的影響，會(huì)導(dǎo)致其運(yùn)行壽命下降。其二是燈具的色溫色調(diào)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(tài)都會(huì)改變色溫色調(diào)。其三是使用體驗(yàn)較差，對于被照射的演員來說，這類照明燈具發(fā)出的光過于刺眼。

LED燈具的優(yōu)勢在于，當(dāng)前已經(jīng)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(shí)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(fā)出的光屬于冷光，所以不適感會(huì)大幅下降[2]。

（二）日光燈具對比。日光燈在照明過程中參與運(yùn)行的構(gòu)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(fā)出的紫外線讓其發(fā)光。從生產(chǎn)工藝上來看，一方面日光燈的生產(chǎn)過程容易由于一些因素的存在形成強(qiáng)環(huán)境干擾效果，另一方面日光燈本身和啟動(dòng)裝置處于分離狀態(tài)，導(dǎo)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(zhì)含量較多，在安裝和使用中容易出現(xiàn)安全事故。

對于LED燈具來說，其生產(chǎn)過程中把其中裝置和發(fā)光裝置設(shè)置到了同一個(gè)設(shè)備內(nèi)部，同時(shí)從使用的生產(chǎn)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(yùn)行過程都具有較高的安全性，不存在日光燈管安裝和運(yùn)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(tǒng)等設(shè)備中，運(yùn)行原理是在通電之后燈泡中匯產(chǎn)生電弧，其會(huì)提高燈泡的溫度，讓其中含有的鈉、汞轉(zhuǎn)變成氣態(tài)，在電子的撞擊下發(fā)光。該燈具相較于其余的傳統(tǒng)燈具來說，其亮度較大，缺陷也很明顯在，即在運(yùn)行過程中需要損耗大量的電能，同時(shí)理論運(yùn)行壽命多為12000小時(shí)，日常運(yùn)行中需要投入較高的維護(hù)成本。

LED燈具和高壓鈉燈的對比過程可以發(fā)現(xiàn)，雖然兩種燈具亮度相似，但是一方面LED燈具運(yùn)行中消耗的能量遠(yuǎn)低于高壓鈉燈，另一方面LED的設(shè)計(jì)壽命與運(yùn)行壽命都要遠(yuǎn)高于高壓鈉燈，在這兩個(gè)因素的共同作用下，LED燈具具有更高的使用價(jià)值。

結(jié)論：綜上所述，LED燈具在使用過程中，相較于傳統(tǒng)燈具來說，LED燈具的節(jié)能性能、使用壽命和轉(zhuǎn)換效率更高，所以其具備更高的使用價(jià)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(nèi)，由于LED燈具的制造過程不產(chǎn)生污染，同時(shí)燈具的自身運(yùn)行穩(wěn)定程度較高，所以在特殊場景中也可以發(fā)揮應(yīng)有作用。