LED 灯具在民用建筑绿色照明设计中的应用

郭 邵 卿

(常州市规划设计院，江苏 常州 213000)

LED 灯具在民用建筑绿色照明设计中的应用

郭 邵 卿

(常州市规划设计院，江苏 常州 213000)

对比分析了LED日光灯与传统的T8荧光灯在发光效率、电源效率、灯具寿命、环境污染等方面的异同点，并结合工程实例，对LED日光灯与T8荧光灯初期投资、运行费用等经济性进行了比较，以供电气设计参考借鉴。

LED，绿色照明，民用建筑，效率，经济性

1 概述

120多年前,爱迪生点燃了第一盏有真正广泛使用价值的电灯,从此拉开了人类照明史的序幕，人类从此走上了电气照明的时代。在之后一个多世纪的年代里，电气照明以令人眼花缭乱的速度，从白炽灯开始发展出汞灯、钠灯、荧光灯、高压钠灯、金属卤化物灯等等数以千计不同品种、不同型号、不同用途的灯具，用灯光照亮人迹所至之处，装饰流光溢彩的世界。

进入21世纪以来，一种能够将电能转化为可见光的固态半导体光源——发光二极管(LED),聚集了全世界的目光，迅猛发展的LED器具被公认为21世纪的绿色照明产品，并被设计师们预言为未来会大部分取代传统光源。

2 LED灯具与T8荧光灯的特点比较

2.1 发光效率

普通荧光灯的发光效率大约是55 lm/W～80 lm/W，而LED在经过几十年的技术改良后，发光率可以达到100 lm/W以上。以CREE公司的XLampXP-G型LED灯为例，它的发光率已经达到130 lm/W。而且，LED灯具发出的光具有单色性好、光谱窄，无需过滤就可以直接发出有色可见光的特点。

2.2 灯具效率

所谓灯具效率指光源发出的有效光所占的比例。因为荧光灯是360°发光的，而在反方向发出的光大多数是无用功而被浪费，所以荧光灯通常采用一个白色灯罩，通过反射减小一部分的损失，但是这种方法效率并不是很高，一般来说，荧光灯的灯具效率不会超过60%。而LED灯具由于其120°的单向性发光，所以完全没有这方面的顾虑，它的全部光都是有效光，灯具效率在95%以上。

2.3 耗电量

目前，一个单管LED灯具的功率在0.03 W～0.06 W，单管驱动下电压为1.5 V～3.5 V，电流为15 mA～18 mA，反应速度快，可以承受高频操作。而在同样照明效果下如果采用荧光灯，则需要2倍的耗电量；采用白炽灯需要8倍的耗电量。日本的设计师们曾做过这样一个估计，如果将日本一般的白炽灯和荧光灯替换为高能效的LED灯具，那么每年可节约相当于60亿L原油。

2.4 灯具寿命

LED灯体积小、重量轻，并且可以承受高强度的震动和撞击，再加上其发热量低，光衰减慢，一个普通的LED灯具的平均使用寿命可达5万h，可以使用5年～10年。而一个传统的T8型荧光灯寿命大概只有5 000 h，两者相差将近10倍。

2.5 环境污染

我们知道，荧光灯都含有汞。36 mm荧光灯中含有25 mg～45 mg的汞，26 mm(T8)中含有20 mg的汞。而LED为全固体无汞化发光体，废弃物可回收，是一种绿色环保无污染的光源。

3 LED灯具与T8荧光灯的经济性比较

本文将结合实际设计案例，对LED灯具与普通荧光灯的经济性进行分析比较。

3.1 常州某地下车库照明设计

1)初期投资。地下车库，一般工作时间为24 h。

以AB区地下车库总建筑面积约为65 000万m2为例，普通日光灯照明灯具共用单管荧光灯(36 W/套)需要1 816套,55元每套；灯具总投资99 880元，合计功率为70.8 kW(含3 W/套的电子镇流器)。

LED日光灯18 W/套，灯具单价100元/套，灯具总投资181 600元，合计功率为32.7 kW。

2)运行费用比较分析。日光灯照明年电耗：70.8 kW×24 h/d×365 d/年=620 208 kWh/年。常州商业用电价格为0.89元/kWh,共计620 208 kWh×0.89元/kWh=551 985元。如果车库白天晚上只开一部分灯具，白天晚上灯具平均需要系数取0.6，电费也需要551 985×0.6=331 191元。

LED灯照明年电耗：32.7 kW×24 h/d×365 d/年=286 452 kWh/年。常州商业用电价格为0.89元/kWh,共计286 452 kWh×0.89元/kWh=254 942元。白天晚上灯具平均需要系数也取0.6，电费为254 642×0.6=152 965元。

每年节省电333 756 kWh×0.6=200 254 kWh，每年节约电费178 226元。

3)使用LED灯与荧光灯的经济性比较见表1。

表1 LED灯与荧光灯的经济性比较(一)

由表1比较可以得出，使用LED日光灯不到几个月即可收回相对成本。而且LED灯具5万h免维护，每个LED灯只需前期的一次投资(100元)；而荧光灯5 000 h免维护，5万h要更换10次灯管，每个荧光灯全部投资要200元。再加上考虑到未来电费及人工费上涨的因素，LED的经济效益将更加显著。

3.2 常州某住宅建筑照明设计

1)初期投资。以某建筑面积25万m2的高层住宅小区为例，统计后得出公共部位的吸顶灯约为3 000套，采用T8圆形吸顶荧光灯(22 W/套)，每套70元，灯具投资210 000元，合计功率75 kW(含3 W/套的电子镇流器)。

LED圆形吸顶灯，10 W/套，灯具单价100元/套，灯具总投资300 000元，合计功率30 kW。

2)运行费用比较分析。荧光灯照每年电耗：75 kW×24 h/d×365 d/年=657 000 kWh/年。考虑自熄式开关控制，需要系数取0.15，电耗为657 000×0.15=98 550 kWh/年。常州居民用电价格(0.55元/kWh),共计98 550 kWh×0.55元/kWh=54 202.5元。

LED灯照每年电耗：30 kW×24 h/d×365 d/年=262 800 kWh/年。考虑自熄式开关控制，需要系数取0.15，电耗为262 800×0.15=39 420 kWh/年。常州居民用电价格(0.55元/kWh)，共计39 420 kWh×0.55元/kWh=21 681元。

3)使用LED灯与荧光灯的经济性比较见表2。

由表2比较可以得出，使用LED灯不到3年即可收回相对成本。考虑到未来电费及人工费上涨的因素以及LED灯的使用寿命超过荧光灯管近10倍的优势，经济效益将更加显著，而且对于绿色环境的保护更为有益。

4 结语

在我国，由于能源和环境问题日益突出，节能减排已经越来越成为重中之重。绿色照明就是从节约能源、保护环境角度提出的，实施绿色照明不仅能够节省电力，而且能够减缓能源消耗，提高资源利用率。当然绿色照明尤其是LED灯具的推广，不仅需要依靠一线的设计人员，更需要政府对LED绿色照明的投入与推广，以及建立健全LED照明质量认证标准体系，进一步加大产学研合作力度和降低LED成本。在不久的将来，LED照明必将引导照明产业的主导方向，成为未来照明的主体。

[1] 刘明祖.LED照明技术与灯具设计[M].北京：机械工业出版社,2011.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑照明设计标准[M].北京：中国建筑工业出版社,2014.

[3] 魏学业.绿色环保LED应用技术[M].北京：机械工业出版社,2011.

[4] 王国强.LED照明灯具应用案例[J].上海节能,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，硕士，助理工程师

1009-6825(2015)06-0129-02

TU113.64

A