LED节能灯的应用现状和节能效果实证分析研究

王　坤　周连升　翟晓磊　刘新利　何少聪

（1国网天津市电力公司电力科学研究院天津3003842国网天津市电力公司调度控制中心天津300010）

LED节能灯的应用现状和节能效果实证分析研究

王坤1周连升1翟晓磊2刘新利1何少聪1

（1国网天津市电力公司电力科学研究院天津3003842国网天津市电力公司调度控制中心天津300010）

LED节能灯是一种新型的绿色照明灯具，具有环保、节能、发光效率高、使用寿命长等突出优点，推广LED节能灯对国家节能减排工程意义重大。首先，介绍了LED节能灯在国内的发展现状；然后，通过实地考察天津市75家新建及改造的LED照明项目，验证了LED节能灯相对于传统灯具的节能优越性；最后，总结了LED节能灯在我国今后的发展趋势。

LED节能灯；节能减排；LED应用；节能改造

1　引言

LED节能灯也称发光二极管，是英文Light EmittingDiode的简称，它是一种固态的半导体器件，可以直接把电转化为光，被称为第四代照明光源或绿色光源。LED节能灯在许多方面都具有传统光源无可比拟的优越性，相比于白炽灯和日光灯等传统的灯具，它的优势主要表现在节省能源、环保、无公害、发光效率高、使用寿命长、发热少、清静舒适、没有噪音、光线柔和、有利眼睛、不产生紫外线、电压可调范围大等诸多方面。

随着社会的不断进步和技术的加速发展，人们越来越认识到环境对人类生存的重要性，世界各国都在采取积极的措施改善环境，减少污染。其中，节能是目前最直接有效的重要措施，因此，我国近年来在大力推进节能减排工作进程。LED节能灯作为21世纪的新型光源，它的特殊优势符合现代社会的“绿色”标准，也适应新兴科学技术快速发展的进程。

本文首先介绍了LED节能灯在我国的发展现状；然后根据实地考察，通过进行节能量计算验证了LED节能灯的节能优势；最后，总结了LED节能灯在我国今后的发展趋势。

2　LED节能灯的应用现状

随着LED技术的快速发展，LED节能灯的发光效率也在逐步提高，它的应用市场日益广泛，特别在全球能源短缺、大力推广节能减排的背景下，LED节能灯在照明市场的前景备受瞩目。

2.1LED节能灯的研究现状

在我国，LED节能灯在我们的日常生活中和工业生产中越来越普及。目前，LED节能灯已经被广泛应用于室内照明、道路照明、汽车照明、景观灯饰等领域，尤其适用于家庭、商场、银行、医院、宾馆、饭店等各种公共场所长时间的照明，更能体现LED节能灯效率高的优势。因此，国内许多学者就LED节能灯技术展开了多方面的研究，为LED节能灯在国内的推广提供了理论基础和技术支撑。

早在2010年，就有学者对LED节能灯的使用进行了可行性分析，发现LED节能灯与传统的白炽灯相比具有良好的节能效果，对推进节能减排工作具有重要的实际意义，应用前景十分广阔；随后又发现LED节能灯不仅可以替代小功率的白炽灯，还可以替代大功率的高压钠灯和金卤灯；为了更好的适应市场和提高性能，有关研究人员设计与研制了一种恒流源的LED照明灯，并对开发出的产品进行了较为全面的性能测试，性能十分良好。由此可以看出，随着LED技术的进一步提高，LED节能灯也越来越适应市场需要，可以适用于市场上大部分的照明需求，可以预见到，在不远的将来，LED节能灯替代大部分传统的照明工具将不再是设想。

2.2LED节能灯的实地应用调查

为了进一步深入了解LED节能灯，考察LED节能灯的具体应用情况，于2015年对天津市75家新建及改造的LED照明项目进行了实地调查。图1显示了实地调查的75家单位分布情况。可以看到安装LED节能灯的领域十分广泛，包括物业公司、酒店商场、医药行业和制造公司等。其中，医药行业和制造公司占比超过了50%，这是因为这些行业的照明面积需求大和照明时间长，使用LED节能灯的节能效果尤为明显。

除此之外，这些单位根据自身的需求不同，安装LED节能灯的种类也不相同。例如，医院和商场多是小空间室内场所，需要适用于室内的小功率LED节能灯，有LED筒灯、LED球泡灯、LED灯管和LED吸顶灯等；而制造公司会有车间这种大空间的室内照明，这就需要大功率的LED投光灯、LED工矿灯和LED大型射灯等；物业公司以及大型企业则会用到更大功率的LED路灯。由此可见，LED节能灯的种类齐全，可以满足不同照明环境下的照明需求。

在所调查的75家单位中，他们用于购置安装LED节能灯的投资金额从几万元到几百万元不等。表1显示了75家单位的投资金额分布和数量分布。可以看到，大部分单位的投资金额在100万元以内，购置的数量也在10000个以内，少数大型企业由于需求特别高，投资高达几百万元，购置的数量也超过了10000个。经过计算，得到本次所调查的75家单位总投资额为5961.3万元，购置总LED节能灯量为21.5万个，可见本次调查的范围之广、数量之大，确保本次调查的LED节能灯节能效果真实准确。此外，还可以计算得到LED节能灯的平均单价近280元，甚至有些大功率的路灯单价可以达到几千元，可见LED节能灯的价格相对于传统灯具的确偏高。

图1　安装LED节能灯的单位分布情况

表1　　75家单位的投资金额分布和数量分布

为了计算出每家单位所安装的LED节能灯的节能量，我们在调查过程中对每家单位所购置的LED节能灯和换之前的传统灯具的相关参数做了详细的调查，包括每种LED节能灯和更换前传统灯具的功率、数量、每盏灯使用平均小时数和每年使用平均天数。然后通过计算得到每家单位按照LED节能灯后的年节能量等参数，以此来分析LED节能灯的节能效果。

3　LED节能效果实证分析研究

3.1节能灯节能量计算方法

在调查过程中，75家单位更换LED节能灯主要分为两种情况，分别为旧灯改造和增设新灯，这两种情况的节能量计算方法不同，需要分别进行计算。首先，旧灯改造节能量计算为：

其中，W（千瓦时/年）为年节能量；P1，P2（千瓦）分别为旧灯总功率和LED灯总功率；T1，T2（小时/天）分别为旧灯每天平均运行时间和LED灯每天平均运行时间；D1，D2(天/年)分别为旧灯平均年运行天数和LED灯平均年运行天数。

当LED节能灯为增设新灯时，认为节能量为LED节能灯年耗电量的一倍，因此得到计算方法为：

其中P（千瓦）为LED灯功率；T（小时/天）为LED灯每天运行时间；D(天/年)为LED灯平均年运行天数。

计算得到每家单位安装LED节能灯后的节能比例和年节约电费，如下：

其中，a表示安装LED节能灯后的节能比例，LED节能灯为增设新灯时，a为固定值50%；R（元）表示每家单位年节约电费；p（元/千瓦时）表示天津本地工业用电价格，取0.8元/千瓦时。

然后，可以计算得到每家单位LED节能灯安装成本预期回收年数，如下：

其中，N（年）表示预期回收年数；K（元）表示LED节能灯的投资额。

3.2LED节能灯实证分析结果

由于75家单位数据较多，结果无法完全展示，所以按照投资金额从小到大挑选了10家典型的单位进行分析，分别用单位1、单位2以此类推到单位10进行表示。表2显示了10家单位的投资金额、购灯数量、年节能量以及年节约电费。可以看到，10家单位的投资额从7.04万元到198.6万元不等，购买数量少的有130个，多的则高达14660个。观察这10家单位的年节能量，可以发现大致上投资金额越高，年节能量越大，但是个别有反常，这是因为有些单位的LED节能灯每天工作小时数和一年工作天数较少。因此可以看出，LED节能灯的工作时间越密集，其节能效果越显著。节省电费是按照工业用电0.8元/千瓦时来计算的，所以每家单位的节省电费和其年节能量是成正比关系的，趋势相同。

表210　家典型单位的投资金额、购灯数量、年节能量以及年节约电费

图2显示了这10家单位安装LED节能灯后的节能比例。可以看到，所有这10家单位的节能比例都在50%及以上，有一家单位甚至达到了74.73%。其中，第10家单位节能比例为50%，是因为该单位的LED节能灯为增设新灯。纵观所有75家单位，除1家单位以外所有单位的节能比例都达到了50%以上，说明LED节能灯相比于传统的灯具具有非常明显的节能优势。

节能比例在一定程度上可以说明LED节能灯的优越性，但是并没有考虑LED节能灯的成本。图3显示了这10家单位安装LED节能灯后成本预期回收年数。可以看到，有近7家单位基本上在一年半的时间内就可以收回LED节能灯的投资成本，随后将进入收益状态。然而，有一家单位的预期回收年数达到了5.83年，而从图2中可以看到其节能比例为52%，并不算低，通过分析发现该单位安装的全部为LED路灯，成本相对较高，平均单价达到了2200元/盏，因此回收年数较长。纵观所有75家单位，有77%的单位预期回收年数都在3年以内，只有8%的单位预期回收年数超过了5年，说明大部分单位安装LED节能灯在经济上也具有较高的优越性。

图3　　10家单位安装LED节能灯后预期回收年数

4　LED节能灯的发展趋势

本文首先介绍了LED节能灯在我国的发展现状，然后通过实地考察，验证了LED节能灯相对于传统灯具的节能优越性。此外，在分析过程中，也发现了一些关于LED节能灯在我国发展过程中的一些问题，总结了LED节能灯在我国今后的发展趋势。

目前，LED节能灯的应用还主要集中在大型企业、医院、公共场所等地方，受中国消费水平和环保意识所限，LED节能灯还没有大量进入普通家庭，因此LED节能灯在国内市场潜力还很巨大，使更多的普通家庭使用LED节能灯是今后重点发展方向；LED节能灯相对于传统灯具其市场价格还是偏高，但是随着技术的不断进步，其成本会慢慢降低，并且考虑到LED灯的消耗电费和维护费用较低，其价格将不再是劣势；根据国家节能减排政策，政府会大力支持LED节能灯的广泛应用，采取许多积极的措施来促进LED节能灯的发展，例如对大量购买LED节能灯的企业进行节能补贴、在普通家庭里加大宣传推广力度、制定节能灯标准和规范节能灯市场秩序等措施。

[1]华晓.LED节能灯使用的可行性分析[J].现代制造,2010(36): 169-170.

[2]李宝文.大功率LED节能灯在铁路灯桥灯塔应用研究[J].铁路节能环保与安全卫生,2011,01(5):231-234.

[3]林桂文.LED节能灯的优势和设计的构想[J].大众科技,2013(5): 126-128.

王坤(1990—),男,工程师,研究方向热经济计算与节能。