LED新照明在监狱节能降耗的应用和研究

1、LED新照明在监狱节能降耗的应用研究广西监狱管理局霍安林摘要：在现时学习贯彻十八届五中全会提出的“创新、协调、绿色、开放、共享”的五大发展新理念下，监狱工作需要转向引入高科技和新产品来挖掘监狱发展的新亮点。笔者试从运用先进的科技开展节能降耗，在监狱节能增收和提质增效上研究课题，供领导决策和工作参考。关键词：LED节能降耗增效科技是发展的第一动力。今年以来，在国内外科技迅猛发展和创新产品驱动下，世界翻天覆地，社会日新月异。在中国正加快进入幸福美好新生活，踏上伟大民族复兴大道时，广西监狱系统借助科技助动力，多项工作发生了从量到质的变化，监狱持续保持安全稳定。但是，在监狱经费不到位，以及监狱经费开支

2、越来越大的情况下，再提升监狱效益需要更多的措施。根据十八大以后深化各项工作改革的目标，特别是深化司法行政工作改革的要求，监狱正更多地转向挖掘成本控制方面题材。如运用先进的科技开展节能降耗，为监狱节能增收和提质增效，也是精细化监狱管理中要研究的课题。笔者试从推广使用新科技产品LED照明入手，研究监狱节能降耗问题，供各单位工作参考。一、什么是LED照明LED的概念。LED是英文“Light Emitting Diode”的缩写，翻译为发光二极管，是一种新的发光体，发光二级管是一种固态的半导体器件，通过电能转化为新的光源。这种光源相对传统的发热光源，它基本上不发热，是一种冷光源。LED照明是LED晶

3、片的组合体，LED晶片是照明的主要和最关键的成份，LED主要依靠晶片来发光。再通过不同的材料得到不同的光颜色，尤其是近年研制出发白光的材料，即通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-K的各色白光。这种通过篮光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此得以快速推广和运用。以上通过半导体材料发出的冷光源，通称LED。LED照明灯的由来。20世纪60年代，科技工作者利用半导体PN结发光的原理，研制成了LED发光二极管。LED照明是指基于LED发光晶片与连接电路版的各种电子原件联合体，在电路版的作用下把通常的外部交流电处理成稳定的低压电源，让LED晶

4、片发光的组合体，一般由显示光源的LED管或LED发光晶片和变压器、电容、二级管灯、电阻等原件组成。根据不同需要制作成不同类型，如LED灯带、灯泡、灯管、灯板、射灯等等，外型形状与传统的节能灯无异。LED灯与传统灯的比较。LED做为一种新的光源，完全颠覆了传统的发热光源方式，是在绿色环保节能的基础上产生的产品，自然具有传统电光源无法比拟的优点和优势。1.较低电压。LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异。而各种白炽灯和各种荧光灯普遍使用220V的交流电压，所以LED是一个比使用高压电源更低电压更安全的电源，特别适用于家居和公共场所。  2.较高效能。消耗

5、能量低至1W可以照明，高到几百W已经足够亮度，与现在最低10W、高的上千W的白炽灯相比，较同光效的白炽灯减少80%能耗；与现在低的5W、高的几百W的荧光灯相比，较同光效的荧光灯降低50%能耗。  3.较好适用性。体积很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境，能够构造不同需求的灯具。 4.较大稳定性。LED使用寿命在几万小时，当使用到10万小时时，光衰才会下降为初始的50%。白炽灯虽然光衰小，但寿命只有一千到几千小时，而且发热大；相比荧光灯，寿命在几千小时到上万小时，但光衰在1-2千小时后即下降近半。同时LED没有

6、频闪，而白炽灯会随着电压不稳定会明暗闪烁，荧光灯则在光衰后出现频繁的闪烁并随时熄灭。 5.较快响应时间。其白炽灯的响应时间为毫秒级，高功率卤钨灯在发光时有个预热过程，在停电再启动时，需要数分钟才能发亮。LED灯的响应时间为纳秒级，随开随亮。第二代节能荧光灯虽然节能但频闪严重，而LED没有频闪现象。  6.较少环境污染。白炽灯和荧光灯均采用真空玻璃承载发光体，容易发热，存在爆炸危险，荧光灯中充入金属汞，当泄漏或爆裂时会产生污染环境。LED为全固体发光体，耐冲击不易破碎，废弃物可回收，没有污染，减少大量二氧化硫及氮化物等有害气体以及二氧化碳等温室气体的产生改善人们生活

7、居住环境，可称“绿色照明光源”。7.较多颜色变换。LED发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，或者改变电流可以变色，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色。现在普及的最常用的白光源也有亮白色和暖和色等多种颜色变化和选择。二、LED照明的应用LED的应用是从最初工业仪器开始到广泛的工民用铺开到所有领域。作为冷光源应用作仪器仪表的指示光源，在过去的几十年中得到广泛应用。后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中也得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。（一）国外的推广应用。2015年12月在巴黎召开联

8、合国气候变动框架公约缔约国会议(COP21)，会议目标之一就是将日本等国家温室气体排放量降低的对策具体化。2016年各国也将修改节能法的条例，由此禁止白炽灯和荧光灯的生产及进口已成大势。目前，在能源日益紧缺和气候越来越受到工业污染的影响前提下，很多国家已经把绿色环保节能的LED光源照明产品作为国家发展和应用战略进行推广。国外还注重对LED照明的商业推广。英国政府联合飞利浦开展英国学生公寓照明改造计划，韩国首尔市开展LED照明在公共部门和私营部门的推广使用。（二）国内的推广应用。中国是低收入高能耗国家，在新一届政府的创新科技理念的驱动下，各级领导纷纷重视和应用科技创新的产品。目前政府主要从重点领

9、域试点推广LED新照明。2015年以来，当LED灯大幅度降到平民价格时，对新的LED光源照明大力推广和使用，收到了极为显著的效果。如自2014年开始，对耗电大王路灯首开规模换装LED先河。之后私人业主以最快的速度推广LED照明用于商业照明、办公照明和教室照明等。上海亚明照明有限公司与上海中心大厦正式签约，在大厦推广绿色照明解决方案，采用集室内照明智能化控制、绿色节能环保、售后服务于一体智能照明解决方案。北京市为了更好的预防中小学生近视，在中小学教室大力推广LED照明，将旧灯换成无闪烁LED灯具，支持全市16个区县中小学校教室及黑板照明改造项目。三、广西监狱系统LED照明使用现状和误区（一）监狱

10、应用LED照明现状广西监狱系统最早在2012年开始应用LED照明。1.用在应急照明灯。2012年，一些监狱单位积极响应广西十二五规划的节能方案号召，根据2011年颁布的新消防应急灯标准，大力更换旧的应急装置，引进了LED灯应急消防灯（新的LED应急灯采用镍氢电池和LED灯，相比旧的应急灯使用电瓶做充放电，大幅度减小了应急灯重量和体积，延长了放电时间和寿命）。现在已经有用锂电池做充电电池了，体积小到一只普通的LED灯泡就可以代替，这种LED应急灯泡与手机一样充电时间短，放电时间长，寿命更长。2.用在车间照明灯。2013年，一些工厂和车间开始引进工程LED照明。如我系统XX糖厂率先更换和使用了LE

11、D车间工程照明灯。2013年LED价格居高，平均每灯价格接近2千元，该糖厂在计算投入和投资回收期后，共投入200万元的LED车间照明灯，代替数百盏高功率卤钨灯情况看，年电费节约近50万元。经过两年运行已经收回一半的成本。3.用在办公和日用照明。广西监狱系统一些单位在近年来零零星星地在办公楼、宾馆或餐厅更换的坏的节能荧光灯而使用了少量LED灯。如北海XX酒店在楼道、房间使用了部分LED照明；一些家庭已经有近一半的照明灯更换为LED节能灯。（二）监狱应用LED照明的误区和原因分析从调查研究中发现，多数单位使用LED照明还是一个空白。纵观全系统，笔者认为当前广西监狱系统在认识和使用LED新照明上，存

12、在以下一些问题和误区。一是有些单位对新科技意识不强。面对新科技产品，有些单位采取多一事不如少一事的态度，惯于持怀疑态度，不愿意接触新鲜事物，回避新科技。二是有些单位等靠要思想严重。新科技产品一般早期进入市场价格比较贵，普通用的LED灯与传统的灯具比较投入较高，围墙和大车间等强光照明的灯投入更高。对一下子的高投入不适应。一些单位往往要新投入，特别是新科技的投入，要依靠上级部门补贴和扶持，加上投资了不少传统灯具能用就用，不用感觉到浪费，不愿意再投资。三是有些单位成本观念差。有些单位只注重社会效益不重视经济效益的情况下，成本居高和浪费公家资源现象突出。如有些单位对节能新产品无动于衷，有的则不计成本的

13、高投入，都是一种高成本高浪费。有些单位人云亦云，不计成本随意投入，以虚高价格投入。如一些LED节能灯市场价格百元左右，引进时以近2千元价格成交。主要原因是一些领导没有进行认真的市场调研和成本调查，不采取公开招标采购的方式的结果。四、使用LED新照明的重要意义LED新照明是广西监狱工作新发展的需要。随着广西监狱布局调整力度的加大，广西监狱系统需要的经费缺口还很大，随着物价上升，监狱专项经费没有提高太多的情况下，部分资金靠监狱企业生产弥补，更多的需要各单位重视成本控制，需要对节能降耗制定具体的控制指标。现在，监狱设施的照明部分大部分由财政拨款，大多数单位存在依赖财政拨款的惯性思维，使各单位没有过多

14、考虑监狱运行成本。另外，多年来，监狱企业生产没有利润考核，使各单位长期处于粗放管理之中。科技兴监多年，但科技节能降耗的理念还没有完全形成，特别近年来LED照明的迅速出现和迅速普及，需要我们更新科技进步的新理念，积极投身监狱成本控制上来。（一）推广和使用节能照明是监狱完成 “十二五”节能目标的要求。广西监狱系统根据广西壮族自治区“十二五”节能减排综合性实施方案节能要求，节能减排5%。具体上要大力更换高能耗卤钨灯和力推节能灯使用，部分灯具更换成当时政府倡导的节能荧光灯（泡），十二五即将过去，已取得了良好的效果，年电费支出近半。（二）推广和使用节能照明是监狱“7S”劳动现场管理模式的要求。使用LED

15、灯具可以在原来节能荧光灯的基础上再降低一半的电费，产生的热量小且相同亮度比其它灯具功率低的多，用电线路负荷小，没有高温发热，降低了火灾和其它安全隐患。（三）推广和使用节能照明是监狱提质增效和监狱优质服务的要求。监狱除了要社会效益也要讲经济效益。监狱各项工作既要讲究社会效益也是要讲究经济效益，监狱也是要计算成本的。监狱开支大，意味着政府拨款要增加，加重了政府负担；监狱成本开支大，就没有更多的资金投入到必要的监狱设施和监狱的正常运转中云；监狱经济不讲究控制成本，造成亏损必然会影响到监狱经济的发展，最终不能保证劳动改造岗位需要。五、推广和使用LED新照明的可行性研究分析从2013年开始，在短短两年多

16、时间，LED节能灯以迅猛的发展、狂跌的价格和革命性的使用点，闪亮登台，正快速向社会各领域扩散。广西在十二五规划明确提出节能降耗新标准就是节能降耗5%以下，积极推广荧光灯节能灯，取得了比较满意的结果。但是面对十二五期间出现的LED新照明节能产品，我们不能停留在传统的荧光节能灯上。如果我们推广了LED节能产品，照明用电节能降耗将远远高于5%，理论上电费节能可以达到50%以上。目前， 国内外节能环境和生产厂家的增多，促使广西监狱系统要高度重视应用科技产品进行节能降耗。国内从组装到研发已经形成了一条龙生产产业。靠近广西的广东中山是全国生产LED的重要基地，无论从运输和服务距离来说是最有利的，

17、加上LED主要部件晶片价格的大幅度下降，现行的LED的灯价格从昂贵到平民价，小的几W（瓦）普通LED灯在2-10元范围，大的50W（瓦）LED灯在几十元左右，促使推广和使用LED节能照明市场时机已经成熟。以广西监狱系统XX糖厂使用LED工程照明灯100W（瓦）为例，2013年工程用LED照明灯价格2000元左右，2014年降到500元左右，到了2015年已经降到了100元左右；以普通日用LED灯9W（瓦）为例，2013年工程用LED照明灯价格80元左右，2014年降到30元左右，到了2015年已经降到了10元左右。内外环境需求研究分析：2013-2015年将为全球LED户外照明换装潮，其中以亚

18、太的中国、日本、台湾最为积极。在政策推动下，2013年全球户外照明产值将达2478百万美金，年成长率将达46%以上。据国家半导体照明工程研发及产业联盟产研部统计，2012年，我国LED路灯在用量约为500万盏，较上年同比增长44.09%，占整体路灯在用量的14%；2013年，LED路灯国内市场渗透率更是达到了15%以上，成为我国LED照明推广应用最具代表性的灯具；2014年LED路灯国内市场渗透率更是达到了25%；有专家表示，2015年之前，LED路灯仍将维持50%左右的年复合增长率。未来两年将新增超过3000万盏LED路灯和隧道灯。这些利好预期都给LED灯带来更大的发展潜力。据不完全统计，广

19、西监狱围墙和路灯方面的大功率使用的传统节能灯在1万多只（盏），监舍照明用的普通荧光节能灯2万多支（盏），生产车间照明用的各种灯3万多条（盏）。据调查，广西一所4000左右押犯的监狱，在现有的传统节能灯照明的情况下，全年照明用电大约300万元，其中生产照明用电200多万元，监舍、围墙和办公用电100多万元，理论上具有100万元节能空间。 技术安装操作研究分析：户外灯具以大功率为主，对散热、防雷、防尘、防固体异物和防水具有较高的要求，因此业界初始在技术上更着重于安全性和稳定性。目前技术逐渐成熟，户外灯具技术往更高光效、更节能的方向发展，因此，按需照明、智能化控制、太阳能、石墨烯散热等概念

20、和技术成为了户外灯具技术的新趋势。广西监狱系统的各种传统灯具，使用的线路基本上达到安全要求，在使用LED上，要求电流和电压较传统灯更低，在LED灯安装中，不需要重新布线，相反可以省去原来的荧光灯繁锁的多线安装，只要接入零火线即可。据了解，各单位现有的线路完全可以满足LED的使用和安装。 政策发展规划研究分析：我国在十二五规划中，2014年停止生产白炽灯，明确提出要在2016年前逐渐淘汰白炽灯，积极推广和使用荧光等节能灯。随着十三五规划的即将出台，由于LED出现，迅速具有平民化价格、更节能和无热无污染的绿色环保特点的巨大优势，新政府推出全面推广和使用LED节能照明新政策的可能性势在必然

21、。目前一些地方政府，对引进和使用节能产品给予一定的补贴，对节能降耗成果显著的单位会给予一定的支持。特别是针对节能产品刚刚上市价格偏高时候，会有资金补贴。一些节能生产企业更加会计算经济账，针对监狱企业给予先使用等待电费节约出来后才付款，减轻了单位投资压力。做为上级政府和主管部门，也可以通过多种途径扶持和补贴各单位投入。如通过申请财政经费节能补贴，申请技改贴息或专项技改资金等。根据以上研究分析，笔者认为在各种有利条件下形成的良好环境表明：监狱积极推广和广泛使用LED条件、时机均已达到。六、广西监狱系统引进和推广LED照明的途径节能环保人人有职，安全稳定人人有责。当前节能减排的形势严峻，无论是单位G

22、DP能耗还是整个国内生产总值能耗，很多指标都存在压力。在2015年3月21日国务院节能减排及应对气候变化工作会议上，李克强总理强调指出，必须用硬措施完成节能减排硬任务。可见，节能减排已成政府工作重中之重，政府将给予大力支持。而我区监狱系统历来不太重视节能降耗的做法也将因为监狱工作的绩效考核而要转变。为了做好监狱照明节能工作，笔者认为应该从以下几个方面入手：（一）全面开展监狱照明设施的统计分析和规划。通过对现有各类灯具进行统计，分别记录各种灯具的投入成本、维修成本和运行电耗等数据，并进行比较分析。针对不同地方的照明，分别做出不同的推广和使用方案。请有LED照明节能产品推广经验的科技公司帮助评估，

23、结合实际研究和制订监狱各行业推广和使用LED新照明的节能降耗规划。从监舍设施到行政后勤等部门，以及监狱企业生产等方面，分别形成科学布置、合理投资、节能显著的推广和使用方案。（二）科学制定各单位各行业的LED照明实施方案。在全球节能减排共同事业的不断推动作用下，照明行业“禁白”（即禁止生产和销售白炽灯）行动计划也在逐步实施。从2014年10月1日起，我国将逐步禁止进口和销售60瓦及以上的普通照明用白炽灯。而根据中国逐步淘汰白炽灯路线图，到2016年10月1日，我国将全面停产、禁用白炽灯。2014年全球LED照明应用推广取得了突破性的进展，全球照明市场中传统照明的份额不断下降，LED照明的比例不断

24、上升。由于考虑到资金和原来照明的不同存在，按照新旧照明和轻重缓急的原则，实行分步实施。 一是针对高能耗的卤钨灯要坚决更换。在一些大范围的照明场所，一些单位存在一些白炽灯和传统的高能耗卤钨灯，存在高发热、高功耗和延迟发光的缺点。为了保证监舍安全和围墙安全常亮要求，为了保证大车间连续生产照明的需要，要优先考虑使用即开即亮的冷光源LED照明灯更换。例如用LED灯代替寿命短的白炽灯，用于居室、客厅、大堂、客房、商店、餐厅、走道、会议室、庭院。用LED灯代替功率高和发热大的卤钨灯。用LED灯代替现用的高强度气体放电灯，用于道路照明、室内外工业照明、泛光照明、广场照明、城市亮化工程照明、商业照明

25、、体育场馆照明以及道路照明等的荧光高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯和高频无极灯。二是对已经使用的节能灯要逐步更换。现有的节能荧光灯不会一次性全部损坏，常常发生逐只发黑后大幅度光衰和逐步烧坏现象。为了节约投资资金，要准备好一部分LED备用灯具，随时进行更换；有条件的可以一次更换。例如用LED灯代替有汞污染的荧光灯 。代替荧光灯有直管型、环型、紧凑型等，完全可以代替其应用范围十分广泛的节能照明光源。还可以用于各种工程照明：如隧道、港口、码头、矿场等照明。更换灯具参照如下：1.传统豆胆灯常见规格（50W）改造为LED豆胆灯9W。2.传统筒灯改造为：6寸26W改为12W。3.传统T8-40W

26、为LED1418W。4.传统PAR30-70W改为LED12W。5.传统路灯光源改为LED光源。6.传统55射灯改为3WLED射灯。三是对设备附带的照明鼓励客户更换。目前，广西监狱系统在劳动改造生产项目中大约有2万多台设备，其中带高能耗的照明灯不少，对有部分还不是LED设备照明灯的，可以联系厂家进行技术改造，在合适的时机进行更换。对一些改造技术难度不大的设备，也可以在厂家的指导下，车间开展技术改造节能活动。四是对新建项目实行一次性安装使用。根据政府节能要求，监狱设施、新车间和新办公楼，以及新的活动场所，不允许再使用白炽灯、高功率灯，不建议再使用荧光节能灯，要避免引进高价格节能荧光灯（包括高低压无极灯），要全部招标采购和使用LED新照明设备。（三）对LED照明实施项目给予补贴。区局在制定2016年年工作思路和十三五规划中，要在决策规划和思路上，要明确节能灯推广范围和政策，积极争取上级政府部门的节能政策和补贴同时，区局可以在自有经费的情况给予适当的扶持