论LED新型灯具在高校节能减排中的作用

1、论 LED 新型灯具在高校节能减排中的作用北京语言大学后勤管理处 孙伟2008北京奥运会上 LED 产品的应用规模空前第 29届北京奥运会的开幕式以其宏大的气魄展示了中国 5000年的璀璨文 明,在这台大气恢宏的开幕式演出中, LED 产品得到了大量应用,无数颗 LED 将 体育场打造成数字时代的多媒体空间。开场的巨大卷轴打开了一个 4564平方米 的巨大 LED 屏幕, 这是迄今为止世界上最大的单体全彩色大屏幕, 构成历届开幕 式面积最大的一个舞台,上面铺了4万4千颗 LED ,是科技含量非常高的一个巨 大平台。 LED 制造的光影效果和表演密切结合,幻化出各种图案,将观众引入梦 幻般的世界

2、中。在开幕式表演中升入空中的“梦幻五环”,也是由4万5千颗 LED 在一张大网上描绘而成。连演员身上的演出服也缀满了一颗颗 LED ,随着演 员阵形变化,让星空降临人间、“鸟巢”幻影重现在 2008年北京奥运会上,秉承着举办出一届绿色奥运、人文奥运和科技奥 运的理念, LED 产品作为一种具体的产品形态和新技术的应用将以上理念进行了 完美诠释。 LED 产品不仅为开幕式增光添彩,而且在奥运会各个环节都发挥了重 要作用,全面助力北京奥运会。水立方留给人们的印象是蓝色的外观,这实际上是由气枕里面安置的 LED 灯所控制的。投资 5100万元的水立方 LED 景观照明系统面积达 5万平方米,整 个水

3、立方的气枕中安装了 49.6万颗大功率的 LED ,通过自动化系统的控制,三 种基色可以自由组合,能呈现出你所能想象的任何一种颜色。在北京奥运会 36个比赛场馆和众多训练场馆中使用的 LED 全彩高分辨率显 示屏, 其产品总值已接近 5亿元, 开创了奥运会历史上大规模使用 LED 照明技术 的先河。北京市严重拥堵的交通曾经被视为 2008年北京奥运会成功举办所面临的重 要挑战性问题,因此交通信息服务被作为奥运交通保障体系的重要环节。通过 LED 显示产品为公众提供动态交通信息服务,成为京城一道亮丽的风景线。到目 前为止, 北京全市范围内 LED 交通可变情报板总数量已经接近 300面, 遍布北

4、京 市快速路系统和城市主要道路, 形成了覆盖范围大、 受众群体广、 智能化水平高、 居于国际领先水平的先进的交通诱导系统。可以说, 2008年北京奥运会所采用的 LED 产品从数量到技术水准以及应用 方面都达到了一个新的里程碑,以节能、环保、寿命长、色彩丰富等优点著称的 新型高效固体光源 LED 成为支撑北京绿色奥运、人文奥运、科技奥运的重要 力量,为 2008北京奥运会增添了绚烂异彩。LED 产品在照明工程中的应用LED (Lighting Emitting Diode 即发光二极管,过去 10年来在颜色种类、 亮度和功率都发生了极大的变化。 LED 以其令人惊叹而欣喜的应用在城市室内外 照

5、明中发挥着传统光源无可比拟的作用。 LED 寿命理论上长达 10万小时,意味 着每天工作八小时,可以有 35年免维护的理论保障。由于采用低压运行,几乎 可达到 100%的光输出,调光时低到零输出,可以组合出成千上万种光色。经过二次光学设计, 照明灯具达到理想的光强分布。 快速发展的 LED 技术将为照明设 计与应用带来崭新的可能性,这是许多传统光源所不可能实现的。传统的LED主要应用于信号显示领域、 建筑物航空障碍灯、 航标灯、 汽车 信号灯、仪表背光照明,如今娱乐、建筑物室内外、城市美化、景观照明中应用 也越来越广泛, 而本文要强调的是白光 LED 技术在通用照明领域的应用问题。 随 着亮度

6、增加和价格降低,白光 LED 在通用照明领域的市场潜力越来越大。白光 LED 在通用照明产业的使用, 将对国家或地区的能源策略和环保策略产生积极的 影响。白光 LED 魅力四射,优点多多。除了寿命长、耗能低之外,白光 LED 更大的 长处有四点:一是应用非常灵活, 可以做成点、 线、 面各种形式的轻薄短小产品; 二是环保效益更佳, 由于光谱中没有紫外线和红外线, 没有辐射, 属于典型的绿 色照明光源, 而且废弃物可回收, 没有污染; 三是控制极为方便, 只要调整电流, 就可以随意调光; 四是响应速度快。 市场上已有销售的大功率白光 LED 光效已能 达到 100lm/W,美国加州大学固态发光及

7、显示中心已开发出发光效率为 200lm/W的白光 LED , 这意味着一只 1W 的白光 LED 和一只 20W 白炽灯发出的光是等效的, 而白光 LED 能量消耗只有白炽灯的 1/20。白光 LED 的市场,是被 LED 业界看好的具有强大市场潜力的照明光源市场。 根据美国一家公司的预估显示,全球照明光源市场平均每年以 5%的成长率稳定 爬升; 其中, 白光 LED 较易进入的是白炽灯泡及荧光灯市场, 此两项产品是民用 照明最普及的光源,未来白光 LED 的市场潜力可说是相当的巨大。白光 LED 照明产业的发展将影响到一个国家和地区的能源战略和环保战略, 因此, 各个国家纷纷进行将 LED

8、半导体照明产业列为国家重大发展进行支持, 我 国台湾地区也投入巨资进行研究和开发。 国际性大公司如通用电气、 西门子、 飞 利浦、惠普等都已积极投入白光 LED 的研发工作。在全球能源价格高涨的情况下, 节能降耗比过去任何时候都更为重要, 全球 通过国家政策导向或强制执行的节能目标比过去更为明确和急迫。日本、美国、 欧盟、 韩国等相继推出国家半导体照明计划, 全球照明巨头之一飞利浦更是宣布 2016 年前分阶段完成关闭所有的白炽灯生产体系。我国台湾地区也计划全面淘 汰白炽灯泡,改用 LED 照明,预计 2010年起陆续停产白炽灯, 2012年底将全面 停止使用白炽灯泡。 该计划第一步将首先从公

9、共部门开始禁用白炽灯, 更换照明 设备时不再使用白炽灯,全面改用省电灯泡或 LED 灯。预计公共部门将在 2009年第一季全面淘汰白炽灯,改用 LED 灯,而到 2012年底,全台湾地区将全面停 止使用白炽灯泡。台湾地区能源局长表示,“未来若全面淘汰白炽灯泡,改为 LED 照明,每年将可节能达 41%。”我国政府也非常重视 LED 照明产业的发展, 早在国家 863计划中就将 “半导 体照明工程”作为新材料领域的重大项目进行研究, 2003年我国半导体照明工 程全面启动, 于 2003年 6月 17日宣告成立了 “国家半导体照明工程协调领导小 组”,同时把上海、大连、厦门、南昌和深圳等五个城市

10、设立为国家半导体照明 产业示范基地,半导体灯替代传统灯已是大势所趋, LED 照明产业获得了前所未 有的发展机遇。LED 产品在高校节能减排中的作用(1节能减排对维持我国经济可持续高速发展具有重要战略意义加快建设资源节约型、 环境友好型社会, 是党中央、 国务院在新形势下做出 的重大战略决策, 建设节约型校园是教育系统落实这一战略决策的重要举措。 高 等学校是培养人才和促进科技进步的主要阵地, 深入开展高等学校节约型校园建 设工作, 不仅可以促进学校本身的能源资源节约, 降低办学成本, 在社会起到示 范和带动作用,还有利于促使广大学生树立节能环保意识,掌握节能环保技能, 对我国经济和社会发展产

11、生深远影响。根据教育部和建设部联合下发的“建科 200890号”文件精神,要求各学校在“十一五”期间总体节能目标是:实现 已有用能项目人均用能在 2005年所耗能量的基础上降低 15%。因此各学校要完 成此项工作的任务非常艰巨。(2高校能源使用成本惊人我校在教育部直属高校中算是比较小的学校之一, 但我校每年所用电费都达 到上千万, 2006年所用电费为 1209万元, 2007年所用电费为 1140万元。如果 照明用电占总电量按 22%估算, 那么我校仅仅用于照明, 2006年为 266万元, 2007年为 251万元,能源使用成本惊人。(3传统日光灯维修成本惊人据我校水电维修中心统计,从 2

12、007年 8月 2008年 8月一年时间内,我校 教学区共维修和更换日光灯 9968条, 学生宿舍区共维修和更换日光灯 15030条。 如果把由此产生的设备故障成本、 人工维护成本、 产品产出成本、 时间效率成本、 设备更新成本、 系统增容成本等诸多间接的成本支出都算在内, 可以看出传统日 光灯的使用成本非常惊人。(4国家设计标准与现实使用的矛盾国家建筑照明设计标准 GB500034 2004中已经明确指出,在新设计建 筑中必须使用节能灯具, 否则节能审查不予通过。 但各学校节约能源的措施之一 就是在公共走廊照明位置设置声控开关, 通过声音控制灯具的开关。 由于普通荧 光节能灯不适合这种高频率

13、的开关, 因此通常声控照明都是使用不节能的普通白 炽灯。 于是这里就出现了一个悖论, 建筑物设计时指定用节能灯, 但安装后各学 校为适应声控开关又改造为普通白炽灯。从以上几点可以看出, 无论是从国家战略高度, 还是从实际使用中的问题来 看,都需要有一种新型的灯具来代替广泛使用的普通白炽灯和日光灯,而 LED 灯具正好是这样一个替代品。(5白光 LED 日光灯代替荧光日光灯节能分析北京市节能环保中心曾经作过一个检测,将同样数量的普通荧光日光灯和 LED 日光灯进行对比试验,结论是:在同等条件下 LED 日光灯比荧光日光灯,电 功率下降 62.8%;北京交通大学也作过相类似的试验,在两个不同的教室

14、分别安 装 LED 日光灯和荧光日光灯, 在照度和使用时间相同的条件下, 用电表纪录这两 个教室在一段时间内的用电量, 结果发现每支 LED 日光灯比普通荧光日光灯每天 可以节约 0.4度电。虽然 0.4度电并不大,但如果按照一所学校有 10000支日光灯计算,若用 LED 日光灯替换荧光日光灯,则对比数据经济分析如下: 普通荧光日光灯管一次性购置费为:20万元20元 /套×10000套 =20万元(含灯管、镇流器、起辉器费用 LED日光管一次性购置费用为:248万元248元 /支×10000支 =248万元 普通荧光日光灯管年维修费用:28万元其中:年损耗率的更换量费用为

15、:20元 /支×10000支×20%=4万元, 年人工维修费用为:2元 /月×10000支×12个月 =24万元 LED日光管年节约电费约为:72万元10000支×0.4度×30天×12个月×0.5元 /度 =72万元 LED日光管比普通荧光日光灯管每年节约电费、人工维护费、更换费用 为:72万 +(28万 -7.44万 =92万通过以上数据对比可以看出, 如将普通荧光灯管更换为 LED 日光灯管。 按产 品保守估计 6年的使用寿命、 目前电费的市场价 0.5元 /度为基数来计算, 约 2.5年即可收回产品购置成本,后续 3.5年可节省综合费用约 322万元(92×3.5=322。如果电价提高,经济效益更为可观。结论光电子技术是 21世纪的尖端科技。 21世纪具有代表性的主导产业排序,第 一是光电子产业,其后是信息通信产业及健康和福利产业。 LED 不依靠灯丝发热 来发光,能量转化效率非常高,节能、环保和长寿命。理论上可以达到白炽灯 10%的能耗,相比荧光灯,