LED绿色照明在建筑照明中应用分析与研究

摘要：

随着全球社会飞速发展，能源短缺问题日益突出，迫使全世界各国纷纷立法，使用半导体节能光源，LED绿色照明出现了前所未有的广阔发展前景和巨大商机。同时欧美等发达国家相继制定了LED绿色照明产业规划，我国先后出台“绿色照明工程”、“国家半导体照明工程”和“半导体照明产业节能规划”，极大的加强对照明节能与环保的扶持力度。建筑作为一个国家或城市及地区的现代化发展的象征，往往成为消耗能源的大户，节能潜力巨大。照明能耗是建筑能耗的重要组成部分，约占总能耗30%左右。节能空间巨大，成为当前节能改造的重点方向之一。本文结合LED绿色照明的性能特点、LED光源与常用建筑照明光源优势分析、LED绿色照明产业的发展、LED绿色照明在建筑照明中的应用的关键技术等方面来对LED绿色照明在建筑照明中应用进行分析与研究。

关键词：LED绿色照明、照明节能与环保、建筑照明

中图分类号：TU113.6+6文献标识码： A 文章编号：

一、LED绿色照明性能特点

1、LED（Light Emitting Diode），发光二极管，简称LED，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。因其具有长寿命、利环保、高光效、低能耗、体积小、坚固耐用、安全性高等特点，所以被公认为21世纪的“绿色照明”，是当前全球最具发展前景的照明技术之一。

2、绿色照明是指通过科学的照明设计，采用光效高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品，改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。

3、LED绿色照明工程的基本性能特点是：节能、高效、舒适、安全、环保、寿命长久。而实现绿色照明工程就是要发展和推广高效、节能照明器具，节约照明用电，减少环境及光污染，建立一个优质高效、经济舒适、安全可靠、有益环境的照明系统。照明灯具中，白炽灯使用近一百年，但它的寿命短、能耗大，荧光灯虽然光效高，但它含汞而有害金属，污染环境。照明灯具正逐步走向节能、高效、环保、长寿命的LED照明灯具。

二、LED光源与传统常用建筑照明光源优势分析

LED是真正意义上的绿色照明， LED绿色照明在建筑物场的使用与传统灯具相比，在照明数量、照明质量、节能与安全性能方面都有较大优势：

1、光效高：LED光效目前即可达到100～120流明/瓦，超过大部分传统的光源的光效。对于高光效的荧光灯及高压钠灯，因LED定向性强，且可以通过二次配光控制，整灯光效高于于传统灯具，这是LED目前相对于传统照明光源最大的优势之一。

2、节能：LED耗电量低，比同等亮度及照明亮化效果的的普通

节能灯耗电减少约50%～80% 。据不完全统计全国718个城市中已经存在着的13723万盏照明灯具，如将这些照明灯具都规划改造成LED灯具，可想而知节能空间有多么巨大。

3、环保：无有害金属汞，是绿色环保光源。有效减少SO2、CO2等污染气体排放，根据国家发改委给出的相关数据统计得出：

每节约1度电，就相应节约了0.4千克标准煤，减少污染排放0.272千克碳粉尘、0.997千克二氧化碳(CO2)、0.03千克二氧化硫(SO2)、0.015千克氮氧化物(NOX)，节约1度电=减排0.997千克二氧化碳=减排0.272千克“碳”。

4、寿命长：LED是固态半导体光源，依靠半导体P-N结发光，

，不存在灯丝发光易烧、热沉积等缺点，使用寿命可达10万小时，是普通灯泡的5～10倍，LED灯具具备更长的质保期。

5、安全可靠：低电压直流驱动，驱动单颗LED的电压仅为2.5～3V,不易造成触电事故，即使损坏也不会产生电弧，防止火灾隐患。同时在相同截面积导线情况下所需电流更少，更有效减少因导线电流过大导致火灾事故发生。

6、免维护：LED灯具在寿命期内不需要任何维护，可以节省大量维护费用。在某些建筑照明中需要24小时点亮和维护更换不方便的场合具有很大优势。可实现与原有产品的直接更换，简单方便。

7、显色性高：LED显色指数高于Ra≥80，远高于传统光源的显色指数Ra≤70。一般情况下，照明灯光的显色指数应在80以上，才能使人较易分辨其颜色的真实。

8、眩光抑制比高：LED眩光抑制可以通过二次配光有效控制在《GB 50043-2004建筑照明设计标准》要求之内。

三、我国LED绿色照明产业发展

1、我国“绿色照明工程”的实施始于1996年。2003年，我国成立了国家半导体照明协调领导小组，启动了“国家半导体照明工程”。2007年8月，国家半导体照明工程研发及产业联盟标准化协调推进工作组正式成立。2008年1月，国家财政部、国家发展和改革委员会联合《高效照明产品推广财政补贴资金管理暂行办法》，确保实现“十一五”期间通过财政补贴方式全面推广高效节能照明产品，2009年．国家科技部公开了先后开展“十城万盏”照明工程工作的，广州、天津、上海、扬州、潍坊等21个城市将陆续开展半导体照明应用工程试点工作，计划到2010年在10～20个城市推广30万盏以上LED市政照明灯具，通过示范工程的实施，解决LED照明技术成本和规模化生产的系统集成问题，让城市照明走向节能时代。至今，我国LED绿色照明产业已初具规模，已经基本掌握了外延片和芯片生产技术。2013年，国家发改委等六部委联合了《半导体照明节能产业规划》，系统阐述了“十二五”期间中国LED行业的发展目标、主要任务、重点工程和扶持措施，明确了促进LED照明节能产业产值年均增长30%左右，2015年达到4500亿元，其中LED照明应用产品达到1800亿元。作为能耗大户，建筑行业能耗占全国能耗的比重一直呈现上升的趋势。据中国建筑设计研究院副总工程师张文才介绍，我国的建筑能耗与气候条件相近的国家相比要高出很多，在这其中，照明能耗所占比例又相当靠前。因此，LED绿色照明在建筑中的应用潜力是十分巨大的。

四、 LED绿色照明在建筑照明应用中的关键技术

从节能改造而言，照明因改造方便、技术可行、节能量较大以及对节能量易于评估等原因使其成为最为可行的改造方式之一，成为当前节能改造的重点方向之一。LED绿色照明作为建筑照明的主要发展方向，如何能在建筑领域中发挥更大的作用，本人认为可从以下几个方面着重考虑：

1、制定有关LED照明灯具设计标准、照明设计标准、检测方法、可靠性评价方法等相关标准规范。进一步在实践中完善LED照明的相关标准。

2、从LED光源及灯具本身的寻找突破口，解决LED绿色照明的发展瓶颈及关键技术。

2.1 LED封装技术：科学、合理的LED封装结构，是提高LED光源效率的技术关键。

2.2 LED散热技术：LED的封装散热问题已经成为制约大功率LED发展的关键性因素，采用高导热热材料和优化的散热结构是解决LED散热问题关键所在。

2.3二次配光技术：照明灯具主要光学参数有平均照度、照度均匀度和眩光控制等。应通过二次光学配光设计，设计符合配光要求的光学结构满足照明使用要求。

3、LED智能控制技术：将LED光源的特性与建筑智能化控制有效结合起来，研究LED绿色照明数字智能化控制方式。并通过对与各种传感器结合的控制方式以及适合于照明模式要求的最佳控制方式的研究，从智能控制的角度进一步减少照明能耗。现有的照明控制方式有单灯控制、多灯控制、楼宇自控系统控制和智能控制等很多种。

4、设计规划：建立整体建筑照明规划与不同功能区的照明需求相结合的设计规划流程与原则，通过合理的规划设计指导照明节能设计及改造，将照明节能有效的落实到位。

五、 结论

综上所述，作为能耗大户，建筑行业能耗占全国能耗的比重一直呈现上升的趋势。我国的建筑能耗与气候条件相近的国家相比要高出很多，在这其中，照明能耗所占比例又相当靠前。因此，LED绿色照明在建筑照明中的应用潜力是十分巨大的。本文通过对LED绿色照明的性能特点阐述、LED光源与常用建筑照明光源优势分析、LED绿色照明产业的发展、LED绿色照明在建筑照明中的应用的关键技术等方面的分析与研究，根据目前的技术和发展来看，LED绿色照明是解决建筑照明节能问题的最有效手段，同时也是解决能源危机问题的一支生力军。

参考文献

【1】《建筑照明设计标准》GB50034-2004【2】《半导体照明节能产业规划》

【3】《普通照明用LED和LED模块术语和定义》GB/T24826-2009

【4】《公共建筑照明节能设计标准》GB50189-2005

【5】《普通照明用LED模块性能要求》 GB/T24823-2009