羅 杰

中機中聯(lián)工程有限公司

LED燈具與傳統(tǒng)燈具的比較分析

羅 杰

中機中聯(lián)工程有限公司

隨著中國經(jīng)濟實力的不斷上升、國民經(jīng)濟收入水平持續(xù)提高，燈具消費已經(jīng)成為衡量社會現(xiàn)代化的重要標(biāo)準(zhǔn)。尤其在“十三五”期間我國不斷推進(jìn)城市化進(jìn)程，LED燈具由于具有節(jié)能和環(huán)保的雙重優(yōu)勢倍受青睞。然而，相對傳統(tǒng)燈具雖然存在較為明顯的優(yōu)勢，但同時也存在一些發(fā)展瓶頸。本文中筆者通過LED和傳統(tǒng)燈具的比較分析，對其綜合效能進(jìn)行簡單的歸納，以供廣大讀者參考。

LED；日光燈；高壓鈉燈；功能燈具；綜合效能

1 引言

LED燈具相對傳統(tǒng)燈具產(chǎn)品而言具有高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保等優(yōu)勢，在我國“十三五”大力提倡節(jié)能減排和生態(tài)文明建設(shè)的背景下，LED燈具存在著廣泛的市場空間。目前，我國正在不斷增加對LED產(chǎn)業(yè)的投資，同時具有龐大國內(nèi)消費市場的優(yōu)勢，因此應(yīng)該加快核心技術(shù)研發(fā)，并擴大LED產(chǎn)業(yè)外延和相關(guān)產(chǎn)品領(lǐng)域，并以產(chǎn)品功能細(xì)分來持續(xù)開拓市場。

2 LED燈具的優(yōu)勢概述

LED即“發(fā)光二極管”，以該項技術(shù)生產(chǎn)的燈具通常為“LED燈具”，它在設(shè)計和工作原理上與傳統(tǒng)燈具有很大的差異，從自身結(jié)構(gòu)角度分析，LED燈具的關(guān)鍵部分是電致發(fā)光類半導(dǎo)體材料芯片，將其固定在燈具造型支架的內(nèi)部后，使用環(huán)氧樹脂膠密封，最后安裝燈具的外殼裝置。相對于傳統(tǒng)燈具的獨立照明工作系統(tǒng)而言，LED燈具內(nèi)部的光源部分很小，容易固定和查處，且具有很好的穩(wěn)定性。

基于“十三五”全面建設(shè)小康社會的要求，我國已經(jīng)成為世界上LED燈具最大潛力的市場，照明在城市化建設(shè)、新農(nóng)村建設(shè)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。選擇LED燈具代替?zhèn)鹘y(tǒng)燈具最主要的原因在于它的性能優(yōu)勢，概括地說主要包括一下幾個方面。

第一，節(jié)能環(huán)保?，F(xiàn)代化社會離不開電力資源的支撐，其中照明是最基本、最普遍但又最重要的一種用途。盡管照明用電相對工業(yè)生產(chǎn)用電相比份額較低，但從全社會節(jié)能環(huán)保角度來說，依然是一筆較大的電力資源消耗，數(shù)據(jù)顯示，我國照明用電約占全國電量的13%左右，而我國超過60%的電力來源于火力發(fā)電廠，每降低1個百分點的電力消耗，就意味著節(jié)約上萬噸的煤炭，不僅有利于資源節(jié)約，還可以有效地控制環(huán)境污染。LED燈具特殊的發(fā)光原理在保持照明水平的情況下，對電力資源的消耗極低。同時，LED燈具在制造工藝中不含鉛、水銀燈元素，是典型的“綠色照明”用具。

第二，高效轉(zhuǎn)換。以常見的白熾燈為例，其發(fā)光率僅僅在15%左右，大量的寶貴電能轉(zhuǎn)化為熱量被浪費掉，而LED燈具的發(fā)光率高達(dá)90%以上，同等亮度下的單位耗能更低。

第三，清靜舒適。傳統(tǒng)白熾燈、日光燈等在使用過程中會產(chǎn)生大量的電流噪音，LED直接將電能轉(zhuǎn)化為光能，能夠為提供一個更清凈的照明環(huán)境。同時，傳統(tǒng)燈具采用的是交流電作用，由此會產(chǎn)生較強烈的頻閃（100-120T/S），容易造成視覺上的不適，而LED燈具則實現(xiàn)了交流電向直流電的轉(zhuǎn)化，不會出現(xiàn)閃爍、光差等現(xiàn)象，尤其適合在精密儀器空間、科研場所、圖書館、辦公環(huán)境中使用。

第四，照明優(yōu)良。傳統(tǒng)燈具會產(chǎn)生較強的紫外線，在室外空間中會吸引大量的蚊蟲，LED則是發(fā)光二極管的作用機制，不會產(chǎn)生紫外線，從而提供更加優(yōu)良的照明效果。

第五，壽命延長。傳統(tǒng)燈具對于電壓、電流較為敏感，任何的異常都會在照明功能上反應(yīng)出來，如白熾燈電壓低的情況下燈絲發(fā)紅、燈光變黃，日光燈忽明忽暗、接觸不良等，影響照明體驗。這是由于傳統(tǒng)燈具對于電壓有最小工作值的要求，而LED燈具在一定范圍內(nèi)均可以持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)光，并且靈活地調(diào)整燈光亮度，這也是LED燈光壽命較長的原因之一；相對于傳統(tǒng)日光燈而言，LED燈的理論工作壽命可以達(dá)到10萬小時，是日光燈的10倍，有效地保障了無故障運行周期。

第六，堅固耐用。相對于傳統(tǒng)燈具來說，LED燈具在設(shè)計上不存在孤立的發(fā)光環(huán)境，如燈管、燈罩等，晶片及電路都通過環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封，即便在沒有燈具外部保護(hù)的情況下依然相對穩(wěn)定，碰撞之后也不會輕易的損壞。

3 LED燈具與傳統(tǒng)燈具的應(yīng)用對比

3.1 LED燈具與日光燈對比

日光燈即傳統(tǒng)型熒光燈，俗稱“電棒”，根據(jù)其材料來說又可以稱之為“低壓汞燈”，其燈具設(shè)計過程中在燈管內(nèi)部加入了未來能夠的水銀蒸汽、氬氣，在兩端個存在一個燈絲，燈管內(nèi)部均勻地加入了熒光粉。在使用的過程中需要氣體導(dǎo)電產(chǎn)生紫外線，并在熒光粉的作用下發(fā)出白藍(lán)的光源；結(jié)合以上描述可以清晰的發(fā)現(xiàn)，日光燈不僅在制作工藝上復(fù)雜，并且它所用的材料也并不環(huán)保，氬氣、水銀蒸氣均有毒性，一旦泄露在空氣中會造成中毒反應(yīng)，并且燈管外殼采取的是玻璃材質(zhì)，較容易破碎難以保障使用中的安全，此外，最大的問題在于日光燈的照明系統(tǒng)和啟動系統(tǒng)并不是一體化的，其啟動過程中需要整流器、啟輝器，這就增加了制造成本，且降低了照明的穩(wěn)定性。

對比而言，LED燈具的外殼是PC材質(zhì)或高壓鋁壓鑄型管材，或者樹脂材質(zhì)乳白色燈罩，其堅固性具有較大的保障。在光源上選擇發(fā)光二極管，內(nèi)部沒有任何的填充物，也不需要任何的啟動裝置，材料節(jié)約、工作機理簡單、節(jié)能環(huán)保、高效無毒。

3.2 LED燈具與高壓鈉燈對比

相對室內(nèi)照明而言，室外照明在城市化發(fā)展中的比例越來越高，并且在光源強度要求上也不屬于一個等級。傳統(tǒng)燈具在戶外應(yīng)用中為了滿足照明需求，通常會選擇大功率、多數(shù)量的方式，這無疑會造成巨大的電力浪費。以傳統(tǒng)路燈使用的高壓鈉燈為例，其工作原理也相對復(fù)雜，通電之后電弧關(guān)的兩端會產(chǎn)生高壓電弧，隨著溫度的升高，燈具內(nèi)的水銀、鈉會轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，陰極所產(chǎn)生的電子向陽極運動，通過撞擊放電物質(zhì)使其獲得能量并產(chǎn)生電離效應(yīng)，隨后由“激發(fā)態(tài)”回歸到“基態(tài)”，如此反復(fù)循環(huán)作用以維持光源的持續(xù)作用。

高壓鈉燈在照明效果上并不弱于LED燈具，但這需要付出極大的電力消耗代價，并且使用的過程中極容易損壞，壽命一般為12000小時，持續(xù)照明能力較差，特別是在灰塵、潮濕環(huán)境中容易損壞，并不適合大規(guī)模的應(yīng)用。同等規(guī)模照明效應(yīng)的LED燈具耗能僅為高壓鈉燈的十分之一，并且通過固態(tài)封裝的模式便于安裝、運輸和維護(hù)，不用擔(dān)心汞蒸氣、鈉蒸汽泄漏的問題。

3.3 LED燈具與功能性燈具對比

燈具除了室內(nèi)、室外的照明作用之外，還有一類較為特殊的“功能性燈具”，其主要用途是達(dá)到各種視覺效果，如舞臺燈光、演播室燈光、娛樂場所燈光等，光源本質(zhì)上并沒有區(qū)別，但通過燈具的材料和設(shè)計，實現(xiàn)符合環(huán)境需求的燈光效果，或溫馨淡雅、或五光十色，以此來烘托不同的氛圍。

隨著我國人民群眾精神文化消費需求的增加，舞臺、演播室、娛樂室等逐漸增加，LED燈具與傳統(tǒng)的功能性燈具相比，也表現(xiàn)出自身較強的優(yōu)勢。例如，傳統(tǒng)的室內(nèi)功能性燈具包括聚光燈、三基色柔光燈、反射柔光燈、搖頭燈等，不能否認(rèn)傳統(tǒng)燈具的優(yōu)勢，但從技術(shù)和性能優(yōu)勢上判斷，LED完全具有取代價值。

例如，早期的金屬鹵化物燈雖然具有較好的立體感、色性好，但長時間使用會轉(zhuǎn)化較多的熱量，影響使用者的體驗，并且對演員或主持人等舞臺主體產(chǎn)生刺眼的感受，并且使用中會出現(xiàn)較明顯的交流電噪音；三基色柔光燈的光線柔和、熱量轉(zhuǎn)化低，但在任務(wù)輪廓顯示上很不清楚，舞臺效果不理想。

LED燈具在功能性要求上是很明顯的，它不存在噪音的問題，也不需要專門設(shè)置調(diào)光系統(tǒng)，其色溫變化相對穩(wěn)定，即便大幅度調(diào)節(jié)也不會影響色調(diào)；此外，LED燈是典型的冷光源，所產(chǎn)生的熱量很低，對電壓的要求也不高，必要的時候可通過儲電系統(tǒng)實現(xiàn)照明。

3.4 LED燈具存在的應(yīng)用瓶頸

前文中雖然大量的闡明了LED燈具的優(yōu)勢，但這不意味著它完全完美，任何一種產(chǎn)品都存在瑕疵和不足。其實，不難發(fā)現(xiàn)LED燈具所具有的主要是技術(shù)，它通過對發(fā)光二極管技術(shù)的有效開發(fā)和利用，從而開發(fā)出與傳統(tǒng)燈具工作原理完全不同的“光源”，本質(zhì)上，LED燈具在設(shè)計構(gòu)造上已經(jīng)不僅僅是需要“電”的產(chǎn)品，而是一種“電子燈具”產(chǎn)品，這保障了它節(jié)能、環(huán)保、低耗能、高轉(zhuǎn)化、堅固耐用、壽命較長的優(yōu)點。

但LED燈具的缺陷也恰恰來源于此，這些優(yōu)勢意味著它的制造成本很高，并且有70%的成本來源于材料，目前LED燈具在國內(nèi)存在較大的優(yōu)惠補貼政策，這是它得以開拓市場的主要原因；此外，從功能上說，LED的出光角度的不可以調(diào)整的，也就是說它不能實現(xiàn)聚焦、散焦，顏色方面識別RGB，對CMYK的混合色應(yīng)用有限，這導(dǎo)致LED大多數(shù)情況下只能用來發(fā)揮照明效果，而在功能性燈具領(lǐng)域的應(yīng)用存在很大限制，只能通過多變的造型來彌補；此外，安裝和更換也相對麻煩，往往要專業(yè)人士操作。

4 結(jié)束語

時代的發(fā)展不斷推動科技產(chǎn)品的商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化，最終實現(xiàn)廣泛應(yīng)用，造福于人類。LED燈具是一個未來的發(fā)展方向，尤其從節(jié)能環(huán)保層面上說，它就有取代傳統(tǒng)燈具的重大價值。我國作為世界上LED燈具的最大消費國，在深化挖掘市場的同時，還應(yīng)該加強核心技術(shù)研發(fā)和自主知識產(chǎn)權(quán)建設(shè)。

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