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傳統燈具與LED燈照明性能比對分析報告
發布日期:2013/11/3 點擊數:1545新聞來源:
本文的結論及觀測結果源自于一個照明示范項目,這個項目屬于美國能源部(DOE)GATEWAY示范工程。本文闡述了,在美國俄勒岡州波特蘭博納維爾電力總部(BPA)大廳內固態照明(SSL)展覽的過程與結果。BPA是美國西北部聯邦電力營銷機構,這次被作為重要的角色來證明高效LED的改造方案不僅能夠降低他們客戶的用電量,而且可以作為傳統照明產品的有力替代者,比如說用于BPA大廳里歷史藝術品的照明。

  在2001年,BPA將藝術品投射燈的替換作為一項能源工程,用15W和23W的緊湊型熒光燈(CFL)替代PAR38鹵素燈。GATEWAY展示比較了科銳PAR3812WLED燈與兩類CFL的光學性能,比如光強,功率,能耗,壽命等。盡管CFL比科銳PAR3812WLED發出更多的光,但LED光分布比較窄,減少藝術品上方墻面的光強,能夠將光線聚集在藝術作品上。并且,相對于23WPAR38和15WR30CFL來說,LED可增加藝術品與墻體之間的垂直照明對比度。

  GATEWAY項目目標包括改進大廳藝術品的可見度、展示作品的照明質量,以及新型LED替換燈的燈具外觀。同時BPA也關注這項新技術的能耗和成本節省潛力,并且與太平洋西北國家實驗室(PNNL)合作,對燈具改型前后的照明性能進行報告分析。

  一、LED燈與CFL展示效果的對比

  表一是CFLs與LED燈之間的特性比較。兩種不同型號CFL的燈被安裝在大廳的不同位置。兩款熒光燈的發散角均在110°以上,而科銳LED只有18°。LED產品中心光束的光密度明顯要比熒光燈高出許多,熒光燈為300左右,而LED達到了4465,這使得LED燈具可以將更多的光集中在局部區域。

  CFL的光譜在長波長紅色范圍內較弱,相對于鹵素燈或LED燈來說,它看上去偏向于黃綠色。科銳LED能夠提供更好的發光質量,并且和鹵素白熾燈光譜一樣,具有高的顯色指數。顯色指數方面,兩款CFL的顯示指數都是82,二科銳LED則達到93,因為科銳LED燈在長波長紅色光譜區域會有更多的能量分布。

  三款燈在功率和光效上都比較類似,所以科銳LED應用的亮點并不是在節能和高亮度上。事實上,科銳LED的全部流明輸出只比23W緊密型熒光燈的一半多一點。它的優勢在于能夠將光束集中在很小的圓錐體內,特別適用于局部照明。科銳LED燈在大角度區域會發射較少的光。

  當考慮到應用于局部照明來比較燈具的話,燈具的中心光束坎德拉值和全光譜分布要比單純的光通量或光效重要得多。

  總之,科銳LED燈能夠增加藝術品與周邊墻體的對比度,使藝術品的色彩看上去更加鮮明。表二簡要說明了不同燈具造成的不同光照情況。在藝術品的上方墻面,相對于23W熒光燈來說,科銳LED的平均垂直照度降低了,因為它將更多的光照集中在藝術品表面。從對比度上能夠分析得到,CFL只有0.5,而LED燈地對比度則達到了1.9,這大大增強了藝術品的照明效果。

  二、各燈具費用對比分析

  LED新型燈的具有更高的購買費用,但是這些超額費用理論上會與它更低的耗電量和維護費用相抵消。

  在這個燈具改型工程中,LED替換燈全部工作在自動控制電路上,每天工作12小時,一周5天,每年共52周(3120小時/年)。LEDPAR38公布的有效壽命是50000小時,按照以上使用,折合是16年。兩款熒光燈的平均壽命是8000小時,折合2年又6個月。

  在美國,不同的州或不同的地域商業用電價格都有很大的差距。2011年4月份美國給出的平均零售電價大約0.1$/KWh,電價的幅度從夏威夷最高的0.284$/KWh到猶他最低的0.0695$/KWh。總體來說,LED產品在經濟上能夠承受那些高電費地區,因為它們所帶來的能耗節約足以補償它們本身高昂的銷售價格。

  博納維爾電力局CFLR30燈的每年重置費用大概是424.69$,CFLPar38是537.26$,其中包括勞動力成本。而在相同情況下,LED新型燈每年重置花費大約275.56$。但是LED燈在16年的生命周期里不會損壞或需要維護。

  三、選用燈具經驗總結

  對于局部照明來說,不僅僅需要比較產品的光通量和功率,更需要側重衡量其光分布特性。在博納維爾電力總部大廳投射燈的使用中,相比于PAR38鹵素燈,熒光燈很大程度上降低了電能的損耗,但是光分布效果卻未能達標。LED燈卻很好的解決了這一問題,因為其有很小的光發散角,使得藝術品本身的照明效果要比周邊墻體好得多。在考慮選用燈具時,如發射角及中心發射光密度等因素,都應和光通量、功率一起作為考查指標。

  LED替代燈相對于其他高效光源(如CFL),可能算不上體現其價值較快的燈具,但這并不是替換的關鍵所在。經濟回報率只是部分取決于現任系統和替換系統之間的不同功率。雖然熒光燈已經很節能省電,但LED需要更長的時間來體現其經濟價值。CFL不能把光源聚焦在藝術品上,說明它不適合這種應用。

  相比于熒光燈,LED燈可以提高顏色質量和功率效率。購買產品時,檢查LED產品的技術指標(如CCT、CRI等)來保證產品適合該應用的基本要求。但是顏色指標有時想人眼看到的信息一樣,并不能有效傳達照亮后的顏色質量。因此就需要一個實體模型來具體分析評價。

  單純的顏色和光束指標并不全面,并不能預見燈具安裝后的實際效果。因此,大量采購替代燈之前,多看一些燈具安裝后的實際效果非常重要。


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