照明节能是一项系统工程，实施综合策略才能取得良好效果。改革开放三十年以来，我国的城乡建设和照明工业已经取得飞跃发展，经济实力大大增强；与此同时，能源需求快速增长和能源供应紧张的矛盾也日益突出，照明节能逐渐受到各方面重视。但是，在照明节能的观念上仍存在着重视提高光源的效能，忽视灯具和照明系统的全面质量和能效；重视照明器材的节能效果，而对推广应用和正确设计的研究薄弱；重视城市照明的建设，但是疏于管理等问题。

二十世纪七十年代初，因石油禁运引发了资本主义世界的能源危机，美、英等国曾采取降低照度标准的办法节约照明用电，结果造成工作效率下降和道路交通事故增加，证明这种片面的照明节能办法是行不通的。CIE为此发布了关于照明节能的七点建议，倡导在不降低照明质量的前提下实行全面的照明节能策略。1981年，我曾在北京照明学会第一次学术年会上发表“建筑照明节能的途径及潜力”一文，阐述这种观念，提出“照明节能要从产品、设计、管理三方面入手”，并具体分析了实现照明节能的六个有效途径。近三十年来，国内外的照明技术、照明应用的理念和环境发生了很大变化,但是我们仍可以沿着这些途径探索新时期照明节能的综合策略：

一、 研制并采用高光效的光源；

　　二、 研制并采用高效能的灯具；

　　三、 照明标准适度，灯光按需分配；

　　四、 适应节能要求的照明形式；

　　五、 充分利用自然光；

　　六、 加强照明节能的管理。

　　一、 光源

从照明节能的角度，淘汰普通白炽灯已是大势所趋。许多国家制定了淘汰白炽灯的时间表，今年9月欧盟国家已开始停售白炽灯。我国国家发改委也在今年7月与联合国开发计划署（UNDP）、全球环境基金（GEF）签订了“中国逐步淘汰白炽灯、加快推广节能灯”的合作项目。但是白炽灯温暖华丽的光色，使用方便和价格低廉的优点仍然令人怀恋。欧盟禁售白炽灯开始实施引起居民抢购白炽灯，欧洲的照明设计师也对淘汰白炽灯发出了不同的声音，认为“将白炽灯换成紧凑型荧光灯视觉环境质量将受到负面影响，而所节省的能源与目前日趋严重的全球变暖问题相比微不足道。”解决这个问题的办法将是找到更好的替代光源，高光效的卤钨灯和颜色质量优良的LED灯可能是未来的选择。

在室内照明方面，荧光灯仍是电光源的主角。直径38毫米的T12灯管已经逐渐被T8和T5灯管代替。直径只有16毫米的T5灯管与电子镇流器的组合光效达到100 lm/W以上，比T12灯管光效提高30%。同时也大大减少制造荧光灯的材料，降低运输成本。以1000只灯管的体积（不计灯角）做比较，T12灯管为1.361立方米（100%），T8灯管为0.637（47%），而T5灯管只有0.231立方米（17%）。

图1 T12, T8, T5荧光灯管的比较

　　此外，T5灯管的长度调整为1148毫米，使灯具长度减小到1200毫米以下，节省了灯具材料，也与600毫米的顶棚板材模数匹配，便于安装。

紧凑型荧光灯（CFL,俗称节能灯）是当前替代白炽灯的主要节能光源，在室内外照明，特别是住宅中获得广泛应用。内装电子镇流器，配有白炽灯灯头的一体化自镇流荧光灯使用非常方便。功率从5W到125W，光效65～70lm/W，显色指数达到80，平均寿命8000小时，目前是替代白炽灯的最佳光源。2008年全世界的紧凑型荧光灯年产量超过40亿支，其中85%是我国生产的。

无极荧光灯的生产近年在我国发展很快。作为节能光源，它的优势是60000小时的超长寿命，很适合高灯位和一般道路照明，可以大大节省维护费用。

HID灯值得注意的进展是陶瓷金卤灯的出现使金卤灯的稳定性大大提高，光色更加优美和多样化。配装可调光电子镇流器的小功率陶瓷金卤灯将是卤钨灯的有力竞争对手。飞利浦近年推出的中功率陶瓷金卤灯光效已达到123lm/W，寿命20000小时，颜色质量也有不凡的表现。

飞利浦公司正在欧洲和全球推广以白光的新一代陶瓷金卤灯Cosmo代替黄光的高压钠灯作路灯光源，不但节能，而且提高道路照明的可见度，并使沿街的景观焕然一新。这项计划也在我国上海、重庆实施。

图2 新一代陶瓷金卤灯（左315W）和现有的

陶瓷金卤灯（中、右400W）比较

7、建立SSL技术信息网—传播SSL的基础知识，交流SSL的技术发展信息。

此外，美国能源部还经常组织各类专题研讨会与照明设计师、生产厂商直接对话，了解他们的意见和要求。总之，美国能源部在SSL技术市场推广方面的做法既积极稳妥，又科学认真，值得我们学习。

有机发光二极管OLED也是固态照明的一支新秀，技术发展迅速。早期OLED主要用于手机和掌上电脑的显示，近年来才向照明领域发展。与LED那种发光面积极小、指向性很强的点光源相反，OLED是半透明薄膜状、表面亮度低（1000～4000cd/m2）的漫射面光源，光效可达100lm/W。它轻巧、安装使用灵活性大、不产生眩光、能够大幅度降低灯具成本等优点未来在照明应用上具有很强的竞争力。GE、PHILIPS等大型照明企业已宣布在2012年前后将把OLED推向市场。

二、灯具

一台灯具的功能品质主要表现在灯具对光的利用效益和照明质量两个方面。以往对灯具节能效果的评估指标是“灯具效率” （luminaire efficiency）《建筑照明设计标准》（GB 50034—2004）中对灯具效率的定义为“在相同的使用条件下，灯具发出的总光通量与灯具内所有光源发出的总光通量之比，也称灯具光输出比”。这里“相同的使用条件”说的比较笼统，除了白炽灯，气体放电灯和LED从灯具内取出后，很难创造在灯具内的工作温度条件，而气体放电灯和LED的发射光通量受环境和节点温度影响较大，再加上配套电器附件的差异，测量结果很难真实反映灯具在使用条件下的光利用效益。

1995年美国电气生产商协会（NEMA）发表了LE5号标准文件“确定荧光灯灯具效能值的方法”，旨在为政府部门和企业提供一个计算、规定荧光灯灯具 “能效” 尺度的统一和实用的方法。这一方法可用于所有灯与镇流器组合的照明系统，从而成为向照明工程和设计领域推广高效能灯具的一个工具。灯具效能值计算公式如下：

LER=(EFF×TLL×BF)/输入功率W　式中 LER—灯具效能值；EFF—灯具效率；TLL—灯的总流明数；BF—试验镇流器的镇流器因数

新一代LED灯具和替代灯包含芯片模组、控光器件、热管理装置、驱动电源、调光电路等，形成一个照明系统。比荧光灯灯具更为复杂。为了准确反映SSL照明器材的真实节能效果，美国能源部在SSL商业产品试验项目中采用了“效能efficacy”的概念，即以LED照明系统输出的总光通与其输入电功率之比（lm/W）作为衡量这一系统（灯或灯具）的能源效益指标，这是十分合理的。

灯具节能指标的这一转变提示我们，提高灯具的能源利用效益不但要注意控光系统的设计，照明系统所有元器件的效率和相互协调都很重要。新一代照明灯具的技术设计和制造比白炽灯时代复杂多了。

目前室内照明还是荧光灯当家的情况下，应用T5细管径高效荧光灯的突出问题是管壁亮度太高。T12灯管的亮度只有6000cd/m2左右，T8将近10000cd/m2，而T5灯的亮度则高达17000 cd/m2以上，因此一般直接光灯具容易造成眩光。这推动了办公空间等对照明质量要求高的场所选择反射式间接照明灯具，或灯管藏在灯具两侧，通过折光板将灯光向下投射的“背光照明”灯具。紧凑型荧光灯和无极灯发光面较大，在狭小的灯具空间里如何避免自身挡光以提高灯具光效，并且获得理想的配光是灯具设计需要解决的难题。

道路照明灯具截光型配光将成为主流。室外装饰路灯也应以下射光为主,日本灯具制造业协会规定其上射光通比不超过25%。这不单为了提高灯光的利用率，也相应减少对天空的光污染。

灯具形态和灯具特性密切相关。LED芯片发光面极小，光的指向性很强，节点温度很高，一台灯具中往往需要摆放若干光源，由于单颗芯片功率小，节点散热需要一定的面积，这对LED 灯具设计是一个挑战。目前商品LED灯具的体积和造型和传统灯具大体相同，缺乏创新。2004年纽约举办21世纪路灯国际设计竞赛，一等奖是以LED为光源的镰刀形灯具，造型前卫新颖；又巧妙地利用LED的指向性把光分布到很宽的区域，符合道路照明的技术要求，是一个创新的设计。今年3月已做出6套样灯，连同新设计的灯杆，安装在纽约市内街道上示范试用。

图5 纽约市21世纪LED示范试验路灯—2004年国际设计竞赛第一名

OLED本身就是一片发光的薄板或薄膜，容易加工成各种形状，因此大大节省制造灯具的成本。它发射柔和的光线，不会产生眩光，是未来室内一般照明极有竞争力的灯具。

图6 GE公司生产的大面积OLED板

三、照明标准

照明标准的高低首先要适应视觉功效的需要，同时也要受经济水平和能源的制约。七十年代我国只有《工业企业照明设计标准》TJ 34-79，九十年代进行修订并增加了《民用建筑照明设计标准》GBJ 133-90和《城市道路照明设计标准》CJJ 45-91。进入二十一世纪以来，随着我国城市建设飞速发展的需要和经济实力的增强，新修订和补充的照明标准日趋完善，并且基本上与国际接轨。新标准的特点是照度水平大幅度提高；照明质量要求更加全面，同时增加了节能和防止光污染的内容。在建筑照明和城市道路照明标准中还把照明功率密度限值规定为强制性条款，严格执行这一规定将会引导照明设计采用高效能的灯和灯具，节约可观的电力。

表3是我国照明标准中照度水平的变迁，照度水平呈迅速上升的趋势。表4是美国历年照明标准中照度的变化，可以看到波动较大，也反映他们节能理念的变化。

照明功率密度限值是规范照明节能要求的一项强制性标准；它也是一个动态标准，随着照明科技的进步，光源和灯具效能的提高，照明功率密度也会相应地紧缩。自1975年美国空调、制冷和供暖工程师学会与北美照明学会联合提出这一标准以来（ASHRAE/IES 90-75），已在1980、1989、1999、2001、2004和2007年进行多次修订，2001年以后打算每三年修订一次。美国能源部已决定2010年12月30起将以ASHRAE/IES 90.1-2004作为新的国家能源标准替代现行的90.1-1999。表5是基于建筑类型综合计算照明功率密度（建筑面积方法）90.1-2004与90.1-1999的差别。

重视自动调光控光也是照明节能标准的一个重要趋向。仅控制照明安装功率是不够的，还应在不需要照明的时间和地点把灯自动关掉或调暗，才能达到真正节电的目的。ASHRAE/IES 90.1-2004新增了教室、会议室和职员餐厅使用人走后30分钟要自动关灯的条款。美国绿色建筑领先的环境和能源设计等级评定方法（LEED）要求照明必须达到ASHRAE/IESNA 90.1-2004的相关规定，同时若有完善的个人或成组的调光控光设施，可以加分。

　　四、照明形式

随着城市、建筑和室内设计理念的不断更新和照明技术的进步，照明形式也日益丰富；不过单从节能技术角度来看，室内照明形式还没有发生重大的变化和革命性的创新。二十一世纪重视照明质量的趋势使照明设计更重视工作照明与环境照明的平衡，因此，能提高垂直面照度的间接照明同有智能化控制的作业/环境照明方式结合可能是一个很好的选择。将来如果OLED和白光LED能以寻常的价格进入市场，以任意形状的面光源漫射光一般照明和LED点光源重点照明相结合可能是理想的室内节能照明形式。

调光控光技术为一个空间创造多种照明场景，展现不同的照明形式，使灯光发挥其最佳效能；可以适时、适地、适人、适量地提供灯光，从而获得可观的节能效益。智能化调光控光技术的普及应用将对照明形式的革新和照明节能产生深远影响。

城市景观照明节能的一个趋势是尽量不用大功率投光灯远程照亮建筑立面，而改用小功率投光灯近距离照射，这样可以大大减少逸散光，有利于节能和环保，对建筑细部也能有更细致的表现。

近年来LED在城市景观照明中非常盛行，特别是在中国。由于LED的成本高，大都采用点和线的表现手法，借助LED天生的彩色光，五光十色，再加上动态控制，变光、变色，飞虹流彩非常热闹。奥运会、国庆活动中运用LED作灯光表演的成功和展现的魅力更促进了这种潮流。但是照明工作者应当清醒认识到，第一、城市景观照明是展现城市文化，为市民创造休闲环境的固定设施，不是光表演。到处都营造成灯红酒绿、花花世界，形成一种浮躁的社会心态，对于观赏的人会产生视觉疲劳，对于邻近的居民则是严重的光侵扰；第二、如果图便宜使用低劣的LED 器材，时间不久就断“线”，灭“点”，损坏的面目全非，对于城市夜景观反而是破坏；第三、不能因为LED节能，就无节制的滥用。例如，用LED为建筑物穿上“媒体表皮”的照明手法，好像很“时尚”，但它是不节能的。

五、天然采光

天然光对于人类身心健康的益处众所周知，但是天然光照明的节能效益国人研究的不多。图7是德国人推算的一间照度要求500 lx的办公室开窗面积大小（占外立面面积的百分比）对完全利用天然光照明，不用开灯的时间（占办公室年利用时间的百分比）的影响及对该办公室人工照明耗电量的影响（KWh/m2）。从图上可以看到，50%的开窗面积只能有30%的时间不用开灯，窗面积增加到65%，充分利用天然光和减少照明用电方面都达到最佳值。再扩大开窗面积则会导致夏季过热，增加空调负荷，于节能不利。

我国早在70年代就颁布了《工业企业采光设计标准》，1991年进行了修订，2001年更名为《建筑采光设计标准》GB/T 50033-2001。标准中规定了对工业和民用建筑天然采光的数量和质量要求及简易采光计算方法，但是没有在建筑设计和照明设计中得到认真实施执行。主要原因是对天然光对人身心健康和节约能源的意义认识不够；没有研究开发各种控光和导光的系统产品；自动补充天然光的灯光智能化控制技术也不普及。

为了增加和调节室内天然光，实践中已经有各式各样的控光装置。德国Wiesbaden市的一组办公楼南向采用自动调节的复式遮阳板，日光强烈时遮蔽大部分日光，阴天时则把天空光反射到室内，北向采用固定式反光板（图8）遮阳板的自动调节与室内供暖和制冷系统的控制连接，保证室内有舒适的温度，并且低能耗。

图7 开窗面积与完全利用天然光照明的时数%（a）及人工照明用电量(b)的关系

另一类增加室内天然光的方法是利用管式天然光导光系统，它可以把天然光输送到不能直接受天然光的空间。按照安装方式天然光导光系统可分为屋顶安装和立面安装两类；按装置的构造形式则可分成主动式和被动式。主动式管式天然光导光系统有追踪日光的定日镜，可以把日光和天空光都引入室内，但结构复杂，成本高，不容易普及。（图9）

被动式管式天然光导光系统结构简单，进光量大，主要是引进天空光，成本低。我国奥运会中心区地下车库和北京科技大学柔道馆运用被动式导光管采光效果很好，节能成效显著。奥运会中心区地下车库安装19套直径1.2米的国产导光管，夏季白天完全可以替代人工照明，全年可节电24472度。为我国推广导光系统取得了宝贵经验。

加拿大自然科学工程研究委员会和3M公司支持的一个双功能（采光/照明合一）水平导光管研究项目用装在窗上沿的定日镜收集光线汇集到水平导光管入口，经水平导光管的反射传输到10米远的进深。导光管断面为矩形，像荧光灯灯具一样，其左右与上面的内壁贴了3M公司生产的反射比大于0.98的多层光学薄膜；顶板置两根灯管，在天然光不足时自动打开补充天然光。天然光和灯光都通过导光管下口覆盖的光学照明薄膜传到室内。实验结果表明，在有日光的晴天，室内天然光明亮均匀，在房间深处也不需要开灯。见图10 。

图8a 南向有日照时天然光的控制

b 南向在阴天时天然光的控制

c 北向在阴天时天然光的控制

　　六、设计与管理

照明节能的策略既需要技术和产品的支持，也需要设计和管理的专长。设计是管理的依据和起点，管理是照明节能设计获得实效的保证。我主张照明设计人员上下左右都要沟通协调，上是业主、是设计对象，左右是各专业设计团队、特别是建筑师，下是照明管理维护人员，设计要为他们创造方便管理和维护的条件。

　　从设计角度实施照明节能要做好以下几点：

1、 牢固树立照明节能和环保的观念，并且结合设计项目坚持不懈地向业主宣传正确的照明节能的策略和方法，争取业主支持。

　　2、 尽早把照明纳入总体设计程序，优先考虑把天然采光作为初步照明设计的组成部分。

3、 详细调查视觉作业要求，通过改善可见度，把功能要求相近的作业集中，减少遮挡，增加反射光、减少吸收，以及减小眩光等措施，降低对照明的电力需求。

　　在城市景观照明规划设计中，详细调查了解当地的人文和自然资源，确定合理的、有价值的照明对象，避免千篇一律的普遍照明。

4、 选用高效能照明设备，在产品质量和价格权衡上达到最优。

　　5、 规定照明设备的能效和质量要求，使不恰当的更换不会降低预期的效果。

6、 采用智能照明控制，减少使用照明的时间和强度。采取用户乐于接受的照明控制方式，不让用户分心并方便使用。

　　7、 参与并监视照明设备的调试与验收。

良好的照明维护管理产生节能、环保和投资效益。在加强照明管理维护方面有以下建议：

1、 详细了解照明设计的意图和要求，熟悉照明设计图纸。

2、 制定照明设备的定期维护计划并严格执行。

3、 落实维护管理经费。

4、 举办技术培训，人人了解照明器材的技术性能，掌握安装维修方法。

5、 逐步建设智能化照明监控设备和系统。

七、结语

照明节能是一项系统工程，除了以上技术层面的各项策略外，政策和体制方面的保证非常重要。例如，制定照明节能的奖惩办法，使实施照明节能成效显著的城市、企业、单位受益；建立对照明设计“单位功率密度”国家强制标准的审核制度，避免其流于形式；规定城市照明规划审批的法律程序，使城市照明建设在立法的高度上运行，克服某些首长“权力审美”，“一言堂”的不正常现象等等。目前政府已有向居民补贴销售节能灯等推进照明节能的政策实施，相信随着国家体制改革深入和节能政策的逐步完善，加上照明技术不断进步的配合，我国的照明节能一定会加速成长，取得更大的成效。

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14、袁宗南，张昕，詹庆旋. 基于光导传输技术的主动式管式天然光导光系统应用研究综述. 照明工程学报. 2009（2），13-19.

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17、NYC Department of Design & Construction(DDC). Manual for Quality, Energy Efficient Lighting. 2006.

新世纪兴起的发光二极管（LED）照明光源在我国室外照明领域已有广泛应用，并且正在大力推广，主要是彩灯装饰和路灯。国外更加专注白光LED在室内照明应用的潜力。LED 是新一代固体光源，具有光效高、寿命长、比气体放电灯更环保的前景优势，技术发展很快。但是，应用LED的固态照明（SSL）是一项新兴技术，还有许多阻碍市场接受的问题需要解决，主要是产品的不一致性和不确定性，没有建立统一的产品规格和标准以及价格过高。

美国在LED的上游技术发展方面处于世界领先位置，同时也十分重视下游技术和LED的应用推广。SSL的应用推广工作由有权威的能源部统筹实施，包括：

1、SSL的质量倡导（Advocates）—由能源部和“下一代照明产业联盟”（NGLIA）联合主办的志愿保证项目，旨在向市场推出高质量的SSL产品，提高市场对SSL产品质量的可信度。提出申请的产品必须按照IESNA LM-79-2008的测试标准提供灯具效能（lm/W）、光输出（lm）、输入电功率（W）、相关色温（CCT）及显色指数（CRI）5項性能指标，获准者可在产品上贴“Lighting Facts”标签。

图3 SSL质量保证产品标签

2、DOE固态照明商业产品试验项目（CALiPER）—能源部主持的LED产品性能检测，样本来自市场或产品库。自2006年底至2009年7月已经举办8轮，检测结果向社会公布，反映室内外用的LED替代灯和各类LED灯具的实用技术水平和发展趋势。图4说明LED的性能在逐年提高，但是同一类产品性能的差距仍然很大。

3、“能源之星”SSL灯具评选—自2008年9月30日开始申报。对入选产品提出了很高的要求（见参考文献5）。

　4、制定标准— 配合ANSI、UL、IESNA等部门编制LED产品的相关标准。

已完成4項，在编的4項。

5、SSL应用示范项目“Gateway”— 包括各类商业和住宅室内一般照明和室外道路、停车场的照明。有统一的申请程序和报告要求，其结果在DOE网站公布。

6、举办SSL产品和设计奖— 有三项：1）政府“L奖”，要求极其严格。例如，60W白炽灯的替代灯要求输入功率<10W, 光通量>900lm,寿命>25000h, 显色指数>90；PAR38的替代灯的光效则要达到123lm/W。

2）“Lighting for Tomorrow”设计竞赛，与照明工业行业协会联合举办，2006年开始有SSL项目。

3）“Next Generation Luminaires”设计竞赛，与北美照明学会、国际照明设计师协会联合举办，2008年3月启动，已举办过一次。