目前，由于我國(guó)各地域人口分布不均勻造成節(jié)能減排的宣傳工作不夠深刻和全面，進(jìn)而能源的浪費(fèi)現(xiàn)象普遍存在，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)每年能源浪費(fèi)量足以維持我國(guó)1/3以上的工業(yè)部門運(yùn)行一年。若能能減少這一部分能源的浪費(fèi)，并輸送給西部將能緩解能源的突出問(wèn)題。我國(guó)人口眾多，在照明上浪費(fèi)的電能占浪費(fèi)能源的絕大多數(shù)的比重。所以解決能源浪費(fèi)的切入點(diǎn)從照明上入手能取得較大的成效。

1、各燈具發(fā)光原理

1.1白熾燈的發(fā)光原理

白熾燈是由發(fā)光用的金屬鎢絲與電源相接，同時(shí)為了防止鎢絲被空氣氧化而用玻璃器具將其隔離形成燈泡，在燈泡內(nèi)部一般將空氣抽出形成真空或者在其內(nèi)部充入惰性氣體。白熾燈的工作原理是將電能轉(zhuǎn)換成光能同時(shí)伴隨著熱能的釋放，工作過(guò)程是電能通過(guò)導(dǎo)線傳輸?shù)綗襞輧?nèi)部的鎢絲上，電能被轉(zhuǎn)換成熱能，將鎢絲加熱到非常高的溫度。在這個(gè)過(guò)程中由于溫度比較高就會(huì)激發(fā)鎢絲元素原子的核外電子，使得這些電子變得更加活躍向較高能量的外層躍遷，當(dāng)電子再次向內(nèi)層電子移動(dòng)時(shí)能量就會(huì)被釋放，釋放的形式主要是以光電子的形式釋放即光的形成。

1.2日光燈的發(fā)光原理

日光燈管實(shí)際上就是一根玻璃燈管，在燈光兩端安裝上燈絲，同時(shí)在內(nèi)壁涂有一層均勻的熒光粉，日光燈管內(nèi)充入少量的惰性氣體和水銀蒸汽，燈光兩端裝有由鎢絲制作而成的燈絲，燈絲表面涂有容易激發(fā)電子的氧化物。當(dāng)鎢絲上有電流流過(guò)時(shí)，燈絲受熱就會(huì)在燈管內(nèi)發(fā)射電子，隨著溫度的上升，水銀就會(huì)汽化蒸發(fā)。在這個(gè)過(guò)程中，只要在燈管兩端加上合適的電壓，日光燈管內(nèi)的惰性氣體就會(huì)出現(xiàn)電離的情況，進(jìn)而管內(nèi)的惰性氣體就有放電情況過(guò)渡到水銀蒸汽放電的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，管內(nèi)的氣體是可以導(dǎo)電，氣體導(dǎo)電時(shí)發(fā)出不可見的紫外線光，照射在管內(nèi)的熒光粉上時(shí)，產(chǎn)生可見光。

1.3普通節(jié)能燈的工作原理

普通型節(jié)能燈實(shí)際上就是日光燈的升級(jí)版燈具，它是一種緊湊型、自帶整流器的日光燈。工作原理是在燈亮?xí)r電流通過(guò)電子鎮(zhèn)流器給燈絲加熱，燈絲在兩端就會(huì)發(fā)射電子，電子處于活躍狀態(tài)會(huì)在管內(nèi)和惰性氣體相碰撞，這些惰性氣體進(jìn)過(guò)碰撞之后重新獲得能量進(jìn)而與汞原子碰撞，同理汞原子碰撞獲得能量后產(chǎn)生電離，電離產(chǎn)生的紫外線照射在熒光粉上，使得管壁內(nèi)部的熒光粉發(fā)出可見光。

1.4LED節(jié)能燈的工作原理

LED是英文lightemittingdiode（發(fā)光二極管）的縮寫，主要是由Ⅲ—Ⅳ族化合物制作而成，發(fā)光二極管的核心部分是由P型和N型半導(dǎo)體組成晶片的過(guò)渡層—PN結(jié)。所以，它具有P-N結(jié)的電壓電流特性即正向?qū)?、反向截止和擊穿特性。同時(shí)還具有一些獨(dú)特的性質(zhì)即在一定的條件下具有發(fā)光特性，發(fā)光的原理主要是在正向電壓情況下，電子由N區(qū)注入P區(qū)相反空穴由P區(qū)注入N區(qū)，在這個(gè)過(guò)程中注入的少數(shù)載流子會(huì)與多數(shù)載流子復(fù)合，復(fù)合時(shí)會(huì)將剩余的能量以光子的形式釋放出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)了將電能轉(zhuǎn)換為光能的過(guò)程。

2、各燈具的特點(diǎn)比較

2.1白熾燈的特點(diǎn)

1）白熾燈發(fā)光的同時(shí)伴隨著大量熱能的損失，消耗的電能較多，發(fā)光效率較低。2）由于工作時(shí)伴隨著大量的熱能產(chǎn)生，內(nèi)部燈絲的壽命比較短同時(shí)由于燈泡是玻璃制品在運(yùn)輸不方便容易破碎。3）白熾燈發(fā)出光的顏色比較單一，適用性不強(qiáng)，受電壓影響比較大。

2.2日關(guān)燈的特點(diǎn)

1）部件較多，任何一個(gè)部件不能夠正常工作時(shí)都會(huì)影響日光燈的工作情況，所以故障幾率大。2）日光燈的燈絲相比白熾燈，工作溫度更低，所以成本較大，但是壽命相對(duì)較長(zhǎng)。3）功率受到限制，不能做太大因此一般只能適用于一般家庭適用場(chǎng)合不大。4）日光燈發(fā)光是閃爍的會(huì)出現(xiàn)頻閃的現(xiàn)象，長(zhǎng)期處在這種環(huán)境下眼睛會(huì)出現(xiàn)疲勞，增大事故發(fā)生的可能。

2.3普通節(jié)能燈的特點(diǎn)

1）由于燈管內(nèi)部有汞，汞是一種具有劇毒的物質(zhì)，在生產(chǎn)過(guò)程和使用中容易產(chǎn)生汞污染。2）易碎品，在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中有一定的難度。3）綜合起來(lái)不省錢。

2.4LED節(jié)能燈的特點(diǎn)

1）LED發(fā)光過(guò)程中沒(méi)有產(chǎn)生額外的熱能，光電轉(zhuǎn)換效率理論上達(dá)到100%減少了傳統(tǒng)燈具發(fā)光過(guò)程中產(chǎn)熱環(huán)節(jié)因此節(jié)省了很大的電能。2）發(fā)光二極管可以工作在高速狀態(tài)下，普通的燈具如果頻繁的啟動(dòng)或關(guān)斷燈絲就會(huì)發(fā)黑很容易燒毀。3）二極管采用固態(tài)的封裝，對(duì)于安裝和運(yùn)輸都及其方便，工作壽命長(zhǎng)。

3、家用節(jié)能的驗(yàn)證

舉例：1.0m的普通日光燈與1.0mLED節(jié)能燈2年的消費(fèi)情況對(duì)比。

假若每天照明工作要進(jìn)行15小時(shí)，普通日光燈的使用壽命平均為2年，LED節(jié)能燈平均工作壽命為6年，經(jīng)過(guò)調(diào)查12W的LED節(jié)能燈光照強(qiáng)度與60W的普通日光燈相當(dāng)。電費(fèi)按照1元/千瓦時(shí)，每天使用50只。日光燈的成本為15元/只，LED節(jié)能燈100元/只。所以有以下對(duì)比。

3.1 一年后的電費(fèi)對(duì)比

1）普通日光燈：365*15*0.06*1*50=16425元。

2）LED節(jié)能燈：365*15*0.012*1*50=3285元。

3.2 兩年后的電費(fèi)對(duì)比

1）普通日光燈：16425*2=32850元。

2）LED節(jié)能燈：3285*2=6570元。

3.3使用維修費(fèi)

1）普通日光燈：300元。

2）LED節(jié)能燈：0元。

3.4總費(fèi)用對(duì)比

1）普通日光燈：32850+300+15*50=33900元。

2）LED節(jié)能燈：6570+100*50=11570元。

綜上對(duì)比分析：①不用一年的時(shí)間使用LED節(jié)能燈具代替普通日光燈就可以從節(jié)省的電能中回收成本；②2年后節(jié)省的電費(fèi)大約是2萬(wàn)元。

4、單片機(jī)控制的LED節(jié)能燈的實(shí)現(xiàn)

基于LED節(jié)能燈可以工作在高速狀態(tài)下，同時(shí)電流在達(dá)到一定范圍是亮度基本上沒(méi)有變化。根據(jù)這一特性可以用單片機(jī)產(chǎn)生PWM來(lái)控制LED的通斷，只要高低電平的時(shí)間足夠短，由于LED有亮變暗的過(guò)程需要一定時(shí)間，所以這樣光照的亮度基本上是不變化的，在這樣的情況下可以進(jìn)一步提高LED節(jié)能燈的節(jié)能效果。

LED節(jié)能燈是一種綠色節(jié)能環(huán)保、無(wú)污染的新一代照明器件，可以工作在惡劣的環(huán)境下而不影響照明狀態(tài)，顏色種類多樣可以滿足各種場(chǎng)所。政府大力推廣LED節(jié)能燈的使用以及出臺(tái)免費(fèi)使用的優(yōu)惠政策，增大宣傳力度、提高節(jié)能減排意識(shí)。