趙建平（中國建筑科學(xué)研究院，北京 100044）

1 LED產(chǎn)品市場應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

2008年LED產(chǎn)品在各主要應(yīng)用領(lǐng)域銷售額分布統(tǒng)計顯示：建筑景觀為我國LED最大的應(yīng)用領(lǐng)域，占總市場份額的28%；LED顯示屏與家電顯示為第二大應(yīng)用領(lǐng)域，占總市場份額的27%；手機、筆記本電腦等中小尺寸背光源為第三大應(yīng)用領(lǐng)域，占總市場份額的22%；交通信號燈、汽車燈、特種照明燈等各類應(yīng)用占有一定市場份額。

未來隨著上海2010年世博會、廣州亞運會等重大賽會的舉辦和籌備以及城市化進程加快，LED在景觀照明領(lǐng)域的應(yīng)用將進一步加大比重，LED顯示屏的市場應(yīng)用空間也不斷擴大。隨著LED的不斷成熟，手機、電腦等背光源、交通信號及指示燈、汽車照明以及手電筒、礦燈、防爆燈、航標(biāo)燈等特種照明，將成為重要的應(yīng)用市場，LED的應(yīng)用市場結(jié)構(gòu)也將產(chǎn)生較大的變化。根據(jù)國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟預(yù)計2010年，我國半導(dǎo)體照明市場總體規(guī)模將達到1000億元左右(具體數(shù)據(jù)預(yù)測如表1所示)，LED背光源市場規(guī)模將超過景觀裝飾照明，成為最大應(yīng)用領(lǐng)域，功能性及普通照明的市場規(guī)模也將快速增長。預(yù)計2010年到2015年的年均復(fù)合增長率可達到40%，2015年產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到5000億元以上。

表12010年我國半導(dǎo)體照明主要應(yīng)用市場預(yù)測

2 LED的性能與特點

1）耗能低（目前 ＜10 W）、外形尺寸?。篖ED作為固體發(fā)光器件，單顆功率低，目前應(yīng)用最為廣泛的均小于0.5W，功率型（單顆大于0.5W）的也都在0.5W～1.0W。加之LED在外形尺寸上的優(yōu)勢，其體積小、重量輕和厚度薄的特點大大拓展了其應(yīng)用空間，在背光源和顯示系統(tǒng)的應(yīng)用中游刃有余，在傳統(tǒng)照明領(lǐng)域也使燈具的設(shè)計更為靈活多樣、光線更加容易控制。

2）節(jié)能： LED自上世紀(jì)60年代誕生以來，以每10年亮度提高30倍，價格下降10倍的“海茲定律”快速發(fā)展。據(jù)報道，目前白光LED光效的實驗室數(shù)據(jù)已超過160lm/W，而進入商業(yè)領(lǐng)域的功率型白光LED也達到100lm/W。隨著關(guān)鍵技術(shù)的突破，未來功率型LED的光效仍具有很大的上升空間，最高有可能達到200lm/W。

3）色彩豐富逼真、圖形多變（動態(tài)全彩控制）：不同的芯片材料可以獲得不同的單色LED；而相同的芯片材料在不同的外延片部位生長出來的LED的光色也各不相同。只要芯片合金組分有細(xì)微的變化，就會造成LED的發(fā)光顏色有較大的改變。理論上可以在可見光范圍內(nèi)獲得各種單色光和白光的LED。

4）長壽命（理論10萬h，但目前很難做到）：具有固態(tài)結(jié)構(gòu)的LED不同于一般的熱輻射光源或氣體放電光源那樣具有易碎的泡殼和易斷的燈絲或支架，其結(jié)構(gòu)牢固，在使用期一般不會破裂或爆裂，具有安全的保障和很長的壽命。一般LED的壽命理論上可超過5萬h，與傳統(tǒng)光源相比相差一個數(shù)量等級，應(yīng)用在照明工程中可以大大降低維護費用。

5）抗震性能好： LED的結(jié)構(gòu)主要由PN結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)組成，是一種電致發(fā)光光源，其結(jié)構(gòu)特性決定了震動對其的影響比較小。

6）安全（低電壓）：LED是低壓器件，驅(qū)動單顆LED的電壓僅需2.5V～3V，驅(qū)動電流為幾10mA，不會造成觸電事故，因而比較安全，也適用于低電壓電源的場所，如汽車、火車等的車廂照明，并可與太陽能發(fā)電裝置配合使用。

7）環(huán)保（光源中不加汞）：LED照明器件不同于高強氣體放電燈，如熒光燈、熒光高壓汞燈等，內(nèi)壁涂有熒光涂層，包括熒光粉使用后的處理都對人和環(huán)境造成污染，而LED照明器件不加汞，因此污染減少。

8）響應(yīng)快：電致發(fā)光的原理賦予了LED只有幾ms的響應(yīng)時間，使LED能在瞬間達到全光通輸出，作為信號照明具有強大優(yōu)勢。結(jié)合其色彩多樣性，LED產(chǎn)品更便于實現(xiàn)色彩和亮度的控制，從而可以用到很多需要實現(xiàn)控制的領(lǐng)域中。

3 我國照明工程應(yīng)用的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

節(jié)約能源、保護環(huán)境、提高照明品質(zhì)是我們實施綠色照明的宗旨。節(jié)約能源的前提是要滿足人們正常的視覺需求，也就是要滿足照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求，不應(yīng)該一味的強調(diào)節(jié)能而降低照明的數(shù)量（照度）和質(zhì)量（眩光、照度均勻度、顏色、眩光等）的要求。我國工程建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)體系建立的比較完善，不同的照明場所都已經(jīng)制訂或正在制訂相應(yīng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（見本期《建筑電氣照明節(jié)能評價標(biāo)準(zhǔn)的研究》表1）。這些標(biāo)準(zhǔn)均是針對人們的視覺工作需求而制訂的，具有一定的科學(xué)性和可行性，并盡量與國際標(biāo)準(zhǔn)靠攏，具有一定的先進性。

4 照明的分類及LED的適用性

在我國的照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)不同的照明場所對照明的方式按其特點，進行了不同的分類（見表3）。

表3 照明的分類及LED的適用性標(biāo)準(zhǔn)

5 不同照明場所對照明裝置的要求

5.1 《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB500034-2004）

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的照明評價指標(biāo)包括：作業(yè)面或參考平面上的維持平均照度值、照度均勻度、統(tǒng)一眩光值（UGR）、照明光源的顯色指數(shù)（Ra）、相關(guān)色溫。

除去上述要求外，對照明裝置的其他要求：

燈具的遮光角的要求見表4。

表4 直接型燈具的遮光角

有視覺顯示終端的工作場所照明應(yīng)限制燈具中垂線以上等于和大于65°高度角的亮度。燈具在該角度上的平均亮度限值宜符合表5的規(guī)定。

表5 燈具平均亮度限值

2 對于特定使用場所，如敏感的屏幕或仰角可變的屏幕，表中亮度限值應(yīng)用在更低的燈具高度角（如55°）上。

室內(nèi)照明光源色表可按其相關(guān)色溫分為三組，相關(guān)色溫推薦值見表6：

5.2 《城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ45-2006）

城市道路照明評價指標(biāo)：機動車交通道路照明應(yīng)以路面平均亮度(或路面平均照度)、路面亮度總均勻度和縱向均勻度(或路面照度均勻度) 、眩光限制、環(huán)境比和誘導(dǎo)性為評價指標(biāo)（見表7）；人行道路照明應(yīng)以路面平均照度、路面最小照度和垂直照度為評價指標(biāo)。

除去上述要求外，對照明裝置的其他要求：

快速路、主干路必須采用截光型或半截光型燈具；次干路應(yīng)采用半截光型燈具；支路宜采用半截光型燈具。

截光型燈具：燈具的最大光強方向與燈具向下垂直軸夾角在0o～65°之間，90o角和80o角方向上的光強最大允許值分別為10cd/1000lm和30cd/1000lm的燈具。且不管光源光通量的大小，其在90°角方向上的光強最大值不得超過1000cd。

半截光型燈具：燈具的最大光強方向與燈具向下垂直軸夾角在0o～75o之間，90o角和80o角方向上的光強最大允許值分別為50cd/1000lm和100cd/1000lm的燈具。且不管光源光通量的大小，其在90o角方向上的光強最大值不得超過1000cd。

5.3 《城市夜景照明技術(shù)規(guī)范》（JGJ/T 163-2008）

城市夜景照明評價指標(biāo)：建筑物、構(gòu)筑物和其他景觀元素的照明評價指標(biāo)采取亮度或亮度與照度相結(jié)合的方式。步道和廣場等室外公共空間的照明評價指標(biāo)采用地面水平照度（簡稱地面照度）和距地面1.5m處半柱面照度。

廣告與標(biāo)識照明的評價：不同環(huán)境區(qū)域、不同面積的廣告與標(biāo)識照明的平均亮度最大允許值應(yīng)符合表8的規(guī)定；外投光廣告與標(biāo)識照明的照度均勻度U1（Emin/Emax）宜為0.6～0.8；廣告與標(biāo)識采用外投光照明時，應(yīng)控制投射范圍，散射到廣告與標(biāo)識外的溢散光不應(yīng)超過20%；應(yīng)限制廣告與標(biāo)識照明對周邊環(huán)境的光污染，并應(yīng)符合本規(guī)范第7.0.2條的規(guī)定。

表8 不同環(huán)境區(qū)域不同面積的廣告標(biāo)識照明平均亮度最大允許值（cd/m2）

光污染的限制應(yīng)符合下列規(guī)定：夜景照明設(shè)施在居住建筑窗戶外表面產(chǎn)生的垂直照度不應(yīng)大于表9的規(guī)定值；夜景照明燈具朝居室方向的發(fā)光強度不應(yīng)大于表10的規(guī)定值；城市道路的非道路照明設(shè)施對汽車駕駛員產(chǎn)生的眩光的閾值增量不應(yīng)大于15%；居住區(qū)和步行區(qū)的夜景照明設(shè)施應(yīng)避免對行人和非機動車人造成眩光。夜景照明燈具的眩光限制值應(yīng)滿足表11的規(guī)定；燈具的上射光通比的最大值不應(yīng)大于表12的規(guī)定值；夜景照明在建筑立面和標(biāo)識面產(chǎn)生的平均亮度不應(yīng)大于表13的規(guī)定值。

表9 居住建筑窗戶外表面的垂直照度最大允許值

照明技術(shù)參數(shù) 應(yīng)用條件 環(huán)境區(qū)域E1區(qū) E2區(qū) E3區(qū) E4區(qū)燈具發(fā)光強度I（cd） 熄燈時段前 2500 75001000025000熄燈時段 0* 500 10002500

表7 機動車交通道路照明標(biāo)準(zhǔn)值

表11 居住區(qū)和步行區(qū)夜景照明燈具的眩光限制值

表13 建筑立面和標(biāo)識面的平均亮度最大允許值

6 結(jié)論

綜上所述，LED具有節(jié)能、壽命長等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于背光照明、顯示照明以及景觀照明中，LED作為一種照明裝置應(yīng)用于普通照明時，也必須滿足照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對普通照明的要求。事實上大家往往只是過多的關(guān)注了LED節(jié)能、壽命長等特點，而忽視了普通照明在照明數(shù)量以及照明質(zhì)量方面的其他綜合要求，特別是LED的某些性能與特點，比如：光線集中、峰值光強高，在普通照明中就會變成弱項，因為光線集中、峰值光強解決不好就會帶來嚴(yán)重的眩光，傷害人們的視覺。因此，要使LED在普通照明中得到廣泛應(yīng)用，必須滿足照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對照明的對象提出的綜合的要求。滿足了照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的綜合要求，才能更好推動LED的發(fā)展。