李洪偉

摘要：據(jù)統(tǒng)計(jì)，地球每年為照明消耗的電量占所有電量消耗的五分之一，在環(huán)境問題日益嚴(yán)峻的今天，我們需要在盡量少消耗的情況下獲取足夠的照明，在滿足使用的前提下減少對環(huán)境的污染。LED作為一種能將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體器件，具有光效高、壽命長、啟動時(shí)間短、低壓安全等特點(diǎn)，成為未來綠色照明的主要解決手段。

關(guān)鍵詞：LED;建筑照明設(shè)計(jì);應(yīng)用

引言

LED作為一種新型光源，具有能耗低、光效高等特點(diǎn)，在照明行業(yè)已經(jīng)逐步替代傳統(tǒng)光源，隨著LED工藝的不斷升級，半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，LED在檢測儀器的應(yīng)用也越來越普遍，對LED光照度的檢測精度也有了更高的要求。

1 LED光源優(yōu)勢

1.1顯色效果高

LED光源顯色性在70以上，在高壓鈉燈顯色方面表現(xiàn)在20左右，同時(shí)LED光源接近自然光，與自然光接近的物質(zhì)，視覺接受能力越強(qiáng)，應(yīng)用LED光源，可以為人們提供舒適、安全的視覺環(huán)境。

1.2安全系數(shù)高

LED光源電壓在于24伏以下，這樣可以應(yīng)用于眾多場所，且安全性較高，照度效果好。LED光源雖然是固體冷光源，但是采用密閉材料環(huán)氧樹脂構(gòu)成，一般不會出現(xiàn)松動的情況，同時(shí)產(chǎn)生光衰積碳發(fā)熱的可能性較低。與傳統(tǒng)燈具相比LED光源燈具的壽命較長，一般可以維持在5萬小時(shí)之上。

1.3節(jié)能、環(huán)保

在節(jié)能環(huán)保為主題的時(shí)代背景下，LED光源與自然光非常接近，同時(shí)節(jié)能環(huán)保，應(yīng)用范圍廣，LED光源通過半導(dǎo)體芯片發(fā)光，使用的材料不含汞，所以在光源工作期間，不會產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì)，同時(shí)燈具材料可以循環(huán)利用，是一種節(jié)能型材料。

1.4組合能力強(qiáng)

LED燈光源顆粒較小，組合方式多樣，可以根據(jù)實(shí)際要求，應(yīng)用于不同型號的燈具中，應(yīng)用范圍較廣，LED燈具在橋梁、高架橋、城市建筑等方面都有較好的應(yīng)用，可以采用點(diǎn)線面結(jié)合的方式，提升光照效果。

2 LED照明燈具技術(shù)問題

首先就是LED燈具在設(shè)計(jì)中散熱結(jié)構(gòu)還需要優(yōu)化，LED發(fā)光效率與溫度是成反比的，因此其溫度越高那么發(fā)光效率越低，這也是LED照明燈具在當(dāng)下需要解決的主要難題。如果燈具出現(xiàn)散熱不良等狀況，就會加快整個(gè)燈具的老化，同時(shí)也會使其不穩(wěn)定。其次就是在LED照明燈具設(shè)計(jì)時(shí)驅(qū)動電源設(shè)計(jì)難度較大，需要對相關(guān)燈具進(jìn)行恒流供電。當(dāng)前對LED照明燈具驅(qū)動電源的主要設(shè)計(jì)方案是線性或者開關(guān)型穩(wěn)壓器結(jié)合特定的反饋電路。最后就是在LED燈具進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其外觀以及相應(yīng)的材料工藝還需要進(jìn)一步改善，有效的選擇材料可以優(yōu)化燈具的散熱系統(tǒng)，由于LED照明燈具的光源是單向性的，因此在選用材料時(shí)應(yīng)當(dāng)保證其功能，在此基礎(chǔ)之上來確保LED照明燈具的外觀。同時(shí)要在其中進(jìn)行二次光學(xué)設(shè)計(jì)，需要結(jié)合光源模組所散發(fā)出的光度、光通量大小、光強(qiáng)大小、光強(qiáng)分布等狀況來選擇合適的材料，要有效的將二次光學(xué)設(shè)計(jì)理念融入其中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)LED照明燈具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新。

3照度計(jì)算

在照明設(shè)計(jì)中，勢必要對建筑空間進(jìn)行照度計(jì)算，驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否符合規(guī)范要求。照明設(shè)計(jì)中平均照度的計(jì)算通常采用利用系數(shù)法。利用系數(shù)法考慮了由光源直接投射到工作面上的光通量和經(jīng)過室內(nèi)表面相互反射后再投射到工作面上的光通量。計(jì)算結(jié)果為工作平面上的平均照度。利用系數(shù)法適用于燈具均勻布置、墻和頂棚反射系數(shù)較高、空間無大型設(shè)備遮擋的室內(nèi)一般照明和燈具均勻布置的室外照明。該計(jì)算方法簡便，比較準(zhǔn)確。

（1）利用系數(shù)是指投射到工作面上的光通量與自光源發(fā)射出的光通量之比。用U表示，詳見式（1）。

式中，φ為光源的光通量，lm;φ1為自光源發(fā)射，最后投射到工作面上的光通量，lm。利用系數(shù)是燈具光強(qiáng)分布、燈具效率、房間形狀、室內(nèi)表面反射比的函數(shù)，計(jì)算比較復(fù)雜。為此，在各類設(shè)計(jì)手冊中常按一定條件編制燈具利用系數(shù)表供設(shè)計(jì)查詢使用。

（2）利用系數(shù)法計(jì)算平均照度的基本公式見式（2）、（3）。

式中，Eav為工作面上的平均照度，lx;φ為光源的光通量，lm;N為光源數(shù)量;U為利用系數(shù);A為工作面積，m2。K為燈具的維護(hù)系數(shù)，其值可查詢相關(guān)表格，室內(nèi)K一般取0.7。

根據(jù)公式（2）、（3）即可計(jì)算出，建筑空間內(nèi)的照度值。下面以建筑尺寸為5.2m×6.2m的標(biāo)準(zhǔn)辦公室，計(jì)算分別使用LED燈具與節(jié)能型熒光燈后，照度計(jì)算結(jié)果，詳見表2。

表2 LED燈具與節(jié)能型熒光燈照度對比

依據(jù)規(guī)范，辦公場所要求照度標(biāo)準(zhǔn)值300lx，功率密度值目標(biāo)值為8W/m2。從計(jì)算結(jié)果來看，選用LED燈具，耗電量少，照度值符合規(guī)范要求，更加經(jīng)濟(jì)、節(jié)能。

4 LED在建筑照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

目前，LED已廣泛應(yīng)用在走廊、樓梯、大廳、衛(wèi)生間、地下室等一系列公共場所，在這些場所，燈具一直處于開啟狀態(tài)非常的不節(jié)能，而如果采用感應(yīng)型燈具其頻繁的啟動又會大大減少熒光燈的壽命。LED燈具能夠完美的客服這些困難，得以取代傳統(tǒng)的白熾燈及熒光燈。下面以某學(xué)校正在進(jìn)行改造的教學(xué)樓為例，對LED等和傳統(tǒng)的熒光燈進(jìn)行一系列比較。

4.1走廊區(qū)域

公共走廊的特點(diǎn)是工作時(shí)間人員流動大，常規(guī)的做法是采用長明燈，但這勢必造成能源的浪費(fèi)，而采用感應(yīng)型熒光燈又會因?yàn)槠漕l繁的啟動大大減少使用壽命?？紤]到LED電源是恒流電源，不會在啟動時(shí)有大電流對其壽命進(jìn)行影響，且啟動速度快，在本項(xiàng)目的走廊區(qū)域，均選擇設(shè)置LED燈具。

4.2地下機(jī)房

很多地下車庫以及停車樓的照明光源基本是采用傳統(tǒng)的照明方式，不但耗電量大，損耗也大，且控制方式基本采用集中人工控制，但是由于地下車庫需要24小時(shí)不間斷照明，車庫照明經(jīng)常處于長開狀態(tài)，這就極易損壞照明燈管，需經(jīng)常更換，無形當(dāng)中也加大了維護(hù)工作的力度，并且維護(hù)費(fèi)用也比較高。有些車庫為了省電，只打開一半燈照明，照度不僅達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)值要求，而且易發(fā)生安全事故?，F(xiàn)在隨著智能照明系統(tǒng)的普及率日益增大，應(yīng)用范圍也越來越廣泛，有些地下車庫已經(jīng)開始采用智能的LED光源作為照明方式了，如此一來，管理起來不僅方便、簡單，還可以隨意控制，也可以節(jié)約不少電，可以說是兩全其美。

4.3節(jié)能效益

4.3.1初始投資

LED燈具的初始投資為29.7萬元，熒光燈初始投資為9.9萬元，可以看出，LED燈具的初始投資是傳統(tǒng)熒光燈的3倍。

結(jié)語

LED照明在節(jié)約能源等方面比傳統(tǒng)燈具擁有更多優(yōu)勢，LED能夠進(jìn)一步提高光效、降低價(jià)格，并解決目前存在的一系列問題，從而引起照明領(lǐng)域的巨大變革，成為真正能夠全面推廣的環(huán)保、安全、節(jié)能、舒適的綠色照明。

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