LED燈具在室內(nèi)照明裝飾中的應(yīng)用

李鈴

（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院）

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新型照明燈具逐漸占領(lǐng)市場(chǎng)，LED燈具以高效、低能耗、耐久的優(yōu)勢(shì)被業(yè)界稱為最具潛力的照明設(shè)備。在節(jié)能理念不斷深入人心的同時(shí)，全國(guó)各地不斷開(kāi)始應(yīng)用節(jié)能燈具，傳統(tǒng)的白熾燈等照明設(shè)備逐漸淘汰，在LED節(jié)能燈具逐漸取代傳統(tǒng)燈具的同時(shí)，也迎來(lái)了技術(shù)上的挑戰(zhàn)，只有做好LED燈具應(yīng)用中相關(guān)問(wèn)題的分析，才能保證LED燈具成為照明裝飾領(lǐng)域中的主力軍。

1 LED燈具在室內(nèi)照明裝飾中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 使用壽命長(zhǎng)

在正常使用條件下，LED節(jié)能燈具的使用時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)光源，適合應(yīng)用與需要長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟或者更換不方便的場(chǎng)所[1]。

1.2 操作簡(jiǎn)便

可以通過(guò)智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)LED燈具色彩和亮度的動(dòng)態(tài)控制，可廣泛應(yīng)用于專業(yè)照明場(chǎng)所和裝飾設(shè)計(jì)領(lǐng)域，同時(shí)LED燈具的啟動(dòng)性能良好，方便快捷，響應(yīng)時(shí)間極端，可快速實(shí)現(xiàn)全光通輸出。

1.3 方向性好

與傳統(tǒng)照明設(shè)備相比，LED燈具的發(fā)光方向性極為客觀，擁有較高的光通利用率，能夠滿足室內(nèi)照明裝飾的要求，在外觀設(shè)計(jì)和配光分布上具有廣闊的應(yīng)用前景。

1.4 可塑性強(qiáng)

LED燈具在應(yīng)用過(guò)程中可以與周圍環(huán)境有機(jī)融合，可以快速實(shí)現(xiàn)良好的照明效果，實(shí)現(xiàn)柔化照明，在裝飾造型領(lǐng)域具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

1.5 環(huán)保健康

LED燈具的光束中不含有紫外線和紅外線燈對(duì)人體有害的光纖，好點(diǎn)量較低，適宜在珠寶店和博物館中應(yīng)用，可以滿足特殊物品對(duì)特殊照明的要求。

2 LED燈具與傳統(tǒng)照明設(shè)備的比較

與傳統(tǒng)照明設(shè)備的對(duì)比，主要從光源和燈具上進(jìn)行分析。

2.1 光源對(duì)比

對(duì)一體化節(jié)能燈而言，鎮(zhèn)流器位于光源內(nèi)部，在光源散熱的影響下，元件的使用壽命大大降低，另外由于光源內(nèi)部的空間不足，一體化節(jié)能燈與分體式節(jié)能燈相比，光源的諧波和功率因數(shù)都較低，如果家用照明中的一體化節(jié)能等逐漸增多，將導(dǎo)致諧波過(guò)高，電力系統(tǒng)中附加設(shè)備的成本將增加，維護(hù)費(fèi)用也將大幅度提高。

與一體化節(jié)能燈具相比，分離式節(jié)能燈具將鎮(zhèn)流器外置，在提高使用性能的同時(shí)，可以將使用壽命延長(zhǎng)至10000h以上。在系統(tǒng)光效光效方面，分離式節(jié)能燈和一體化節(jié)能燈并沒(méi)有太大的區(qū)別，電力能耗也相差不大。

在大功率照明設(shè)備中，LED的主流顆粒一般采用100～130lm/W，同時(shí)電器損耗會(huì)達(dá)到90～100lm/W，不同驅(qū)動(dòng)器的顆粒數(shù)不同，系統(tǒng)的能效也會(huì)不同，顆粒數(shù)量越多，系統(tǒng)能效也越高。在應(yīng)用效率方面，LED的效率必定高于傳統(tǒng)光源，燈具性能的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)效率。

2.2 燈具對(duì)比

為了降低燈具的初始建設(shè)成本，可以選擇格柵熒光燈，但值得注意的是，雖然初始成本低，但在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)高能耗和頻繁維護(hù)的問(wèn)題。

在考慮初始建設(shè)成本和維護(hù)成本的情況下，可以選擇LED燈具，并且可以降低能耗。

在辦公照明燈具方面，除了要考慮燈具的應(yīng)用效益外，還必須對(duì)炫光進(jìn)行控制，一般以UGR作為炫光的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，辦公室照明燈具的推薦指數(shù)為19。UGR數(shù)值與燈具的效率相關(guān)，在控制過(guò)程中個(gè)，UGR數(shù)值越高，燈具的應(yīng)用效率就會(huì)越高，與UGR數(shù)值相關(guān)的因素有燈具的觀察視角、燈具的安裝位置、燈具的亮度、燈具的設(shè)計(jì)尺寸。

與分離式節(jié)能燈相比，LED筒燈具有較高的效率，是節(jié)能的首選，在考慮炫光控制的情況下，燈具的發(fā)光面過(guò)低都將導(dǎo)致UGR指數(shù)升高。

3 LED照明的經(jīng)濟(jì)分析

與傳統(tǒng)照明燈具相比，LED燈具具有較高的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，在推進(jìn)節(jié)約理念的過(guò)程中，必須從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)來(lái)考慮，從綜合效益上進(jìn)行分析，在理論分析上，一般將s定義為L(zhǎng)ED燈具的綜合費(fèi)效比，具體定義如下式：

式中：A表示能源參數(shù)，A=Pxtxμ，P為功率，t為設(shè)備的年運(yùn)行時(shí)間，μ與設(shè)備類型有關(guān)。M為運(yùn)行電費(fèi)單價(jià)，單位元/kwh；m為運(yùn)行維護(hù)系數(shù)；Li為壽命系數(shù)；k為照明形式系數(shù)；p為燈具的單價(jià)，單位元。

當(dāng)s≥2時(shí)，燈具的綜合費(fèi)效非常優(yōu)秀；s≥0.5時(shí)，表現(xiàn)為優(yōu)秀；s≥0.15時(shí)，表現(xiàn)為合格；當(dāng)s＜0.15時(shí)表現(xiàn)為不能接受[2]。

4 LED燈具應(yīng)用過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題

LED燈具在應(yīng)用過(guò)程中，光學(xué)特性與傳統(tǒng)照明燈具不同，如果只結(jié)合經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，會(huì)存在較大的誤差，很有可能造成浪費(fèi)，以下對(duì)照度計(jì)算區(qū)別、亮度對(duì)炫光的影響等方面展開(kāi)分析。

4.1 照度計(jì)算區(qū)別

在核算照明設(shè)備的照度等級(jí)時(shí)，由于相同功率燈具的效率和光學(xué)特性可能存在差別，不同光學(xué)類型的LED燈具都有不同的利用系數(shù)，同一種燈具的不同光學(xué)類型，利用系數(shù)也不同，利用系數(shù)一般由廠家指定，較為精確。如果套用傳統(tǒng)燈具的利用系數(shù)，將造成較大的浪費(fèi)，為了獲得較高的精確度，一般采用逐點(diǎn)計(jì)算的方法計(jì)算燈具的照度。

4.2 亮度對(duì)炫光的影響

與傳統(tǒng)的熒光燈和節(jié)能燈相比，LED燈具的表面亮度較高，因此對(duì)炫光的限制就更加重要。上文提到的UGR指數(shù)即為統(tǒng)一炫光指數(shù)，一般將其作為室內(nèi)炫光的評(píng)測(cè)參數(shù)，如下式：

式中：Lb表示背景亮度，單位為cd/m2；L表示燈具的亮度，單位為cd/m2；ω表示燈具發(fā)光部分對(duì)觀察者形成的立體角，單位sr；p為每個(gè)單獨(dú)燈具的位置指數(shù)。

統(tǒng)一炫光指數(shù)UGR與燈具的尺寸、燈具的表面亮度和燈具正常實(shí)現(xiàn)范圍的影響有關(guān)。在計(jì)算UGR數(shù)值的過(guò)程中嗎，還可以利用主評(píng)測(cè)的方法。

在排除色溫和顯色指數(shù)的影響后，一般LED炫光控制要求更高，如果只利用傳統(tǒng)燈具的炫光控制措施往往難以滿足要求，因?yàn)長(zhǎng)ED燈具的表面亮度較高，所以對(duì)LED燈具的應(yīng)用來(lái)講，炫光控制就極為重要。

4.3 視覺(jué)差異性

LED燈具和熒光燈的能量分布圖如圖1。

圖1

與傳統(tǒng)照明燈具相比，LED光譜差別較大。LED的光譜在藍(lán)、綠、黃范圍比較廣泛，在紅光范圍分布較差，因此會(huì)造成視覺(jué)上的不舒適?，F(xiàn)代LED技術(shù)在解決紅光缺失的同時(shí)，提高了成本造價(jià)，對(duì)室內(nèi)照明來(lái)講，必須綜合考慮經(jīng)濟(jì)因素[3]。

4.4 燈具的調(diào)光

LED的應(yīng)用中，無(wú)法根據(jù)傳統(tǒng)調(diào)光方法進(jìn)行控制，對(duì)室內(nèi)LED照明來(lái)講，LED芯片的工作電壓在2.5～3.5V之間，在正常工作時(shí)，正向?qū)ǖ腖ED相當(dāng)于一個(gè)二極管，內(nèi)部的電阻較小，盡管電壓變化較小，也將導(dǎo)致較強(qiáng)的光線變化，因此傳統(tǒng)的模擬調(diào)光方法和切向調(diào)光方法都不適用于LED燈具。在實(shí)際應(yīng)用中年，傳統(tǒng)的熒光燈和節(jié)能燈利用模擬調(diào)光的方法可以將輸出降低到3%，而LED燈具很難達(dá)到8%以下，并且利用傳統(tǒng)方法調(diào)光的過(guò)程中往往出現(xiàn)頻閃的問(wèn)題，通過(guò)理論分析后發(fā)現(xiàn)，主要是受燈具驅(qū)動(dòng)器的影響，近年來(lái)逐漸采用DALI協(xié)議對(duì)室內(nèi)LED燈具進(jìn)行調(diào)光。

5 LED燈具在室內(nèi)照明裝飾中的選用

5.1 LED燈具必須集成化和智能化

為了提高燈具的應(yīng)用效益，充分發(fā)揮燈具的優(yōu)點(diǎn)，可以利用智能化產(chǎn)品為燈具設(shè)計(jì)提供完善的方案。在實(shí)際應(yīng)用中，可以在LED燈具安裝完成后，利用通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)燈具的控制，進(jìn)一步完善主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以保證LED燈具適應(yīng)不同場(chǎng)合的應(yīng)用需求，為室內(nèi)照明提供可靠的技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)集成化和智能化控制。

5.2 遵循室內(nèi)照明的設(shè)計(jì)原則

將LED燈具應(yīng)用于室內(nèi)照明裝飾工程，需要以《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，為了提高視覺(jué)條件，需要綜合考慮燈具的照度、炫光指數(shù)和色溫等。在燈具的應(yīng)用過(guò)程中，可以選擇適當(dāng)?shù)恼彰鞒_(kāi)展試點(diǎn)，在大面積推廣應(yīng)用之前，保證燈具能夠不斷完善和改進(jìn)，以提高應(yīng)用效益。同時(shí)必須選擇合理的LED燈具，保證在相同照度水平和照明質(zhì)量下的節(jié)能效果有所提升。

5.3 提高產(chǎn)片的人性化

市場(chǎng)上用于室內(nèi)照明的燈具多種多樣，LED燈具為了占據(jù)市場(chǎng)先機(jī)，必須滿足產(chǎn)品系列化和人性化的要求，室內(nèi)照明裝飾產(chǎn)業(yè)在不斷靠攏時(shí)尚化的同時(shí)，LED燈具的系列化和人性化優(yōu)點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，人們審美要求的提高，很大程度上促進(jìn)了燈具在使用效果方面的進(jìn)步，燈具的體積逐漸變小，光線也更加利于控制，在人性化方面具有較大的潛力[4]。

5.4 改善大型LED燈具的散熱

針對(duì)大功率LED燈具，電能向光能的轉(zhuǎn)換效率就較低，燈具在使用過(guò)程中產(chǎn)生的大量熱能無(wú)法及時(shí)排出，很可能導(dǎo)致接口溫度過(guò)高，降低燈具的使用壽命，同時(shí)也存在較大的安全隱患。為了推進(jìn)燈具在室內(nèi)照明裝飾領(lǐng)域的應(yīng)用，必須解決大型LED燈具的散熱問(wèn)題。

6 結(jié)束語(yǔ)

LED燈具在不斷更新和發(fā)展的過(guò)程中，生產(chǎn)成本逐漸降低，制作工藝逐漸完善。隨著對(duì)室內(nèi)照明裝飾要求的提高，LED燈具的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。但同時(shí)必須意識(shí)到燈具在照明裝飾領(lǐng)域的選擇依據(jù)，只有不斷創(chuàng)新和總結(jié)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，再能滿足照明裝飾工程的需求。

[1]劉相前.LED燈具在室內(nèi)照明中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013，12（3）.

[2]黃永貴.淺談LED節(jié)能燈具在室內(nèi)照明裝飾工程中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，26（14）：194.

[3]葉威.論LED節(jié)能燈具在照明裝飾工程中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].中國(guó)科技財(cái)富，2012，24（18）：103.

[4]沈 照.淺談 LED 在室內(nèi)裝飾中的運(yùn)用[J].四川工業(yè)大學(xué)，2011，12（1）：14.