感應(yīng)式自動(dòng)控制發(fā)光二極管燈(LED)在車庫(kù)中使用

石東旭，袁　樂

（中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶400039）

感應(yīng)式自動(dòng)控制發(fā)光二極管燈(LED)在車庫(kù)中使用

石東旭，袁樂

（中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶400039）

感應(yīng)式自動(dòng)控制發(fā)光二極管燈(LED)采用明暗照明技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“有人有車高照明，沒人沒車低照明，自動(dòng)感應(yīng)自動(dòng)控制”功能，它比傳統(tǒng)的日光燈省電90%。按照其使用用途分為：出入口坡道過渡照明燈、地下車庫(kù)車道照明引導(dǎo)燈、地下車庫(kù)車位節(jié)能燈、地下車庫(kù)照明微調(diào)燈以及應(yīng)急照明燈和車位紅綠指示燈。

感應(yīng)式自動(dòng)控制發(fā)光二極管燈(LED)；照明設(shè)計(jì)方案；節(jié)能控制

0　引言

根據(jù)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50034-2013)6.2.7條，下列場(chǎng)所宜選用配用感應(yīng)式自動(dòng)控制的發(fā)光二極管燈：（1）旅館、居住建筑及其他公共建筑的走廊、樓梯間、廁所等場(chǎng)所；（2）地下車庫(kù)的行車道、停車位；（3）無人長(zhǎng)時(shí)間逗留，只進(jìn)行檢查、巡視和短時(shí)操作等的工作場(chǎng)所[1]。

上述這些場(chǎng)所有相當(dāng)大的一部分時(shí)間無人通過或工作，而經(jīng)常點(diǎn)亮全部或大部分照明燈，因此，新規(guī)中明確指出在這類場(chǎng)所宜按人體感應(yīng)調(diào)光和發(fā)光二極管燈，當(dāng)無人時(shí)可調(diào)至10%～30%左右的照度，有很大的節(jié)能效果。近年來，感應(yīng)式自動(dòng)控制發(fā)光二極管燈(LED)廣泛運(yùn)用于工程實(shí)踐中，取代熒光燈已成為不可避免的趨勢(shì)。

1　感應(yīng)式自動(dòng)控制發(fā)光二極管燈(LED)控制原理

目前，感應(yīng)式自動(dòng)控制發(fā)光二極管燈(LED)主要采用被動(dòng)紅外感應(yīng)器和雷達(dá)微波感應(yīng)器這兩種方式來調(diào)節(jié)燈具照度及功率，二者在感應(yīng)原理和使用場(chǎng)所均有所不同。

被動(dòng)紅外感應(yīng)器利用是人體熱釋紅外線檢測(cè)部分，主要由菲涅耳透鏡和紅外接收傳感器構(gòu)成。菲涅耳透鏡實(shí)際上就是一片可以透過紅外線的表面有一些特殊波紋的薄塑料片，主要利用的是“干涉”的原理，當(dāng)有人在它前面走過時(shí)，它會(huì)把人體釋放的連續(xù)的且位置移動(dòng)的紅外線“聚焦”成一種能量強(qiáng)度變化的紅外線傳輸?shù)郊t外接收傳感器上（圖1）。

圖1　被動(dòng)紅外感應(yīng)器探測(cè)原理

透鏡實(shí)際上就是一片可以透過紅外線的表面有一些特殊波紋的薄塑料片，主要利用的是“干涉”的原理，當(dāng)有人在它前面走過時(shí)，它會(huì)把人體釋放的連續(xù)的且位置移動(dòng)的紅外線“聚焦”成一種能量強(qiáng)度變化的紅外線傳輸?shù)郊t外接收傳感器上（圖1）。紅外傳感器采用熱釋電雙元傳感器，即吸收人體紅外線熱輻射之后，溫度發(fā)生改變而產(chǎn)生電荷（圖2）。

圖2　被動(dòng)紅外感應(yīng)器輸出電壓接線圖

當(dāng)無人通過時(shí)，熱釋電傳感器溫度為T，傳感器表面的正負(fù)電子平衡，電荷處于中和狀態(tài)（A），此時(shí)，傳感器輸出電壓為（0）。當(dāng)有人通過時(shí)，菲涅耳透鏡將吸收過后的人體熱輻射增強(qiáng)并傳輸?shù)綗後岆娂t外傳感器，熱釋電紅外傳感器溫度升高（T+△T），傳感器表面電荷發(fā)生改變（B），從而熱釋電紅外傳感器電壓出現(xiàn)△V改變。當(dāng)人離開菲涅耳透鏡探測(cè)區(qū)，熱釋電紅外傳感器表面溫度恢復(fù)T，熱釋電紅外傳感器表面會(huì)吸附空氣中的正負(fù)離子，使傳感器正負(fù)離子達(dá)到平衡，處于中和的狀態(tài)（A），傳感器輸出電壓恢復(fù)（0），如圖3。

圖3　被動(dòng)紅外感應(yīng)器輸出信號(hào)原理

圖4　小區(qū)車庫(kù)感應(yīng)LED燈具平面布置

表1　不同感應(yīng)方式對(duì)比

雷達(dá)微波感應(yīng)器利用電磁波的多普勒原理,即任何波都具有反射特性，當(dāng)一定頻率的波碰到阻擋物的時(shí)候，這部分電磁波波就會(huì)反射回來。當(dāng)阻擋物為靜止時(shí)，反射波的波長(zhǎng)是恒定的；當(dāng)阻擋物向光源的方向靠近時(shí)，反射波的波長(zhǎng)較反射前波長(zhǎng)短，反之，當(dāng)阻擋物遠(yuǎn)離光源的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，反射波的波長(zhǎng)較反射前波長(zhǎng)長(zhǎng)。雷達(dá)微波感應(yīng)器以移動(dòng)的人或物體作為遮擋物，通過一片即可做電磁波信號(hào)發(fā)射又可做反射電磁波信號(hào)接收的天線板來完成，電磁波波長(zhǎng)的變化，就意味著頻率的變化，通過多普勒原理，感應(yīng)器探測(cè)出物體或人逼近或遠(yuǎn)離，然后把這種變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，從而達(dá)到有人有車高照明，沒人沒車低照明，自動(dòng)感應(yīng)自動(dòng)控制的目的。另外，雷達(dá)微波感應(yīng)器可根據(jù)性能要求不同，可調(diào)試為不同的感應(yīng)距離和感應(yīng)范圍。

表1是兩種不同感應(yīng)方式的對(duì)比，由此可知，根據(jù)被動(dòng)紅外及雷達(dá)微波這兩種感應(yīng)方式工作原理及感應(yīng)范圍等不同，工程實(shí)踐中選用的場(chǎng)所不同。車位采用被動(dòng)紅外感應(yīng)LED燈，當(dāng)車輛進(jìn)出車位時(shí)候，車位區(qū)域紅外感應(yīng)器發(fā)出信號(hào)，休眠燈具被喚醒點(diǎn)亮，方便車主停車和駛出，車或人在感應(yīng)區(qū)域內(nèi)活動(dòng)時(shí)，LED感應(yīng)燈一直保持常亮，當(dāng)車或人離開感應(yīng)區(qū)域約20s后（可調(diào)），LED感應(yīng)燈自動(dòng)重新進(jìn)入休眠狀態(tài)。車道使用雷達(dá)LED感應(yīng)燈，沒有車輛進(jìn)出時(shí)，都處于休眠狀態(tài)，既滿足安保監(jiān)控照明的要求，又極大限度地節(jié)約了用電。

2　車庫(kù)感應(yīng)式自動(dòng)控制發(fā)光二極管燈(LED)設(shè)計(jì)方案及能耗分析

車庫(kù)感應(yīng)式自動(dòng)控制發(fā)光二極管燈(LED)主要分為入口坡道燈、車道燈、車位燈和照明微調(diào)燈，另外還有車道應(yīng)急燈和車位紅綠指示燈等。

本文取某小區(qū)地下車庫(kù)局部為例進(jìn)行計(jì)算（如圖4），根據(jù)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50034-2013)表6.3.1私家車庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)照度值30lx，照明功率密度限值≤1.8W/m2及公共車庫(kù)50lx，照明功率密度限值≤2.0W/m2的要求對(duì)不同設(shè)置區(qū)域的燈具進(jìn)行設(shè)計(jì)。車庫(kù)總面積為S總=920.5m2，其中車道面積S1=365m2，車位面積S2=355.6m2，車庫(kù)入口坡道面積S3=78m2，周長(zhǎng)C=152m,車庫(kù)層高H=4.3m，工作面取地面,室空間的高度為hc=4m，頂棚空間高度為hr=0.3m，地板空間高度為hf=0m。反射系數(shù)根據(jù)建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50034-2013)表4.5.2取值，地面反射系數(shù)為0.2，墻面反射系數(shù)為0.5，頂棚反射系數(shù)為0.7。

2.1小區(qū)車庫(kù)空間系統(tǒng)及有效空間反射比計(jì)算2.1.1空間系數(shù)的計(jì)算

根據(jù)《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)》公式5-42及5-43可得：

低空比FCR=0

2.1.2有效空間反射比計(jì)算

根據(jù)《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)》公式5-45及5-46可得：

2.1.3查《照明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表5-11，可得：RCR=1.67，U=0.66

2.2地庫(kù)車道燈

根據(jù)《地下建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CECS45-92)表3.2.4，車道照度按照一般情況取50lx，采用利用系數(shù)法計(jì)算車道所需LED燈具數(shù)量為：

取整后，所需的燈具數(shù)量為18盞燈。校驗(yàn)車道處功率密度值：

滿足規(guī)范值要求。

設(shè)計(jì)思路：車道燈宜選雷達(dá)微波感應(yīng)燈(LED)，因感應(yīng)距離可以到達(dá)10～14m(可調(diào))。當(dāng)沒有車輛進(jìn)出時(shí)，車道燈處于休眠狀態(tài)，功率為14W，既滿足安保監(jiān)控照明的要求，又極大限度地節(jié)約了用電。當(dāng)有車輛進(jìn)出車道時(shí)，進(jìn)入探測(cè)區(qū)域內(nèi)雷達(dá)微波感應(yīng)器發(fā)射微波信號(hào)后經(jīng)移動(dòng)的車輛反射回來，此時(shí)休眠燈具由暗變明，功率為24W，光通量相當(dāng)于2×36W的普通熒光燈。車或人在感應(yīng)區(qū)域內(nèi)活動(dòng)時(shí)，LED燈一直保持常亮，當(dāng)車或人離開感應(yīng)區(qū)域約20s后（可調(diào)），LED燈自動(dòng)恢復(fù)休眠狀態(tài)，功率為14W。不同燈具在相同光通量條件下，車道采用雷達(dá)微波感應(yīng)燈(LED)與熒光燈方案能耗對(duì)比見表2。由此可見，同一照度值下，車道采用雷達(dá)微波感應(yīng)燈(LED)比普通熒光燈（T5）每天節(jié)約能耗約80%左右。

2.3地庫(kù)車位燈

根據(jù)《地下建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CECS45-92)表3.2.4，車位照度按照一般情況30lx，采用利用系數(shù)法計(jì)算車道所需LED燈具數(shù)量為：

所需的燈具數(shù)量為20盞燈。校驗(yàn)車道處功率密度值：

滿足規(guī)范值要求。

設(shè)計(jì)思路：因被動(dòng)紅外感應(yīng)比雷達(dá)感應(yīng)控制精準(zhǔn)，誤報(bào)率低，故車道燈宜選被動(dòng)紅外感應(yīng)燈(LED)。當(dāng)車輛進(jìn)出車位時(shí)候，車位區(qū)域紅外感應(yīng)器發(fā)出信號(hào)，休眠燈具即刻被點(diǎn)亮，功率為12W，照度值相當(dāng)于1×36W普通熒光燈。車或人在感應(yīng)區(qū)域內(nèi)活動(dòng)時(shí)，LED燈一直保持常亮，當(dāng)車或人離開感應(yīng)區(qū)域約20s后（可調(diào)），LED燈自動(dòng)重新進(jìn)入休眠狀態(tài)，功率為1.5W。不同燈具在相同光通量條件下，車位采用雷達(dá)微波感應(yīng)燈(LED)與熒光燈方案能耗對(duì)比見表3。由此可見，同一照度值下，車位采用被動(dòng)紅外感應(yīng)(LED)比普通熒光燈（T5）每天節(jié)約能耗約90%左右。

表2　能耗對(duì)比

表3　能耗對(duì)比

2.4地庫(kù)出入口坡道燈

根據(jù)《地下建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CECS45-92)第5.4.1條及《汽車庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ100-98)第6.4.5條地庫(kù)出入口處應(yīng)設(shè)置過渡照明,過渡照明白天入口處亮度變化可按10:1到15:1，夜間室內(nèi)外亮度變化可按2:1到4:1取值。根據(jù)《地下建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CECS45-92)附錄B，本地(重慶)年平均散射照度為12300lx，其入口處的照度設(shè)計(jì)為1230lx到830lx，以本小區(qū)住宅車庫(kù)為例，入口處照度取照度中間值1000lx。

2.4.1汽車由入口處駛?cè)氲貛?kù)人眼的適應(yīng)時(shí)間

入口處地面亮度為L(zhǎng)1(cd/m2)，地庫(kù)內(nèi)地面亮度為L(zhǎng)2(cd/m2)；ρ為地面反射系數(shù)，小區(qū)車庫(kù)地面采用水泥材料，ρ取0.15；E為照度值，入口處照度E取1000lx，車庫(kù)內(nèi)按照規(guī)范要求取50lx。根據(jù)漫反射表面的亮度、照度和反射關(guān)系，可計(jì)算出入口處及地庫(kù)內(nèi)亮度如下：

查表《地下建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CECS45-92)附圖A亮度——時(shí)間曲線可知，照度值由1000lx過渡到50lx，人體適應(yīng)時(shí)間約10s。

2.4.2過渡照明應(yīng)設(shè)置的長(zhǎng)度

根據(jù)《地下建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CECS45-92)第5.4.3.2條，車行速度可取5km/h，過渡適應(yīng)時(shí)間為10s，即過渡照明的長(zhǎng)度為15m。

2.4.3過渡照明燈具布置方案

車庫(kù)出入口與地庫(kù)交界處的照明，無論白天還是夜晚，照度都應(yīng)有一個(gè)“由高到低”或者“由低到高”的過渡過程，即“引入段”-“適應(yīng)段(過渡段)”-“正常照度”。設(shè)計(jì)方案如圖(圖3)，人眼正常的視線范圍是平視上方30°至下方60°，在這個(gè)范圍內(nèi)出現(xiàn)刺眼的光線，會(huì)使駕駛員出現(xiàn)強(qiáng)烈的眩光感。故入口處引入段照明選用4組防眩光LED筒燈(160W功率可調(diào)，光通量)，代替相同光通量的金鹵燈(400W功率不可調(diào))，使LED燈發(fā)出的光線全部控制在＜30°的截光角范圍內(nèi)可防止眩光，無車輛進(jìn)出車庫(kù)時(shí)，LED筒燈保持低照度，達(dá)到節(jié)能目的。

適應(yīng)段(過渡段)采用4盞LED燈管(功率24W),分為A和B兩組分別控制，A組燈具及引入段LED筒燈白天全亮，照度達(dá)到由高至低；夜晚B組燈具及筒燈關(guān)閉，照度達(dá)到由低到高。不同燈具在相同光通量條件下，入口處采用(LED)筒燈與金鹵燈方案能耗對(duì)比見表4。由此可見，同一照度值下，入口處過渡照明采用LED筒燈比普通熒光燈（T5）每天節(jié)約能耗約60%左右。

表4　能耗對(duì)比

3　結(jié)論

目前，照明消耗電能約占整個(gè)電力消耗的20%，如何降低照明燈具能耗是節(jié)約能源的重要問題之一。感應(yīng)式LED燈具在LED燈具自身較其他燈具節(jié)能的基礎(chǔ)上，對(duì)LED燈具控制方式的研究、開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)一步降低了能源損耗。且LED燈具具有可采用直流電源驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電壓低，功率小的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)目前使用情況表明，車庫(kù)、樓道等無人長(zhǎng)時(shí)間逗留的場(chǎng)所采用感應(yīng)式LED燈具比普通熒光燈節(jié)能80%。此外，感應(yīng)式LED燈具還具有功率可調(diào)、壽命比熒光燈長(zhǎng)、污染低(不含汞)、光-電能轉(zhuǎn)換效率高、發(fā)熱小、燈具感應(yīng)敏捷、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。

[1]GB50034-2013建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014.

[2]CECS45-92地下建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)，1992.

[3]姚家煒.照明設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006：188-211.

責(zé)任編輯：孫蘇

智能建筑

樓宇智能化與多功能化助力現(xiàn)代智能建筑

樓宇對(duì)講即在樓宇建筑中起通話作用的一種設(shè)備，大致分為可視對(duì)講和非可視對(duì)講。在每個(gè)住宅門口及住戶家中安裝非可視對(duì)講系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)訪客驗(yàn)明身份及住戶對(duì)講，住戶可遙控開啟住宅門，從而有效防止非法人員進(jìn)入住宅樓內(nèi)。非可視樓宇對(duì)講系統(tǒng)發(fā)展已有十來年的歷史，但經(jīng)過這些年來的發(fā)展，樓宇對(duì)講系統(tǒng)的功能要求也在日益提高。

智能樓宇對(duì)講系統(tǒng)現(xiàn)如今可以和智能家居捆綁在一起，作為智能家居的中控系統(tǒng)，進(jìn)行很好的融合。這將是一個(gè)智能樓宇對(duì)講功能更加廣泛的拓展。而樓宇對(duì)講行業(yè)僅靠單純的樓宇對(duì)講產(chǎn)品并沒有多大的盈利空間。實(shí)際上，樓宇對(duì)講系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在，早已不是最初僅限于對(duì)講、開關(guān)門功能了，特別是現(xiàn)代智能建筑漸成為新建項(xiàng)目的發(fā)展趨勢(shì)。

對(duì)講系統(tǒng)在數(shù)字化、IP化方式發(fā)展，系統(tǒng)功能等應(yīng)用方面有極大拓展，許多廠家推出的室內(nèi)機(jī)集成了視頻播放、音樂、電子相框、電子圖書、鬧鐘等功能。為方便使用，許多對(duì)講產(chǎn)品還能提供回鈴音提示、鍵音提示、呼叫提示、語(yǔ)音提示、信息接收、留影留言提取等功能。

（摘自：能源世界）

Application of LED with Inductive Control in Underground Parking

The LED with inductive control adopts light and shade lighting technology,realizing function of"People or car passing with high lighting,no person or car passing with low lighting,automatic and inductive control".It provides up to 90%energy conservation compared with the traditional fluorescent lamp.According to its usages,LEDs with inductive control are divided into:transition light on the entrance ramp,Lane guide light on underground parking driveway,energy-saving light in underground parking lot,dimming light for underground parking,emergency light and the red and green indicator light in underground parking lot.

LED with inductive control；lighting design scheme；energy saving control

TU8

A

1671-9107（2015）12-0030-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2015.12.030

2015-10-16

石東旭(1987-)，男，山東威海人，本科，助理工程師，主要從事建筑電氣設(shè)計(jì)工作。

袁樂(1987-)，女，重慶人，本科，助理工程師，主要從事建筑電氣設(shè)計(jì)工作。