LED用于大空間一般照明的可行性及其案例

葛松

摘要：隨著LED技術(shù)的發(fā)展，LED燈具光效接近甚至超過傳統(tǒng)金鹵燈，因其體積小巧，使得燈具精準(zhǔn)配光成為可能。半導(dǎo)體固態(tài)發(fā)光原理，使LED燈具具有天然的調(diào)控優(yōu)勢。大空間照明作業(yè)功能復(fù)雜，對燈具及照明手法要求較高，本文以煙臺蓬萊國際機場為例介紹了LED在大空間一般照明中的照明手法及實際實施效果。

關(guān)鍵詞：LED；大空間；一般照明；蓬萊機場

中圖分類號：TM923.34文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1674-3024（2016）13-05-02

前言

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，人們對于時效性的要求越來越高，便捷快速的交通運輸方式受到人們的青睞，特別是航空運輸在人們生活中扮演著越來越重要的角色，航空業(yè)已成為各個城市發(fā)展的重要途徑，空港建筑也成為展示形象的重要窗口之一。照明作為建筑中一個重要的組成部分，其關(guān)乎建筑美化、人體安全，對提升整個機場的形象有著至關(guān)重要的作用，并受到極大的關(guān)注。

1.大空間照明

1.1大空間

大空間一般指建筑物中空間和面積都特別大的建筑，主要用于綜合服務(wù)以及公共人群的聚集、流通，如機場航站樓、火車站售票大廳及候車室等。大空間建筑通常用于售票，安檢，候機（車）等多種功能，各功能區(qū)對照明的要求不同，照明要根據(jù)不同的區(qū)域，不同的功能進行設(shè)計，為不同區(qū)域的旅客和工作人員提供良好的視覺環(huán)境。這就要求照明設(shè)計者選擇合適的照明燈具，合理的照明方式，準(zhǔn)確控制好各項照明指標(biāo)（包括照度、亮度、眩光、顯色性等參數(shù)）使其真正滿足人對照明功能的需求。同時大空間建筑一般作為機場或車站的形象區(qū)域，照明除滿足基本功能外還應(yīng)與建筑環(huán)境，室內(nèi)設(shè)計完美的結(jié)合起來，并應(yīng)用各種照明手段充分表現(xiàn)建筑內(nèi)部空間和外部形象，以突出建筑環(huán)境的特點。因此大空間的照明一直是照明設(shè)計界的難題。

1.2大空間照明設(shè)計方法

通常大空間照明設(shè)計解決方案主要包括以下幾種：

（1）直接照明

直接照明無疑是最高效的照明方式，但同時也是安裝最困難的方式。采用直接照明方式時，對燈具的布置方式和美觀度都有講究，一般要求燈具外觀與建筑風(fēng)格協(xié)調(diào)，并且需要仔細考慮配光，選擇燈具，以防止眩光。同時應(yīng)充分考慮與其他專業(yè)設(shè)備的協(xié)調(diào)，盡可能借用其他專業(yè)設(shè)備的檢修馬道安裝燈具。

（2）間接照明

間接照明一般采用大功率投光燈，從下部上射打亮天棚或者其他結(jié)構(gòu)裝飾物，利用建筑結(jié)構(gòu)來反射照明。間接照明燈具較易隱藏，且安裝高度較低，可有效解決大空間照明燈具安裝維護問題，同時由于照明燈具安裝在頂棚下部，且光線為上射光，不會產(chǎn)生眩光。不僅如此，間接照明能夠更好地表達建筑內(nèi)部空間，利于創(chuàng)造比較好的照明環(huán)境氛圍和視覺效果。間接照明的缺點是照明效率低，這當(dāng)然取決于反射材料的反射率和照明方案的合理性。

（3）直接照明與間接照明相結(jié)合的照明方式

即利用間接照明來表現(xiàn)建筑形態(tài)，用直接照明來補充及滿足功能性照明的需求。目前新建的大空間照明多采用直接照明與間接照明相結(jié)合的方式，并通常以間接照明為主，輔以一定的直接照明。

1.3大空間照明現(xiàn)狀

國內(nèi)機場大空間照明系統(tǒng)基本停留在傳統(tǒng)照明技術(shù)手段。上海虹橋機場T2航站樓采用直接照明的方法，室內(nèi)大空間的照明均采用傳統(tǒng)的金鹵光源燈具和熒光燈管，大部分的視角眩光嚴(yán)重，地面反光。新建成不久的深圳寶安國際機場T3航站樓大空間采用直接照明結(jié)合局部重點照明（在值機島，安檢柜臺等區(qū)域）的方式，將直接照射型燈具安裝于大空間吊頂馬道。根據(jù)建筑物內(nèi)各區(qū)域劃分為若干控制分區(qū)，每個分區(qū)內(nèi)照明控制有五種狀態(tài)可供選擇全開，50%開，25%開，應(yīng)急照明，全關(guān)。大空間照明光源選用4000K金鹵燈，平均壽命不低于10000h。上海浦東國際機場二期航站樓大空間采用以間接照明為主，間接，直接相結(jié)合的照明方式，照明燈具以1000W和400W非對稱配光金鹵燈為主，同樣采用回路控制各功能分區(qū)?？傊壳皣鴥?nèi)機場的照明手法與節(jié)能控制仍然以傳統(tǒng)燈具為主，限于傳統(tǒng)燈具的特性，多以開關(guān)回路的方式實現(xiàn)節(jié)能控制，當(dāng)執(zhí)行節(jié)能操作時，同時也降低了照明的質(zhì)量，照度均勻度及空間表現(xiàn)都會大打折扣。

2.LED技術(shù)及LED燈具

LED是繼氣體放電燈后新一代的照明光源，LED是一種固態(tài)半導(dǎo)體發(fā)光器件，具有出光效率高，工作壽命長，光衰速度慢，顯色性能佳，色溫豐富，色彩純厚，無有害射線，工作電壓低，調(diào)控容易，體積小巧，耐震性能好，開關(guān)時間短，材料環(huán)保等顯著特點。由于LED的特性使得LED照明產(chǎn)品應(yīng)用端在二次光學(xué)設(shè)計、照明系統(tǒng)控制以及照明場景燈具配置等方面有了更為廣闊的發(fā)揮空間?？其J2014年研發(fā)報告顯示，在相關(guān)色溫51 50K和350mA驅(qū)動電流條件下，實測得到LED光效為3031m/W，已經(jīng)遠高于傳統(tǒng)燈，其量產(chǎn)大功率LED光效也已達到1561m/W，也已超過金鹵燈。并且LED能夠提供從暖白到冷白，全色段的白光，且能夠發(fā)出各波長的單色光，色彩純正，為通用照明、景觀亮化、舞臺設(shè)計提供了豐富的選擇。

3.LED燈具在大空間一般照明的可行性

目前用作大空間主照明的多為金鹵燈，LED能否應(yīng)用在大空間一般照明，即LED能否替代金鹵燈滿足照明需求。主要考量點無非是光通量、體量、配光、顯色指數(shù)、光色等幾個方面。首先是光通量，常用的金鹵燈以150W，250W，400W，1000W為主，對應(yīng)的燈具光通量，光通量約10klm，20klm，30kIm，70klm。LED燈具主流光效約1001m/W，無數(shù)實際燈具的例子表明LED替換400W以下金鹵燈光通替換完全沒有問題，而作為間接照明主力的1000W金鹵泛光燈，LED單燈尚無法在有限的體量內(nèi)達到一對一替換，但由于該燈的應(yīng)用方式為大空間反射照明，票島、廊柱等非視野范圍內(nèi)的空間充足，同時在設(shè)計燈具時注意燈體顏色與建筑物顏色一致，通過多燈組合的方式完全可以實現(xiàn)1000W金鹵燈的替換。

非對稱泛光照明的最大相對光強約950cd/kIm，非對稱LED配光相對光強為849cd/kIm，兩者基本相當(dāng)，LED完全可以對金鹵發(fā)光燈進行替換。金鹵燈顯色指數(shù)一般為80左右，用于室內(nèi)的LED均可以輕易達到顯色指數(shù)80以上，若有其他特殊要求，顯指甚至可達90以上；金鹵燈光色一般穩(wěn)定在4200K左右，不同廠家可能會有所差別，做其他色溫相對困難。而LED全色段均可以輕易做到，使得照明設(shè)計師在表現(xiàn)手法上更加得心應(yīng)手。

4.煙臺蓬萊國際機場案例分析

4.1項目概況

煙臺蓬萊國際機場（原煙臺潮水國際機場英文：YANTAIPENGLAI INTERNATIONAL AIRPORT）是一座正在建設(shè)的國際機場，新機場選址位于山東省煙臺市蓬萊市潮水鎮(zhèn)劉家莊附近，距煙臺市中心約43公里，規(guī)劃項目總投資40億元，于2009年開工。建成后，飛行區(qū)等級將達到4E（除空客A380不能降落），航站樓10萬平方米，滿足年旅客吞吐量1000-1200萬人次需要，預(yù)計2014年底建成通航。

蓬萊機場項目8m出發(fā)層屬于典型的大空間照明區(qū)域，該區(qū)域集票島、安檢、候機功能為一體，分為A，B，C三區(qū)，總面積約30000平方米。整個天花為流線形結(jié)構(gòu)，空間高度中部（B區(qū)）高，兩側(cè)（A區(qū)和C區(qū)）漸低。B區(qū)空間高達18.8m，A、C區(qū)空間平均高度為8m

4.2照明解決方案

蓬萊機場8m出發(fā)層采用間接照明與直接照明相結(jié)合的方式。A、C區(qū)大空間，主要用作候機空間，平均高度在8米左右，在建筑外沿直徑650mm圓形鋼柱和160mm寬的U型槽鋼上安裝LED照明裝置，發(fā)光面朝上，IV類配光，將白色天花均勻照亮，通過天花反射給地面提供照度；U型槽鋼上的LED燈具，充分體現(xiàn)LED體積小巧，燈具形式靈活的特點，LED燈具通過定制，與槽鋼完美結(jié)合，嵌入到鋼槽里，與建筑融為一體，而傳統(tǒng)金鹵燈幾乎無法做到：采光天窗兩側(cè)安裝下照式LED線形燈具，燈具安裝于格柵天花上側(cè)，光通過格柵投射地面。結(jié)合格柵的防眩作用，只有在小范圍特定視角才能看到發(fā)光面，從而達到很好的整體防眩效果：通過模擬計算地面照度高達100LX，均勻度高達0.5以上，完全滿足各功能區(qū)域的照度要求。

B區(qū)大空間，主要用作票島和安檢，平均高度在18米左右，在建筑外沿圓形鋼柱，U型糟鋼上，票島上方，商業(yè)區(qū)兩側(cè)，大空間中間四個1100mm直徑的鋼柱上安裝LED照明裝置，發(fā)光面均朝上，lV配光，將白色天花均勻照亮，通過天花反射給地面提供照度：四條采光天窗兩側(cè)安裝下照式LED線形燈具，通過天花格柵直接照明，如圖二所示。

鋼柱和U型糟鋼上的照明裝置，總功率分別為700W和340W，光通量分別為600001m和230001m，安裝間距為9米。中部四個鋼柱上的照明裝置功率為1800W，光通量為1680001m。LED線形燈具功率為45W，光通量為32001m，安裝間距為1.2米。通過模擬計算地面照度高達150LX，均勻度高達0.68以上，完全滿足各功能區(qū)域的需求。

同時整個8m出發(fā)層所使用的LED燈具，均采用Dali控制，通過飛利浦BA系統(tǒng)對該空間所有燈具進行調(diào)光控制，根據(jù)季節(jié)、天氣、客流、航班等因素進行節(jié)能控制，在實際運營中給機場管理帶來更多操控的可能。

5.總結(jié)

LED作為一種新型的照明技術(shù)，其綜合技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)完全超過傳統(tǒng)光源的任何一種，越來越多的一般照明工程項目選用LED燈具，但在有些場所，如機場航站樓，體育場館等大空間場所人們對于LED應(yīng)用還是比較謹慎，煙臺蓬萊國際機場是一次有益的嘗試，其成功實施對于LED燈具在大空間照明中的應(yīng)用將起到重要的示范作用。