LED在功能性照明優(yōu)勢(shì)的探討

王飛

【摘??要】裝飾性照明及功能性照明是照明的兩大分類，前者對(duì)照明的美觀性提出了要求，后者對(duì)光照的質(zhì)量和功效提出了要求。功能性照明對(duì)光照的要求較高，其光照必領(lǐng)滿足光學(xué)，生理學(xué)和心理學(xué)，必須執(zhí)行嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)以滿足視覺的科學(xué)理論達(dá)到功能性照明的要求。本文對(duì)LED在室內(nèi)外功能性照明中的優(yōu)勢(shì)作出探討，希望能對(duì)有關(guān)人員有所幫助。

【關(guān)鍵詞】LED;照明優(yōu)勢(shì);功能性照明;室內(nèi)照明;室外照明

前言

照明可分為裝飾性照明和功能性照明，裝飾性照明強(qiáng)調(diào)了照明效果的藝術(shù)性，功能性照明強(qiáng)調(diào)了照明效果的科學(xué)性。前者大都應(yīng)用在景觀照明中，它對(duì)美感的要求尤其強(qiáng)烈。而后者強(qiáng)調(diào)了照明效果的的質(zhì)量和功效，它需嚴(yán)格遵循《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、《國家規(guī)定照度標(biāo)準(zhǔn)文件》等相關(guān)文件，保證照明效果的科學(xué)性，滿足光學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)需求。裝飾性照明早已應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域，且隨著審美的不斷變化，裝飾性照明不斷改進(jìn)已得到人們的充分認(rèn)可。功能性照明要嚴(yán)格遵循科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，雖然在我國LED尚未全面取代傳統(tǒng)光源，但隨著科技的不斷進(jìn)步，LED在室內(nèi)外功能性照明中的優(yōu)勢(shì)越發(fā)突出。

1?LED的概念

LED也成稱之為發(fā)光二極管，由Ga、As、P、N等化合物制成。LED最早在1962年，在當(dāng)時(shí)只能發(fā)出低光度的紅光，由于技術(shù)較落后在早期LED用于指示燈、數(shù)字顯示、顯示板[1]。隨著技術(shù)的不斷成熟其光度不斷提高，在今天LED已被廣泛地應(yīng)用于照明中。LED采用半導(dǎo)體芯片為發(fā)光材料，相對(duì)于傳統(tǒng)燈具照明而言，其具有節(jié)能、環(huán)保、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。

2?LED在室內(nèi)功能性照明中的優(yōu)勢(shì)

教室照明、辦公場所照明、商業(yè)照明、居家照明和醫(yī)療照明等等都屬于室內(nèi)功能性照明，這些場所對(duì)照明的強(qiáng)度要求較高，由于這類場所為生活、工作的場所，其對(duì)照明的安全要求更高。

2.1?LED燈在教室照明中的優(yōu)勢(shì)

教室是學(xué)生長期學(xué)習(xí)的地方，若學(xué)生長期處于光照強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)的場所，將導(dǎo)致近視。隨著LED技術(shù)的迅速發(fā)展，其在教室照明中發(fā)揮了巨大作用。LED技術(shù)對(duì)光的利用率較好，能提高燈具的能效。在傳統(tǒng)日光燈中，發(fā)光光源集中在圓柱面上，這對(duì)于教室照明來說，存在較大局限。日光燈對(duì)光的利用率較低，僅有40%直照到工作面，剩余的光須由反射后才能照射到工作面，但傳統(tǒng)燈具的反射率不超過70%。而LED燈具顯色指數(shù)較好，在輸出4000?K日光色時(shí)顯色指數(shù)超過80，各標(biāo)準(zhǔn)色在測試光源下與參考光源相比飽和度的改變≥40時(shí)，這決定了LED具有高效能優(yōu)勢(shì)。因此在采用教室照明中采用LED燈具能保證光照舒適性，還能達(dá)到節(jié)能效果。在傳統(tǒng)燈具中黑板燈的照度及照度均勻度較低，我國的黑板長約4m，高約1.2m，58W日光燈的發(fā)光體長度僅為1.5m，低于這個(gè)功率的日光燈其發(fā)光體長度更短，坐在原遠(yuǎn)離教師中間的學(xué)生不能看清黑板。據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)查使用傳統(tǒng)日光燈照明的其黑板照明均勻度不合格率超過80%，為了解決這一問題，電工在安裝燈具過程中將燈具離開黑板的距離增加，以提高照明均勻度，但是直接光源與教師的接觸面增加，導(dǎo)致眼睛受眩光影響[2]。LED燈具的形狀和光分配具有較強(qiáng)的可控性，能根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整，為此在設(shè)計(jì)中將LED光源長度調(diào)整為略長于黑板便可提高黑板照明的照度及照度均勻度。此外LED燈具在維護(hù)成本較低，環(huán)保性較高，日光燈的標(biāo)準(zhǔn)壽命為8000至?10000h，高頻次開關(guān)對(duì)其損害較大，因此其實(shí)際使用壽命僅為6000至7?000?h，每年需換1次。對(duì)于學(xué)校這類公共場所而言，其燈具較多，維護(hù)成本較高。LED燈具壽命達(dá)40000至50000h，可滿足5年一換，且LED燈具價(jià)格與日光燈相差無幾，對(duì)學(xué)校而言后續(xù)維護(hù)成本大大降低。

2.2?LED等在醫(yī)院、商業(yè)和居家照明的優(yōu)勢(shì)

LED燈對(duì)光的利用率較高，且節(jié)能性較好。在醫(yī)院手術(shù)室中，無影燈光照要求極為嚴(yán)格，此外商場作為大型公共場所，燈具數(shù)量較多，其對(duì)燈具的能耗要求更高。在過去，手術(shù)室無影燈為鹵素?zé)襞荩涔β矢哌_(dá)2至3?kW且大部分能量是以熱輻射形式傳遞出來。醫(yī)護(hù)人員受熱輻射烘烤體感較差，且手術(shù)時(shí)間可多達(dá)幾個(gè)小時(shí)，手術(shù)環(huán)境較為惡劣[3]。由LED技術(shù)制作的手術(shù)燈具顯色指數(shù)與鹵素?zé)襞菹嘟?，但功率僅為300至500W，醫(yī)生無需在高熱環(huán)境下進(jìn)行手術(shù)。隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷發(fā)展，LED燈具更為小型化，可用于內(nèi)窺鏡中，在內(nèi)窺鏡輔助下醫(yī)生可直觀地觀察病灶，準(zhǔn)確咬除病變位置，降低術(shù)中出血及創(chuàng)口大小，對(duì)病人來說其術(shù)后恢復(fù)更快，LED的優(yōu)勢(shì)是傳統(tǒng)光源無法相比的。此外在商業(yè)照明及居家照明中LED也發(fā)揮了極大優(yōu)勢(shì)，為了提高人們的視覺舒適感及光照均勻度，在照明中都采用了無燈源照明方案，這是由于傳統(tǒng)光源較為集中，遠(yuǎn)離燈源處照明強(qiáng)度較差，給人們帶來視覺上的不適感。LED燈具對(duì)光源有較強(qiáng)的調(diào)控功能，利用LED燈具在室內(nèi)環(huán)境中可提高光照的均勻度[4]。此外其具有良好的節(jié)能效果，對(duì)商場這類大型公共場所而言，可減少燈具的運(yùn)營成本。

3?LED燈在室外功能性照明方面的優(yōu)勢(shì)

戶外場所對(duì)光照強(qiáng)度、科學(xué)性要求較高，例如高速公路、橋梁等地，若光照不合理極易引起交通事故，LED燈具的出現(xiàn)提高了室外照明的質(zhì)量[5]。隧道照明須考慮機(jī)動(dòng)車道路照明中亮度與照度的均勻度，駕駛員在行駛時(shí)須至少看到前方200m路面。而燈的亮度值是既有大小又有方向，須同時(shí)滿足路面照度、照度均勻度、亮度、亮度均勻度，否則駕駛員將出現(xiàn)視覺誤差，即“斑馬線”效應(yīng)。此外這一現(xiàn)象也顯示在隧道墻上，當(dāng)出現(xiàn)“斑馬線”效應(yīng)時(shí)，駕駛員視覺能力下降，發(fā)現(xiàn)障礙物能力減弱。在設(shè)計(jì)隧道照明時(shí)，根據(jù)燈具間距、形狀、配光嚴(yán)格設(shè)計(jì)照明方案，LED燈具的形狀為長條形能保證隧道照明的橫向配光，其縱向配光可將光的張角控制在130至?140°之間[6]。LED燈具有良好的截光特性，當(dāng)兩個(gè)臨近燈具射出光源時(shí)，將出現(xiàn)光的交叉點(diǎn)，交叉點(diǎn)高度不低于前擋風(fēng)玻璃上沿的高度，當(dāng)車速較快避免頻閃效應(yīng)的發(fā)生。在道路照明中LED燈具的優(yōu)勢(shì)在與縱向亮度均勻度更好，這是因?yàn)槠涔庠吹陌l(fā)光角度小于180°，且由于led對(duì)輸出光的利用率高，路面上不會(huì)呈現(xiàn)明顯的斑馬線，但這基于縱向亮度均勻≤0.75前提下。為此在道路照明中，需提高LED燈具距高比借助交叉光提高縱向亮度均勻度。由于LED燈照明功率密度較好，泄漏到路邊樓房的光較低，造成的光污染較少。

結(jié)語

總而言之，LED燈具具有節(jié)能、環(huán)保、光使用率高等優(yōu)勢(shì)，功能性照明對(duì)光照的質(zhì)量、強(qiáng)度、舒適度有較高要求，LED技術(shù)創(chuàng)新了照明思路，在室內(nèi)外功能性照明中發(fā)揮了巨大優(yōu)勢(shì)，在今天LED燈具已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)光源。

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（作者單位：威凱檢測技術(shù)有限公司）