LED 光源在建筑照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
——以某企業(yè)辦公室為例

茍海彥

甘肅一安建設(shè)科技集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000

0 引言

我國建筑行業(yè)不斷發(fā)展，對建筑照明設(shè)計(jì)的要求也在不斷提升。在建筑照明中科學(xué)合理的照明設(shè)計(jì)能夠起到非常重要的作用。現(xiàn)階段，LED 光源得到了廣泛應(yīng)用。隨著人們環(huán)保意識的提高，綠色環(huán)保的照明方式越來越受到人們的重視，要求在滿足人們照明需求的同時(shí)，還應(yīng)該具有綠色節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢。近年來，LED 照明技術(shù)不斷改進(jìn)，融入了綠色環(huán)保理念，使人們的生活質(zhì)量得到了進(jìn)一步提升。

1 LED 光源的優(yōu)缺點(diǎn)

1.1 LED 光源的優(yōu)點(diǎn)

作為一種在建筑照明中得到廣泛應(yīng)用的光源，LED 光源的光能通過電能直接轉(zhuǎn)化而來，在現(xiàn)階段的所有光源中，LED 光源的更新速度最快。LED 光源之所以能夠得到相關(guān)人員的重視，主要是由于其存在以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）無污染、環(huán)保、節(jié)能。

（2）擁有非常短的響應(yīng)時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間可以達(dá)到納秒級，擁有其他光源無法匹敵的優(yōu)勢。

（3）擁有較長的使用壽命且后期的運(yùn)行維護(hù)成本低，特別適用于高大空間和特殊場合。

（4）結(jié)構(gòu)牢固，量輕體小。在建筑照明設(shè)計(jì)中靈活地布置LED 光源，能夠避免傳統(tǒng)燈具設(shè)計(jì)中的各種問題。

（5）光源的方向性好，在二次配光設(shè)計(jì)合理的基礎(chǔ)上，能夠根據(jù)需求完成指定方向的照明；通量高，利用系數(shù)在0.8～0.9[1]。

1.2 LED 光源的缺點(diǎn)

雖然與傳統(tǒng)光源相比，LED 光源擁有很多優(yōu)勢，但是其也有一定的缺點(diǎn)，具體體現(xiàn)在以下方面。

（1）存在散熱問題和光衰問題，初始投資費(fèi)用較高。

（2）產(chǎn)品一致性較差，不同產(chǎn)品性能的差異非常大，更新?lián)Q代速度非?？欤a(chǎn)品兼容性問題較大。

（3）藍(lán)光效應(yīng)和視覺效果較差。LED 光源雖然發(fā)射的是白光，但內(nèi)部是藍(lán)色LED 芯片，導(dǎo)致很多產(chǎn)品紅色還原性較差。在LED 光譜中絕大多數(shù)為黃光、藍(lán)光、綠光，紅光所占比例小，極易使人產(chǎn)生不舒適的感覺。LED 光源不適用于醫(yī)院病房、教室等。要想解決這一問題，需要投入一定的成本。

（4）配光問題。LED 燈具由多個(gè)LED 光源器件組成，其發(fā)光面集合了多個(gè)發(fā)光中心。與熒光燈和白熾燈相比，其光色均勻性較差。在沒有色溫和顯色指數(shù)的影響下，LED 燈具擁有更高的眩光限制要求。

2 LED 光源設(shè)計(jì)的原則

近年來，LED 光源設(shè)計(jì)的人性化不斷提升，在設(shè)計(jì)過程中越來越重視使用者的實(shí)際需求，在開展照明設(shè)計(jì)工作時(shí)應(yīng)該遵循以下原則。

（1）必須保證視覺效果良好，并且根據(jù)實(shí)際使用需求合理分布亮度，有效緩解使用者的用眼疲勞。

（2）必須保證光環(huán)境良好，保證使用者需求得到滿足。應(yīng)該采用點(diǎn)式隱藏方式設(shè)計(jì)室內(nèi)光源，在墻壁和天花板等地隱藏?zé)艄?，借助燈光反射和色差使室?nèi)環(huán)境更加美觀，從而使環(huán)境更加溫馨舒適。

（3）在總體布局時(shí)應(yīng)該充分考慮LED 光源的光線和色差，提升照明設(shè)計(jì)的藝術(shù)感，有效結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)和LED 光源，使建筑室內(nèi)更加美觀[2]。

3 不同場所LED 光源的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 辦公場所設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在辦公場所照明設(shè)計(jì)中應(yīng)用LED 光源時(shí)，應(yīng)該充分考慮LED 光源的舒適性和均勻性，結(jié)合工程預(yù)算，滿足以下設(shè)計(jì)要求。

（1）色溫、顯色指數(shù)滿足要求。合理選擇LED 光源的顯色指數(shù)和色溫，正常情況下辦公場所的色溫應(yīng)該低于4 000 K，顯色指數(shù)在80 以上。

（2）布置合理燈具。在燈具布置過程中大多需要保證間距一致，從而保證擁有均勻的照度。辦公場所最小照度、最大照度與平均照度的差應(yīng)該小于1/3 的平均照度。照度必須滿足使用要求，正常情況下為（400±100）lx。

（3）眩光控制，提高舒適度。在對眩光進(jìn)行預(yù)防時(shí)，主要采取合理布置光源和限制光源亮度等措施。在辦公場所中大多都是在工作區(qū)兩側(cè)設(shè)計(jì)照明燈具，在布置燈具時(shí)應(yīng)該避開工作位置正前方[3]。合理選擇LED 光源能夠保證工作空間光線的均勻性，LED 格柵能夠起到預(yù)防眩光的作用。當(dāng)布置LED 日光燈時(shí)，應(yīng)該保證燈具縱軸平行于水平視線，若是光源處于視線45°范圍外，應(yīng)該制定合理的遮擋措施。

（4）節(jié)能環(huán)保。應(yīng)該保證所使用的LED 光源具有較高的光效，同時(shí)應(yīng)該保證LED 燈具配光合理、使用壽命長、效率高。一般情況下，配光都是利用蝙蝠翼配光曲線，不但能夠充分利用光源，還能夠提高照度的均勻性。

3.2 工業(yè)廠房設(shè)計(jì)要點(diǎn)

工業(yè)LED 照明設(shè)計(jì)不但需要滿足顯色性和照度要求，還應(yīng)該保證工人的安全性和舒適度，保證照明設(shè)計(jì)合理，使工作面和地面區(qū)域的照明等級達(dá)到均衡，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該滿足以下要求。

（1）在滿足照度要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)該結(jié)合環(huán)境和工作面亮度開展合理設(shè)計(jì)，為工人提供良好的光環(huán)境，滿足安全生產(chǎn)的要求。

（2）對于有夜間工作需求、沒有自然光和窗戶、操作失誤率較高、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度較高的區(qū)域或地點(diǎn)，應(yīng)該對其照度進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶嵘?，有效降低失誤率。此外，使用的LED 光源必須擁有較好的顯色性。

（3）使用的LED 光源應(yīng)該滿足穩(wěn)定性高、壽命長、節(jié)能高效、維修簡單的特點(diǎn)，從而使維護(hù)量和耗電量降至最低，節(jié)約日常支出。

（4）與工業(yè)廠房的實(shí)際情況相結(jié)合，選擇能夠滿足特殊性能需求的LED 燈具，如應(yīng)該將防爆LED 燈具布置在易爆炸場所。

3.3 體育場館設(shè)計(jì)要點(diǎn)

現(xiàn)階段，在體育場館中應(yīng)用LED 照明已經(jīng)擁有較多的成功案例，如天津人民體育館等。體育館的綜合性強(qiáng)，在開展照明設(shè)計(jì)的過程中不但需要滿足體育賽事直播和比賽的要求，還需要滿足其他方面的工作需求。另外，體育場館內(nèi)除了會(huì)組織各種體育賽事，還可能作為各類商業(yè)演出的場地，照度水平必須滿足要求[4]。為了保證多功能照明需求得到滿足，在體育館照明設(shè)計(jì)中必須深入分析和對比各種照明方案，選擇最優(yōu)的照明方案，從而提高照明質(zhì)量。在具體開展工作時(shí)，LED 照明設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足以下要求。

（1）合理設(shè)計(jì)照度均勻度和照度。保證照度及照度均勻度的合理性，能夠使體育場館擁有更好的照明環(huán)境，使裁判的判斷更加精確，還能夠使運(yùn)動(dòng)員的水平得到更加充分的發(fā)揮。在LED 照明設(shè)計(jì)中，當(dāng)垂直照度和水平照度一致時(shí)，視覺效果能夠達(dá)到最佳，若是二者無法保持一致，水平照度應(yīng)在垂直照度的2 倍以內(nèi)。

（2）選擇顯色性和光色合適的LED 燈具。將LED光源應(yīng)用于體育場館時(shí)，應(yīng)該盡量保證LED 燈具有較好的色彩對比和較好的顯色性，使運(yùn)動(dòng)員的判斷變得更加精準(zhǔn)。

（3）防止眩光。運(yùn)動(dòng)員的水平發(fā)揮會(huì)在很大程度上受到眩光的影響，尤其是球類運(yùn)動(dòng)，需要運(yùn)動(dòng)員準(zhǔn)確預(yù)估球的落點(diǎn)和走向，受眩光的影響更為明顯。因?yàn)長ED 光源存在表面亮度高和定向輸出的特點(diǎn)，在開展照明設(shè)計(jì)工作時(shí)應(yīng)該選擇合理的配光、布置高度及投光角度，降低出現(xiàn)眩光的概率。

（4）充分了解場地平面圖。在開展LED 燈光設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須充分了解和掌握場地平面圖，同時(shí)借助先進(jìn)的信息技術(shù)完成各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)的計(jì)算，選擇最佳的燈具控制模式和燈具排布方式，從而使體育場館各種需求得到滿足。

（5）設(shè)計(jì)合理的光回路控制方案。兼顧體育場館多功能照明需求，合理制訂燈光回路控制方案，設(shè)計(jì)人員需要改進(jìn)LED 燈光回路方案，精簡操作流程，降低體育場館運(yùn)行成本。

4 LED 光源在建筑照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例

4.1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目對象為某企業(yè)辦公室。任務(wù)是完成辦公空間劃分，規(guī)劃各種功能布局；設(shè)計(jì)布局裝飾，并開展LED照明設(shè)計(jì)，同時(shí)應(yīng)有效地利用自然光源。

4.2 照明設(shè)計(jì)要求

由于篇幅有限，文章主要分析操作區(qū)、辦公區(qū)和展示區(qū)的照明設(shè)計(jì)。

4.2.1 辦公區(qū)和操作區(qū)照明設(shè)計(jì)要求

通過分析辦公室平面圖可知，辦公區(qū)和操作區(qū)有窗戶，在白天擁有良好的日照環(huán)境。白天自然光照條件好，主要通過太陽光滿足照明需求，配合適當(dāng)?shù)娜斯ふ彰?；在夜間利用人工照明。充分考慮辦公場所室內(nèi)照明要求，工作面應(yīng)該擁有（400±100）lx 的照度，顯色指數(shù)在80 以上。

4.2.2 展示區(qū)照明設(shè)計(jì)要求

在展示區(qū)南面有一段半透光隔離墻，在特定時(shí)間段內(nèi)能夠投射陽光，人們可以通過自然采光辨識室內(nèi)物體和路面。在參觀展品的過程中，只需要對局部進(jìn)行重點(diǎn)照明。該企業(yè)以自身產(chǎn)品為展品，在照明過程中需要充分體現(xiàn)產(chǎn)品的紋理、體積感、質(zhì)地及顏色，應(yīng)該保證80 以上的顯色指數(shù)，200 lx 以上的照度，3 000 K 以上的色溫。

4.3 LED 照明設(shè)計(jì)方案

4.3.1 辦公區(qū)和操作區(qū)照明

為了使光環(huán)境達(dá)到最佳水平，以不同的燈光布置方案在相同場景中依次開始光照測試。發(fā)現(xiàn)當(dāng)以工作區(qū)為目標(biāo)投射全部燈光時(shí)，雖然符合工作區(qū)照明的各項(xiàng)指標(biāo)，但是整體光環(huán)境卻較為暗淡，給人壓抑的感覺；當(dāng)使用燈光同時(shí)照射天花板和工作時(shí)，頂棚上集中了很多燈光，能夠在一定程度上提高房間整體亮度，但是四壁和頂棚上的反射光會(huì)在工作區(qū)形成相對黑暗的地帶；當(dāng)在滿足工作區(qū)照度的同時(shí)適當(dāng)?shù)卣樟另斉飼r(shí)，整個(gè)房間的亮度適中。

正常情況下應(yīng)該在辦公場所中使用T8 或T5 熒光燈管。按固定樣式布置燈管會(huì)給人一種呆板的感覺，而且在進(jìn)行室內(nèi)照明時(shí)，照明效果不佳，在天棚位置會(huì)存在光斑，并且亮度分布的均勻性不足。在照度要求較高的工作面上集中布置點(diǎn)式暗燈槽，在照度要求較低的過道上分散布置點(diǎn)式暗燈槽，這一布置方式靈活多變且能夠充分利用光線。

使用36 W 白光LED 作為光源，能夠得到非常貼近自然光的照明效果。對于靠近窗戶的一側(cè)，當(dāng)白天自然光能夠滿足照明需求時(shí)，可以將一部分LED 燈關(guān)閉，能夠?qū)崿F(xiàn)對自然光的合理利用，避免電能浪費(fèi)。

4.3.2 產(chǎn)品展示區(qū)照明

作為一種應(yīng)用性設(shè)計(jì)元素，照明需要擁有較高的功能性，也需要具有一定的藝術(shù)特質(zhì)。合理開展產(chǎn)品展示區(qū)照明設(shè)計(jì)能夠使產(chǎn)品展示區(qū)的空間變得更加精彩。在產(chǎn)品展示區(qū)中不僅需要保證所有人能夠準(zhǔn)確辨別物體和方向，還應(yīng)該構(gòu)建出熱情好客的氛圍。

在展示區(qū)東面，將展示架擺放在墻面附近，其基本支撐構(gòu)件為LED 集成的鋁型材，可以在其中插入不同的隔板。在玻璃隔板中能夠透射出LED 光線，可以將隔板邊緣照亮。在選擇玻璃隔板時(shí)可以選擇不同色彩的玻璃隔板。與傳統(tǒng)布置方式相比，這種彩色隔板不但能夠有效利用小巧的LED 光源，還能夠帶給參觀者最佳的參觀效果。

另外，還將3 盞15 W LED 燈具安裝在展示架的頂板內(nèi)壁，使用埋入式的安裝方式。不但能夠照亮產(chǎn)品，還能夠發(fā)揮洗墻的效果。在這種照明設(shè)計(jì)中，能夠充分發(fā)揮LED 光源的光色純、體積小的優(yōu)勢。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著時(shí)代的發(fā)展，LED 光源在建筑照明領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并且具有非常好的照明效果，能夠使各種場所的照明需求得到有效滿足。實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)和LED 光源的一體化發(fā)展，使城市建筑兼具獨(dú)特的藝術(shù)感和人文氣息，提升建筑物的美觀性。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在建筑照明設(shè)計(jì)中探索更多的LED 光源應(yīng)用方式，保證LED 光源的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮。