淺談LED在室內(nèi)照明中的應(yīng)用

悉地國際建筑設(shè)計(jì)顧問有限公司李炳華

（100013）

摘要：本文簡述了LED在室內(nèi)的應(yīng)用依據(jù)和技術(shù)條件，分析了LED燈在室內(nèi)可應(yīng)用的場所，并對LED燈所存在的問題進(jìn)行說明，得出了諸多結(jié)論：盡快制定、完善LED燈的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并緊盯國際LED技術(shù)的新動態(tài)；努力提高LED燈的性價(jià)比；現(xiàn)階段室內(nèi)可以采用LED筒燈、射燈等，非人員長期停留、工作場所也可使用LED燈，如車庫、走廊、樓梯間等；疏散照明可以采用LED照明技術(shù)；鑒于LED光健康問題尚處在研究之中，有人員長期停留、工作場所需慎重使用LED燈。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)照明 LED 性價(jià)比標(biāo)準(zhǔn)光效光健康

1 概述

LED技術(shù)推動了照明行業(yè)的一場革命。毋庸置疑，隨著LED技術(shù)日趨成熟、價(jià)格不斷降低，其在室內(nèi)照明中的應(yīng)用必將越來越多、越來越廣。

LED在建筑中首先應(yīng)用在標(biāo)志標(biāo)識方面，例如常見的“安全出口”、“電梯”、“衛(wèi)生間”等電標(biāo)志標(biāo)牌早已采用了LED技術(shù)，這方面的應(yīng)用取得了較好的效果，現(xiàn)在比較普及和成熟。隨后，LED在夜景照明中得到廣泛的使用，尤其北京奧運(yùn)會的水立方項(xiàng)目^[1][2][8]，通過國家科技部和北京市兩項(xiàng)科研課題的攻關(guān)，成功將大功率LED應(yīng)用在建筑物立面照明上，推動了我國大功率LED的發(fā)展，帶動了我國LED在建筑物夜景照明中的應(yīng)用，現(xiàn)在夜景照明已經(jīng)普遍地采用了LED技術(shù)。同時(shí)，LED在應(yīng)急照明領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，尤其在疏散照明中應(yīng)用更為廣泛、普及。近年來，室內(nèi)照明中的筒燈、射燈、辦公燈具等也有可采用LED技術(shù)的案例，并取得了一定的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

客觀地講，LED在室內(nèi)照明中的應(yīng)用剛剛起步，許多因素制約著其在室內(nèi)照明中的應(yīng)用。本文嘗試對此問題進(jìn)行分析，共同關(guān)心此問題，科學(xué)、合理地推動LED技術(shù)的應(yīng)用。

2 LED應(yīng)用在室內(nèi)照明的條件日趨成熟

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

就設(shè)計(jì)而言，《建筑物照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50034-2013是重要的設(shè)計(jì)依據(jù)之一。而即將修訂完成的電氣專業(yè)母規(guī)范——《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》也有相當(dāng)多的條款涉及到LED燈的應(yīng)用。相應(yīng)的各種類型建筑的電氣設(shè)計(jì)規(guī)范也有相應(yīng)的LED應(yīng)用條款。這些標(biāo)準(zhǔn)奠定了LED在室內(nèi)照明應(yīng)用的基礎(chǔ)，必將為LED在室內(nèi)應(yīng)用起到非常重要的作用。

2.2 技術(shù)條件

LED燈是電氣產(chǎn)品，在國際上由國際電工委員會IEC主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)的組織、制定工作^{[3][4][5] [9]}。IEC內(nèi)部由不同的技術(shù)委員會負(fù)責(zé)不同的工作：LED照明電器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)由TC34負(fù)責(zé)，主要包括LED的光源、連接器、控制裝置、燈具等內(nèi)容；LED光生物安全部分歸口TC76技術(shù)委員會?！稛艟咝阅?/span>-第2-1部分:LED燈具特殊要求》IEC/PAS 62722-2-1、《普通照明LED模塊性能要求》IEC/PAS 62717等標(biāo)準(zhǔn)為LED燈的生產(chǎn)、檢測、應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

我國在吸取國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，建立了自己的LED標(biāo)準(zhǔn)體系^[9]，包括燈具的安全標(biāo)準(zhǔn)、性能標(biāo)準(zhǔn)和方法標(biāo)準(zhǔn)三大類，截至目前為止，共計(jì)完成標(biāo)準(zhǔn)28項(xiàng)，其中安全標(biāo)準(zhǔn)24項(xiàng)，性能標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，方法標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，較好的規(guī)范和推動了LED燈的制造、檢測、應(yīng)用。

對設(shè)計(jì)來說，現(xiàn)在已經(jīng)具備在室內(nèi)使用LED燈的基本條件。歸納起來如表1所示，這些參數(shù)大多是我國CQC認(rèn)證^{[6] [9]}的內(nèi)容，而3C認(rèn)證主要對安全、電磁兼容方面進(jìn)行認(rèn)證。

表1 LED燈的主要參數(shù)及要求

注1：功率因數(shù)的實(shí)測值不應(yīng)低于標(biāo)稱值的0.05。

2：顯色指數(shù)中R9是某光源對“飽和紅色”的顯色指數(shù)。顯色指數(shù)有R1、R2、R3、......R14、R15。前8個(gè)的顏色是常見顏色，它們的平均值為Ra。后7個(gè)是：飽和紅色、飽和黃色、飽和綠色、飽和藍(lán)色、白種人皮膚色、樹葉綠、亞洲人皮膚色。

3：限于長期工作或停留的房間或場所。

4：在壽命期內(nèi)LED燈的色品坐標(biāo)與初始值的偏差在國家標(biāo)準(zhǔn)《均勻色空間和色差公式》GB/T 7921-2008規(guī)定的CIE 1976均勻色度標(biāo)尺圖中，不應(yīng)超過0.007；

5：LED燈具在不同方向上的色品坐標(biāo)與其加權(quán)平均值偏差在國家標(biāo)準(zhǔn)《均勻色空間和色差公式》GB/T 7921-2008規(guī)定的CIE 1976均勻色度標(biāo)尺圖中，不應(yīng)超過0.004。

2.3 應(yīng)用場所分析

《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2013對不同類型建筑物、不同場所的照明標(biāo)準(zhǔn)給出要求，為了達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值的指標(biāo)可以采用多種途徑和方法。在民用建筑應(yīng)用方面，下列光源將不予考慮：

1. 普通白熾燈——2011年我國發(fā)布了“中國逐步淘汰白熾燈路線圖”，正逐步淘汰白熾燈；

2. 鹵鎢燈、熒光高壓汞燈——綜合能效指標(biāo)^[7]較低，即光效低、壽命短；

3. 高壓鈉燈——顯色性不滿足要求；

4. 普通鹵粉直管熒光燈——顯色性不符合要求，且光效較三基色熒光燈低很多。

表2為住宅建筑主要場所可使用的光源。從表2可以看出，住宅建筑的衛(wèi)生間、廚房、電梯廳、走道、樓梯間、車庫等場所可以大膽的使用LED燈，而人長期停留的起居室、臥室、書房等場所需要謹(jǐn)慎對待、慎重選用，因?yàn)?/span>LED燈對人安全性問題還在研究過程中，尤其對孩子的視力影響還需進(jìn)一步評估。

表2 住宅建筑主要場所常用光源

注：表中，√——可用；○——謹(jǐn)慎使用；×——不推薦使用。

由表3可知，辦公建筑的前臺、接待場所，可以使用LED筒燈、射燈，既起到裝飾作用，又能節(jié)約能源。其他辦公場所可根據(jù)需要慎重選用，選擇符合標(biāo)準(zhǔn)要求的、質(zhì)量優(yōu)良的LED辦公燈具。

表3 辦公建筑主要場所常用光源

注：1. 表中，√——可用；○——謹(jǐn)慎使用；×——不推薦使用；

2. 表中照度值的參考平面及其高度除設(shè)計(jì)室為實(shí)際工作面，其他均為0.75m水平面。

表4是酒店主要場所推薦使用的光源。除大堂、多功能廳、游泳池等少數(shù)場所外，酒店大多數(shù)場所可使用LED燈，現(xiàn)在許多酒店已經(jīng)使用了LED功能性照明燈具，取得了良好的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，尤其客房的閱讀燈、筒燈、射燈等，使用較多，效果較好。

表4 旅館建筑主要場所常用光源

注：表中，√——可用；○——謹(jǐn)慎使用；×——不推薦使用。

表5 商業(yè)建筑主要場所常用光源

注：表中，√——可用；○——謹(jǐn)慎使用；×——不推薦使用。

表5為商業(yè)建筑主要場所推薦使用的光源。LED燈在商業(yè)建筑中可以大顯身手，經(jīng)常在櫥窗照明、柜臺照明、貨架照明等場合使用，尤其適合重點(diǎn)照明場所。

民用建筑中常見的設(shè)備機(jī)房常用光源見表6，LED燈在這類場所需慎重使用，一方面LED燈性價(jià)比不占優(yōu)勢，另一方面設(shè)備用房環(huán)境不同于其他室內(nèi)場所，存在潮濕、震動、電磁干擾等情況，使用時(shí)需進(jìn)行評估和分析。

表6 設(shè)備用房常用光源

注：1、表中，√——可用；○——謹(jǐn)慎使用；×——不推薦使用；

2、計(jì)算機(jī)房、控制室等有顯示屏場所需防光幕反射；

3、鍋爐水位表處的照度不小于50lx；

4、表中照度值的參考平面及其高度除注明者外均為0.75m水平面。

3 存在的問題

3.1 標(biāo)準(zhǔn)問題

我國LED燈與IEC的標(biāo)準(zhǔn)體系相仿，有些標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成，有些標(biāo)準(zhǔn)尚未制定或正在制定過程中，在已頒布執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)中重復(fù)編制現(xiàn)象比較嚴(yán)重。另一方面，作為應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)規(guī)范尚不完善，對此新技術(shù)還需進(jìn)一步研究。

國際上，以飛利浦、歐司朗等企業(yè)聯(lián)合成立的ZAGA聯(lián)盟將對LED燈的接口進(jìn)行規(guī)范和要求，也必將對我國2萬余家LED企業(yè)帶來沖擊和挑戰(zhàn)。同時(shí)COB等技術(shù)對LED光源的生產(chǎn)也會產(chǎn)生重大影響。

因此，LED標(biāo)準(zhǔn)相對滯后，企業(yè)聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn)壁壘影響了LED在室內(nèi)照明中的應(yīng)用。

3.2 技術(shù)發(fā)展中的問題

LED技術(shù)處于快速發(fā)展期。目前LED芯片的光效從十年前的15lm/W呈現(xiàn)約二十倍的增長，已經(jīng)超過T5三基色直管熒光燈的光效。以科銳公司今年上半年新推出的XLamp® XP-L LED商業(yè)化量產(chǎn)單芯片大功率LED封裝器件為例，在350mA電流條件下光效高達(dá)200lm/W，光通量達(dá)1226lm。而這時(shí)期該公司的白光功率型LED實(shí)驗(yàn)室光效超過300lm/W。不僅如此，未來幾年，LED芯片光效每年將以20-25%的速度提升。

技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，也承受著其快速發(fā)展的壓力。上游外延芯片快速發(fā)展，影響了中下游的產(chǎn)品研發(fā)、定型。試想，經(jīng)過長時(shí)間的產(chǎn)品研發(fā)、試驗(yàn)、修改、再試驗(yàn)，到最后通過國家相應(yīng)的檢測試驗(yàn)及3C、CQC認(rèn)證，產(chǎn)品定型之時(shí)也就意味著技術(shù)的落后。

3.3 光健康問題

LED光所引發(fā)的健康問題一直在行業(yè)內(nèi)備受爭議，照明界與醫(yī)療衛(wèi)生部門的觀點(diǎn)不太一致，此類問題在國際上也是新的課題，目前還在研究過程之中，短時(shí)間內(nèi)很難下定論。

3.4 性價(jià)比

目前，LED燈的性價(jià)比不占優(yōu)勢。從性能角度看，中國不乏品質(zhì)優(yōu)秀的LED產(chǎn)品，同時(shí)也存在大量質(zhì)量低劣的LED燈，2萬余家的LED照明企業(yè)生產(chǎn)出海量的、質(zhì)量參差不齊的LED產(chǎn)品，再加上如上所述的諸多問題，增加了選擇質(zhì)量優(yōu)良產(chǎn)品的難度。從價(jià)格看，LED燈的價(jià)格明顯高于它所替代的光源價(jià)格。表7為阿里巴巴網(wǎng)站上公布的單只LED球泡燈技術(shù)參數(shù)和售價(jià)，從表中可以看出，LED節(jié)能效果非常明顯，但其性價(jià)比不高，與相近光通量的白熾燈、節(jié)能燈相比對，LED球泡燈的價(jià)格是白熾燈價(jià)格十倍之多，是節(jié)能燈的2倍。而消費(fèi)者買燈是為了得到光，按單位價(jià)格計(jì)算，1元錢只能買15lm LED球泡燈的光；同樣1元錢，可買170lm白熾燈的光，27lm節(jié)能燈的光。因此，LED應(yīng)用在室內(nèi)照明除提高產(chǎn)品性能外，還需降低成本，從而降低售價(jià)，努力提高LED燈的性價(jià)比。

表7 LED球泡燈性價(jià)比比較

4 結(jié)束語

綜上所述，本文主要學(xué)術(shù)觀點(diǎn)如下：

1. LED燈相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)需盡快完善，并緊盯國際新動態(tài)；

2. 性價(jià)比過低是制約LED燈普及的主要原因之一；

3. 現(xiàn)階段室內(nèi)可以采用LED筒燈、射燈等，非人員長期停留、工作場所也可使用LED燈，如車庫、走廊、樓梯間等；

4. 疏散照明可以采用LED照明技術(shù)；

5. 鑒于LED光健康問題尚處在研究之中，有人員長期停留、工作的場所需慎重使用LED燈；

現(xiàn)在還有些亟待解決的問題影響了LED進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用，相信隨著LED技術(shù)不斷進(jìn)步、成熟，價(jià)格不斷降低，其在室內(nèi)照明中的應(yīng)用必將越來越廣。以上為個(gè)人觀點(diǎn)，不妥之處敬請讀者批評指正！

參考文獻(xiàn)：

1 《國家游泳中心(水立方)機(jī)電設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究應(yīng)用》毛紅衛(wèi)主編，中國建筑工業(yè)出版社，2009-11-1出版；

2 《半導(dǎo)體照明工程技術(shù)》李興林，中國建筑工業(yè)出版社，2012-02-01出版；

3 Luminaire performance-Part 2-1: Particular requirements for LED luminaires, 34D/995/PAS IEC/PAS 62722-2-1

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4 Luminaire performance –Part1: General Requirements,34D/998/PAS IEC/PAS 62722-1

5 LED MODULES FOR GENERAL LIGHTING Performance requirements,34A/1444/PAS IEC/PAS 62717 Ed.1

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8 《國家體育場電氣關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用》，李炳華、王玉卿、馬名東、李戰(zhàn)贈、楊成山，中國電力出版社，2014.3

9 《照明科學(xué)與技術(shù)學(xué)科發(fā)展報(bào)告》中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主編，中國照明學(xué)會編著，中國科學(xué)技術(shù)出版社，2014年4月