LED燈具在室內照明裝飾中的應用

李鈴

（福建省產品質量檢驗研究院）

隨著科學技術的進步，新型照明燈具逐漸占領市場，LED燈具以高效、低能耗、耐久的優勢被業界稱為最具潛力的照明設備。在節能理念不斷深入人心的同時，全國各地不斷開始應用節能燈具，傳統的白熾燈等照明設備逐漸淘汰，在LED節能燈具逐漸取代傳統燈具的同時，也迎來了技術上的挑戰，只有做好LED燈具應用中相關問題的分析，才能保證LED燈具成為照明裝飾領域中的主力軍。

1 LED燈具在室內照明裝飾中的應用優勢

1.1 使用壽命長

在正常使用條件下，LED節能燈具的使用時間遠遠超過傳統光源，適合應用與需要長時間開啟或者更換不方便的場所[1]。

1.2 操作簡便

可以通過智能系統實現LED燈具色彩和亮度的動態控制，可廣泛應用于專業照明場所和裝飾設計領域，同時LED燈具的啟動性能良好，方便快捷，響應時間極端，可快速實現全光通輸出。

1.3 方向性好

與傳統照明設備相比，LED燈具的發光方向性極為客觀，擁有較高的光通利用率，能夠滿足室內照明裝飾的要求，在外觀設計和配光分布上具有廣闊的應用前景。

1.4 可塑性強

LED燈具在應用過程中可以與周圍環境有機融合，可以快速實現良好的照明效果，實現柔化照明，在裝飾造型領域具有較強的優勢。

1.5 環保健康

LED燈具的光束中不含有紫外線和紅外線燈對人體有害的光纖，好點量較低，適宜在珠寶店和博物館中應用，可以滿足特殊物品對特殊照明的要求。

2 LED燈具與傳統照明設備的比較

與傳統照明設備的對比，主要從光源和燈具上進行分析。

2.1 光源對比

對一體化節能燈而言，鎮流器位于光源內部，在光源散熱的影響下，元件的使用壽命大大降低，另外由于光源內部的空間不足，一體化節能燈與分體式節能燈相比，光源的諧波和功率因數都較低，如果家用照明中的一體化節能等逐漸增多，將導致諧波過高，電力系統中附加設備的成本將增加，維護費用也將大幅度提高。

與一體化節能燈具相比，分離式節能燈具將鎮流器外置，在提高使用性能的同時，可以將使用壽命延長至10000h以上。在系統光效光效方面，分離式節能燈和一體化節能燈并沒有太大的區別，電力能耗也相差不大。

在大功率照明設備中，LED的主流顆粒一般采用100～130lm/W，同時電器損耗會達到90～100lm/W，不同驅動器的顆粒數不同，系統的能效也會不同，顆粒數量越多，系統能效也越高。在應用效率方面，LED的效率必定高于傳統光源，燈具性能的好壞直接關系到系統效率。

2.2 燈具對比

為了降低燈具的初始建設成本，可以選擇格柵熒光燈，但值得注意的是，雖然初始成本低，但在運行過程中可能出現高能耗和頻繁維護的問題。

在考慮初始建設成本和維護成本的情況下，可以選擇LED燈具，并且可以降低能耗。

在辦公照明燈具方面，除了要考慮燈具的應用效益外，還必須對炫光進行控制，一般以UGR作為炫光的評價標準，辦公室照明燈具的推薦指數為19。UGR數值與燈具的效率相關，在控制過程中個，UGR數值越高，燈具的應用效率就會越高，與UGR數值相關的因素有燈具的觀察視角、燈具的安裝位置、燈具的亮度、燈具的設計尺寸。

與分離式節能燈相比，LED筒燈具有較高的效率，是節能的首選，在考慮炫光控制的情況下，燈具的發光面過低都將導致UGR指數升高。

3 LED照明的經濟分析

與傳統照明燈具相比，LED燈具具有較高的經濟優勢，在推進節約理念的過程中，必須從長遠來來考慮，從綜合效益上進行分析，在理論分析上，一般將s定義為LED燈具的綜合費效比，具體定義如下式：

式中：A表示能源參數，A=Pxtxμ，P為功率，t為設備的年運行時間，μ與設備類型有關。M為運行電費單價，單位元/kwh；m為運行維護系數；Li為壽命系數；k為照明形式系數；p為燈具的單價，單位元。

當s≥2時，燈具的綜合費效非常優秀；s≥0.5時，表現為優秀；s≥0.15時，表現為合格；當s＜0.15時表現為不能接受[2]。

4 LED燈具應用過程中的相關問題

LED燈具在應用過程中，光學特性與傳統照明燈具不同，如果只結合經驗進行分析設計，會存在較大的誤差，很有可能造成浪費，以下對照度計算區別、亮度對炫光的影響等方面展開分析。

4.1 照度計算區別

在核算照明設備的照度等級時，由于相同功率燈具的效率和光學特性可能存在差別，不同光學類型的LED燈具都有不同的利用系數，同一種燈具的不同光學類型，利用系數也不同，利用系數一般由廠家指定，較為精確。如果套用傳統燈具的利用系數，將造成較大的浪費，為了獲得較高的精確度，一般采用逐點計算的方法計算燈具的照度。

4.2 亮度對炫光的影響

與傳統的熒光燈和節能燈相比，LED燈具的表面亮度較高，因此對炫光的限制就更加重要。上文提到的UGR指數即為統一炫光指數，一般將其作為室內炫光的評測參數，如下式：

式中：Lb表示背景亮度，單位為cd/m2；L表示燈具的亮度，單位為cd/m2；ω表示燈具發光部分對觀察者形成的立體角，單位sr；p為每個單獨燈具的位置指數。

統一炫光指數UGR與燈具的尺寸、燈具的表面亮度和燈具正常實現范圍的影響有關。在計算UGR數值的過程中嗎，還可以利用主評測的方法。

在排除色溫和顯色指數的影響后，一般LED炫光控制要求更高，如果只利用傳統燈具的炫光控制措施往往難以滿足要求，因為LED燈具的表面亮度較高，所以對LED燈具的應用來講，炫光控制就極為重要。

4.3 視覺差異性

LED燈具和熒光燈的能量分布圖如圖1。

圖1

與傳統照明燈具相比，LED光譜差別較大。LED的光譜在藍、綠、黃范圍比較廣泛，在紅光范圍分布較差，因此會造成視覺上的不舒適。現代LED技術在解決紅光缺失的同時，提高了成本造價，對室內照明來講，必須綜合考慮經濟因素[3]。

4.4 燈具的調光

LED的應用中，無法根據傳統調光方法進行控制，對室內LED照明來講，LED芯片的工作電壓在2.5～3.5V之間，在正常工作時，正向導通的LED相當于一個二極管，內部的電阻較小，盡管電壓變化較小，也將導致較強的光線變化，因此傳統的模擬調光方法和切向調光方法都不適用于LED燈具。在實際應用中年，傳統的熒光燈和節能燈利用模擬調光的方法可以將輸出降低到3%，而LED燈具很難達到8%以下，并且利用傳統方法調光的過程中往往出現頻閃的問題，通過理論分析后發現，主要是受燈具驅動器的影響，近年來逐漸采用DALI協議對室內LED燈具進行調光。

5 LED燈具在室內照明裝飾中的選用

5.1 LED燈具必須集成化和智能化

為了提高燈具的應用效益，充分發揮燈具的優點，可以利用智能化產品為燈具設計提供完善的方案。在實際應用中，可以在LED燈具安裝完成后，利用通訊協議實現燈具的控制，進一步完善主機和網絡設備，以保證LED燈具適應不同場合的應用需求，為室內照明提供可靠的技術支持，實現集成化和智能化控制。

5.2 遵循室內照明的設計原則

將LED燈具應用于室內照明裝飾工程，需要以《建筑照明設計標準》為依據，為了提高視覺條件，需要綜合考慮燈具的照度、炫光指數和色溫等。在燈具的應用過程中，可以選擇適當的照明超所開展試點，在大面積推廣應用之前，保證燈具能夠不斷完善和改進，以提高應用效益。同時必須選擇合理的LED燈具，保證在相同照度水平和照明質量下的節能效果有所提升。

5.3 提高產片的人性化

市場上用于室內照明的燈具多種多樣，LED燈具為了占據市場先機，必須滿足產品系列化和人性化的要求，室內照明裝飾產業在不斷靠攏時尚化的同時，LED燈具的系列化和人性化優點逐漸顯現出來，人們審美要求的提高，很大程度上促進了燈具在使用效果方面的進步，燈具的體積逐漸變小，光線也更加利于控制，在人性化方面具有較大的潛力[4]。

5.4 改善大型LED燈具的散熱

針對大功率LED燈具，電能向光能的轉換效率就較低，燈具在使用過程中產生的大量熱能無法及時排出，很可能導致接口溫度過高，降低燈具的使用壽命，同時也存在較大的安全隱患。為了推進燈具在室內照明裝飾領域的應用，必須解決大型LED燈具的散熱問題。

6 結束語

LED燈具在不斷更新和發展的過程中，生產成本逐漸降低，制作工藝逐漸完善。隨著對室內照明裝飾要求的提高，LED燈具的應用將越來越廣泛。但同時必須意識到燈具在照明裝飾領域的選擇依據，只有不斷創新和總結應用經驗，再能滿足照明裝飾工程的需求。

[1]劉相前.LED燈具在室內照明中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2013，12（3）.

[2]黃永貴.淺談LED節能燈具在室內照明裝飾工程中的應用[J].科技創新與應用，2012，26（14）：194.

[3]葉威.論LED節能燈具在照明裝飾工程中的設計要點[J].中國科技財富，2012，24（18）：103.

[4]沈 照.淺談 LED 在室內裝飾中的運用[J].四川工業大學，2011，12（1）：14.