感應式自動控制發光二極管燈(LED)在車庫中使用

石東旭，袁　樂

（中機中聯工程有限公司，重慶400039）

感應式自動控制發光二極管燈(LED)在車庫中使用

石東旭，袁樂

（中機中聯工程有限公司，重慶400039）

感應式自動控制發光二極管燈(LED)采用明暗照明技術，實現“有人有車高照明，沒人沒車低照明，自動感應自動控制”功能，它比傳統的日光燈省電90%。按照其使用用途分為：出入口坡道過渡照明燈、地下車庫車道照明引導燈、地下車庫車位節能燈、地下車庫照明微調燈以及應急照明燈和車位紅綠指示燈。

感應式自動控制發光二極管燈(LED)；照明設計方案；節能控制

0　引言

根據《建筑照明設計標準》(GB 50034-2013)6.2.7條，下列場所宜選用配用感應式自動控制的發光二極管燈：（1）旅館、居住建筑及其他公共建筑的走廊、樓梯間、廁所等場所；（2）地下車庫的行車道、停車位；（3）無人長時間逗留，只進行檢查、巡視和短時操作等的工作場所[1]。

上述這些場所有相當大的一部分時間無人通過或工作，而經常點亮全部或大部分照明燈，因此，新規中明確指出在這類場所宜按人體感應調光和發光二極管燈，當無人時可調至10%～30%左右的照度，有很大的節能效果。近年來，感應式自動控制發光二極管燈(LED)廣泛運用于工程實踐中，取代熒光燈已成為不可避免的趨勢。

1　感應式自動控制發光二極管燈(LED)控制原理

目前，感應式自動控制發光二極管燈(LED)主要采用被動紅外感應器和雷達微波感應器這兩種方式來調節燈具照度及功率，二者在感應原理和使用場所均有所不同。

被動紅外感應器利用是人體熱釋紅外線檢測部分，主要由菲涅耳透鏡和紅外接收傳感器構成。菲涅耳透鏡實際上就是一片可以透過紅外線的表面有一些特殊波紋的薄塑料片，主要利用的是“干涉”的原理，當有人在它前面走過時，它會把人體釋放的連續的且位置移動的紅外線“聚焦”成一種能量強度變化的紅外線傳輸到紅外接收傳感器上（圖1）。

圖1　被動紅外感應器探測原理

透鏡實際上就是一片可以透過紅外線的表面有一些特殊波紋的薄塑料片，主要利用的是“干涉”的原理，當有人在它前面走過時，它會把人體釋放的連續的且位置移動的紅外線“聚焦”成一種能量強度變化的紅外線傳輸到紅外接收傳感器上（圖1）。紅外傳感器采用熱釋電雙元傳感器，即吸收人體紅外線熱輻射之后，溫度發生改變而產生電荷（圖2）。

圖2　被動紅外感應器輸出電壓接線圖

當無人通過時，熱釋電傳感器溫度為T，傳感器表面的正負電子平衡，電荷處于中和狀態（A），此時，傳感器輸出電壓為（0）。當有人通過時，菲涅耳透鏡將吸收過后的人體熱輻射增強并傳輸到熱釋電紅外傳感器，熱釋電紅外傳感器溫度升高（T+△T），傳感器表面電荷發生改變（B），從而熱釋電紅外傳感器電壓出現△V改變。當人離開菲涅耳透鏡探測區，熱釋電紅外傳感器表面溫度恢復T，熱釋電紅外傳感器表面會吸附空氣中的正負離子，使傳感器正負離子達到平衡，處于中和的狀態（A），傳感器輸出電壓恢復（0），如圖3。

圖3　被動紅外感應器輸出信號原理

圖4　小區車庫感應LED燈具平面布置

表1　不同感應方式對比

雷達微波感應器利用電磁波的多普勒原理,即任何波都具有反射特性，當一定頻率的波碰到阻擋物的時候，這部分電磁波波就會反射回來。當阻擋物為靜止時，反射波的波長是恒定的；當阻擋物向光源的方向靠近時，反射波的波長較反射前波長短，反之，當阻擋物遠離光源的方向運動時，反射波的波長較反射前波長長。雷達微波感應器以移動的人或物體作為遮擋物，通過一片即可做電磁波信號發射又可做反射電磁波信號接收的天線板來完成，電磁波波長的變化，就意味著頻率的變化，通過多普勒原理，感應器探測出物體或人逼近或遠離，然后把這種變化轉換成電信號輸出，從而達到有人有車高照明，沒人沒車低照明，自動感應自動控制的目的。另外，雷達微波感應器可根據性能要求不同，可調試為不同的感應距離和感應范圍。

表1是兩種不同感應方式的對比，由此可知，根據被動紅外及雷達微波這兩種感應方式工作原理及感應范圍等不同，工程實踐中選用的場所不同。車位采用被動紅外感應LED燈，當車輛進出車位時候，車位區域紅外感應器發出信號，休眠燈具被喚醒點亮，方便車主停車和駛出，車或人在感應區域內活動時，LED感應燈一直保持常亮，當車或人離開感應區域約20s后（可調），LED感應燈自動重新進入休眠狀態。車道使用雷達LED感應燈，沒有車輛進出時，都處于休眠狀態，既滿足安保監控照明的要求，又極大限度地節約了用電。

2　車庫感應式自動控制發光二極管燈(LED)設計方案及能耗分析

車庫感應式自動控制發光二極管燈(LED)主要分為入口坡道燈、車道燈、車位燈和照明微調燈，另外還有車道應急燈和車位紅綠指示燈等。

本文取某小區地下車庫局部為例進行計算（如圖4），根據《建筑照明設計標準》(GB 50034-2013)表6.3.1私家車庫標準照度值30lx，照明功率密度限值≤1.8W/m2及公共車庫50lx，照明功率密度限值≤2.0W/m2的要求對不同設置區域的燈具進行設計。車庫總面積為S總=920.5m2，其中車道面積S1=365m2，車位面積S2=355.6m2，車庫入口坡道面積S3=78m2，周長C=152m,車庫層高H=4.3m，工作面取地面,室空間的高度為hc=4m，頂棚空間高度為hr=0.3m，地板空間高度為hf=0m。反射系數根據建筑照明設計標準》(GB 50034-2013)表4.5.2取值，地面反射系數為0.2，墻面反射系數為0.5，頂棚反射系數為0.7。

2.1小區車庫空間系統及有效空間反射比計算2.1.1空間系數的計算

根據《照明設計手冊》公式5-42及5-43可得：

低空比FCR=0

2.1.2有效空間反射比計算

根據《照明設計手冊》公式5-45及5-46可得：

2.1.3查《照明設計手冊》表5-11，可得：RCR=1.67，U=0.66

2.2地庫車道燈

根據《地下建筑照明設計標準》(CECS45-92)表3.2.4，車道照度按照一般情況取50lx，采用利用系數法計算車道所需LED燈具數量為：

取整后，所需的燈具數量為18盞燈。校驗車道處功率密度值：

滿足規范值要求。

設計思路：車道燈宜選雷達微波感應燈(LED)，因感應距離可以到達10～14m(可調)。當沒有車輛進出時，車道燈處于休眠狀態，功率為14W，既滿足安保監控照明的要求，又極大限度地節約了用電。當有車輛進出車道時，進入探測區域內雷達微波感應器發射微波信號后經移動的車輛反射回來，此時休眠燈具由暗變明，功率為24W，光通量相當于2×36W的普通熒光燈。車或人在感應區域內活動時，LED燈一直保持常亮，當車或人離開感應區域約20s后（可調），LED燈自動恢復休眠狀態，功率為14W。不同燈具在相同光通量條件下，車道采用雷達微波感應燈(LED)與熒光燈方案能耗對比見表2。由此可見，同一照度值下，車道采用雷達微波感應燈(LED)比普通熒光燈（T5）每天節約能耗約80%左右。

2.3地庫車位燈

根據《地下建筑照明設計標準》(CECS45-92)表3.2.4，車位照度按照一般情況30lx，采用利用系數法計算車道所需LED燈具數量為：

所需的燈具數量為20盞燈。校驗車道處功率密度值：

滿足規范值要求。

設計思路：因被動紅外感應比雷達感應控制精準，誤報率低，故車道燈宜選被動紅外感應燈(LED)。當車輛進出車位時候，車位區域紅外感應器發出信號，休眠燈具即刻被點亮，功率為12W，照度值相當于1×36W普通熒光燈。車或人在感應區域內活動時，LED燈一直保持常亮，當車或人離開感應區域約20s后（可調），LED燈自動重新進入休眠狀態，功率為1.5W。不同燈具在相同光通量條件下，車位采用雷達微波感應燈(LED)與熒光燈方案能耗對比見表3。由此可見，同一照度值下，車位采用被動紅外感應(LED)比普通熒光燈（T5）每天節約能耗約90%左右。

表2　能耗對比

表3　能耗對比

2.4地庫出入口坡道燈

根據《地下建筑照明設計標準》(CECS45-92)第5.4.1條及《汽車庫建筑設計規范》(JGJ100-98)第6.4.5條地庫出入口處應設置過渡照明,過渡照明白天入口處亮度變化可按10:1到15:1，夜間室內外亮度變化可按2:1到4:1取值。根據《地下建筑照明設計標準》(CECS45-92)附錄B，本地(重慶)年平均散射照度為12300lx，其入口處的照度設計為1230lx到830lx，以本小區住宅車庫為例，入口處照度取照度中間值1000lx。

2.4.1汽車由入口處駛入地庫人眼的適應時間

入口處地面亮度為L1(cd/m2)，地庫內地面亮度為L2(cd/m2)；ρ為地面反射系數，小區車庫地面采用水泥材料，ρ取0.15；E為照度值，入口處照度E取1000lx，車庫內按照規范要求取50lx。根據漫反射表面的亮度、照度和反射關系，可計算出入口處及地庫內亮度如下：

查表《地下建筑照明設計標準》(CECS45-92)附圖A亮度——時間曲線可知，照度值由1000lx過渡到50lx，人體適應時間約10s。

2.4.2過渡照明應設置的長度

根據《地下建筑照明設計標準》(CECS45-92)第5.4.3.2條，車行速度可取5km/h，過渡適應時間為10s，即過渡照明的長度為15m。

2.4.3過渡照明燈具布置方案

車庫出入口與地庫交界處的照明，無論白天還是夜晚，照度都應有一個“由高到低”或者“由低到高”的過渡過程，即“引入段”-“適應段(過渡段)”-“正常照度”。設計方案如圖(圖3)，人眼正常的視線范圍是平視上方30°至下方60°，在這個范圍內出現刺眼的光線，會使駕駛員出現強烈的眩光感。故入口處引入段照明選用4組防眩光LED筒燈(160W功率可調，光通量)，代替相同光通量的金鹵燈(400W功率不可調)，使LED燈發出的光線全部控制在＜30°的截光角范圍內可防止眩光，無車輛進出車庫時，LED筒燈保持低照度，達到節能目的。

適應段(過渡段)采用4盞LED燈管(功率24W),分為A和B兩組分別控制，A組燈具及引入段LED筒燈白天全亮，照度達到由高至低；夜晚B組燈具及筒燈關閉，照度達到由低到高。不同燈具在相同光通量條件下，入口處采用(LED)筒燈與金鹵燈方案能耗對比見表4。由此可見，同一照度值下，入口處過渡照明采用LED筒燈比普通熒光燈（T5）每天節約能耗約60%左右。

表4　能耗對比

3　結論

目前，照明消耗電能約占整個電力消耗的20%，如何降低照明燈具能耗是節約能源的重要問題之一。感應式LED燈具在LED燈具自身較其他燈具節能的基礎上，對LED燈具控制方式的研究、開發和應用進一步降低了能源損耗。且LED燈具具有可采用直流電源驅動，驅動電壓低，功率小的優點。根據目前使用情況表明，車庫、樓道等無人長時間逗留的場所采用感應式LED燈具比普通熒光燈節能80%。此外，感應式LED燈具還具有功率可調、壽命比熒光燈長、污染低(不含汞)、光-電能轉換效率高、發熱小、燈具感應敏捷、響應快等優點。

[1]GB50034-2013建筑照明設計標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2014.

[2]CECS45-92地下建筑照明設計標準[S].中國工程建設標準化協會，1992.

[3]姚家煒.照明設計手冊[M].北京：中國電力出版社，2006：188-211.

責任編輯：孫蘇

智能建筑

樓宇智能化與多功能化助力現代智能建筑

樓宇對講即在樓宇建筑中起通話作用的一種設備，大致分為可視對講和非可視對講。在每個住宅門口及住戶家中安裝非可視對講系統，以實現訪客驗明身份及住戶對講，住戶可遙控開啟住宅門，從而有效防止非法人員進入住宅樓內。非可視樓宇對講系統發展已有十來年的歷史，但經過這些年來的發展，樓宇對講系統的功能要求也在日益提高。

智能樓宇對講系統現如今可以和智能家居捆綁在一起，作為智能家居的中控系統，進行很好的融合。這將是一個智能樓宇對講功能更加廣泛的拓展。而樓宇對講行業僅靠單純的樓宇對講產品并沒有多大的盈利空間。實際上，樓宇對講系統發展到現在，早已不是最初僅限于對講、開關門功能了，特別是現代智能建筑漸成為新建項目的發展趨勢。

對講系統在數字化、IP化方式發展，系統功能等應用方面有極大拓展，許多廠家推出的室內機集成了視頻播放、音樂、電子相框、電子圖書、鬧鐘等功能。為方便使用，許多對講產品還能提供回鈴音提示、鍵音提示、呼叫提示、語音提示、信息接收、留影留言提取等功能。

（摘自：能源世界）

Application of LED with Inductive Control in Underground Parking

The LED with inductive control adopts light and shade lighting technology,realizing function of"People or car passing with high lighting,no person or car passing with low lighting,automatic and inductive control".It provides up to 90%energy conservation compared with the traditional fluorescent lamp.According to its usages,LEDs with inductive control are divided into:transition light on the entrance ramp,Lane guide light on underground parking driveway,energy-saving light in underground parking lot,dimming light for underground parking,emergency light and the red and green indicator light in underground parking lot.

LED with inductive control；lighting design scheme；energy saving control

TU8

A

1671-9107（2015）12-0030-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2015.12.030

2015-10-16

石東旭(1987-)，男，山東威海人，本科，助理工程師，主要從事建筑電氣設計工作。

袁樂(1987-)，女，重慶人，本科，助理工程師，主要從事建筑電氣設計工作。