LED在功能性照明優勢的探討

王飛

【摘??要】裝飾性照明及功能性照明是照明的兩大分類，前者對照明的美觀性提出了要求，后者對光照的質量和功效提出了要求。功能性照明對光照的要求較高，其光照必領滿足光學，生理學和心理學，必須執行嚴格的標準以滿足視覺的科學理論達到功能性照明的要求。本文對LED在室內外功能性照明中的優勢作出探討，希望能對有關人員有所幫助。

【關鍵詞】LED;照明優勢;功能性照明;室內照明;室外照明

前言

照明可分為裝飾性照明和功能性照明，裝飾性照明強調了照明效果的藝術性，功能性照明強調了照明效果的科學性。前者大都應用在景觀照明中，它對美感的要求尤其強烈。而后者強調了照明效果的的質量和功效，它需嚴格遵循《建筑照明設計標準》、《國家規定照度標準文件》等相關文件，保證照明效果的科學性，滿足光學、生理學、心理學需求。裝飾性照明早已應用到多個領域，且隨著審美的不斷變化，裝飾性照明不斷改進已得到人們的充分認可。功能性照明要嚴格遵循科學標準，雖然在我國LED尚未全面取代傳統光源，但隨著科技的不斷進步，LED在室內外功能性照明中的優勢越發突出。

1?LED的概念

LED也成稱之為發光二極管，由Ga、As、P、N等化合物制成。LED最早在1962年，在當時只能發出低光度的紅光，由于技術較落后在早期LED用于指示燈、數字顯示、顯示板[1]。隨著技術的不斷成熟其光度不斷提高，在今天LED已被廣泛地應用于照明中。LED采用半導體芯片為發光材料，相對于傳統燈具照明而言，其具有節能、環保、響應速度快等特點。

2?LED在室內功能性照明中的優勢

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

2.1?LED燈在教室照明中的優勢

教室是學生長期學習的地方，若學生長期處于光照強度不達標的場所，將導致近視。隨著LED技術的迅速發展，其在教室照明中發揮了巨大作用。LED技術對光的利用率較好，能提高燈具的能效。在傳統日光燈中，發光光源集中在圓柱面上，這對于教室照明來說，存在較大局限。日光燈對光的利用率較低，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，但傳統燈具的反射率不超過70%。而LED燈具顯色指數較好，在輸出4000?K日光色時顯色指數超過80，各標準色在測試光源下與參考光源相比飽和度的改變≥40時，這決定了LED具有高效能優勢。因此在采用教室照明中采用LED燈具能保證光照舒適性，還能達到節能效果。在傳統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日光燈的發光體長度僅為1.5m，低于這個功率的日光燈其發光體長度更短，坐在原遠離教師中間的學生不能看清黑板。據數據調查使用傳統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，導致眼睛受眩光影響[2]。LED燈具的形狀和光分配具有較強的可控性，能根據設計要求進行調整，為此在設計中將LED光源長度調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燈具在維護成本較低，環保性較高，日光燈的標準壽命為8000至?10000h，高頻次開關對其損害較大，因此其實際使用壽命僅為6000至7?000?h，每年需換1次。對于學校這類公共場所而言，其燈具較多，維護成本較高。LED燈具壽命達40000至50000h，可滿足5年一換，且LED燈具價格與日光燈相差無幾，對學校而言后續維護成本大大降低。

2.2?LED等在醫院、商業和居家照明的優勢

LED燈對光的利用率較高，且節能性較好。在醫院手術室中，無影燈光照要求極為嚴格，此外商場作為大型公共場所，燈具數量較多，其對燈具的能耗要求更高。在過去，手術室無影燈為鹵素燈泡，其功率高達2至3?kW且大部分能量是以熱輻射形式傳遞出來。醫護人員受熱輻射烘烤體感較差，且手術時間可多達幾個小時，手術環境較為惡劣[3]。由LED技術制作的手術燈具顯色指數與鹵素燈泡相近，但功率僅為300至500W，醫生無需在高熱環境下進行手術。隨著醫療技術的不斷發展，LED燈具更為小型化，可用于內窺鏡中，在內窺鏡輔助下醫生可直觀地觀察病灶，準確咬除病變位置，降低術中出血及創口大小，對病人來說其術后恢復更快，LED的優勢是傳統光源無法相比的。此外在商業照明及居家照明中LED也發揮了極大優勢，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，這是由于傳統光源較為集中，遠離燈源處照明強度較差，給人們帶來視覺上的不適感。LED燈具對光源有較強的調控功能，利用LED燈具在室內環境中可提高光照的均勻度[4]。此外其具有良好的節能效果，對商場這類大型公共場所而言，可減少燈具的運營成本。

3?LED燈在室外功能性照明方面的優勢

戶外場所對光照強度、科學性要求較高，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燈具的出現提高了室外照明的質量[5]。隧道照明須考慮機動車道路照明中亮度與照度的均勻度，駕駛員在行駛時須至少看到前方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，否則駕駛員將出現視覺誤差，即“斑馬線”效應。此外這一現象也顯示在隧道墻上，當出現“斑馬線”效應時，駕駛員視覺能力下降，發現障礙物能力減弱。在設計隧道照明時，根據燈具間距、形狀、配光嚴格設計照明方案，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，當兩個臨近燈具射出光源時，將出現光的交叉點，交叉點高度不低于前擋風玻璃上沿的高度，當車速較快避免頻閃效應的發生。在道路照明中LED燈具的優勢在與縱向亮度均勻度更好，這是因為其光源的發光角度小于180°，且由于led對輸出光的利用率高，路面上不會呈現明顯的斑馬線，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。

結語

總而言之，LED燈具具有節能、環保、光使用率高等優勢，功能性照明對光照的質量、強度、舒適度有較高要求，LED技術創新了照明思路，在室內外功能性照明中發揮了巨大優勢，在今天LED燈具已經逐漸取代傳統光源。

參考文獻：

[1]俞安琪，居家奇，陳大華.LED在功能性照明優勢的探討[J].中國照明電器，2018，403（10）：14-21.

[2]范君毅.LED光源在功能照明方面應用的可行性研究[J].山西建筑，2010，36（33）：189-190.

[3]王剛.白光LED在照明領域中的應用探討[J].科技信息，2011（1）：453-454.

[4]何宏國，王靜.LED光源在隧道照明中的應用優勢分析[J].現代建筑電氣，2014（s1）：45-47.

[5]馬進，趙雪，王帥，等.LED在船舶照明方面的優勢和應用探究[J].軍民兩用技術與產品，2016（4）：60-60.

[6]任神河，高景山，韓凱旋.公路隧道LED照明的可行性研究[J].現代電子技術，2012（12）：174-176.

（作者單位：威凱檢測技術有限公司）