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摘要：据统计，地球每年为照明消耗的电量占所有电量消耗的五分之一，在环境问题日益严峻的今天，我们需要在尽量少消耗的情况下获取足够的照明，在满足使用的前提下减少对环境的污染。LED作为一种能将电能转化为光能的半导体器件，具有光效高、寿命长、启动时间短、低压安全等特点，成为未来绿色照明的主要解决手段。
关键词：LED;建筑照明設计;应用
引言
LED作为一种新型光源，具有能耗低、光效高等特点，在照明行业已经逐步替代传统光源，随着LED工艺的不断升级，半导体技术的不断发展，LED在检测仪器的应用也越来越普遍，对LED光照度的检测精度也有了更高的要求。
1 LED光源优势
1.1显色效果高
LED光源显色性在70以上，在高压钠灯显色方面表现在20左右，同时LED光源接近自然光，与自然光接近的物质，视觉接受能力越强，应用LED光源，可以为人们提供舒适、安全的视觉环境。
1.2安全系数高
LED光源电压在于24伏以下，这样可以应用于众多场所，且安全性较高，照度效果好。LED光源虽然是固体冷光源，但是采用密闭材料环氧树脂构成，一般不会出现松动的情况，同时产生光衰积碳发热的可能性较低。与传统灯具相比LED光源灯具的寿命较长，一般可以维持在5万小时之上。
1.3节能、环保
在节能环保为主题的时代背景下，LED光源与自然光非常接近，同时节能环保，应用范围广，LED光源通过半导体芯片发光，使用的材料不含汞，所以在光源工作期间，不会产生污染环境的物质，同时灯具材料可以循环利用，是一种节能型材料。
1.4组合能力强
LED灯光源颗粒较小，组合方式多样，可以根据实际要求，应用于不同型号的灯具中，应用范围较广，LED灯具在桥梁、高架桥、城市建筑等方面都有较好的应用，可以采用点线面结合的方式，提升光照效果。
2 LED照明灯具技术问题
首先就是LED灯具在设计中散热结构还需要优化，LED发光效率与温度是成反比的，因此其温度越高那么发光效率越低，这也是LED照明灯具在当下需要解决的主要难题。如果灯具出现散热不良等状况，就会加快整个灯具的老化，同时也会使其不稳定。其次就是在LED照明灯具设计时驱动电源设计难度较大，需要对相关灯具进行恒流供电。当前对LED照明灯具驱动电源的主要设计方案是线性或者开关型稳压器结合特定的反馈电路。最后就是在LED灯具进行设计时，其外观以及相应的材料工艺还需要进一步改善，有效的选择材料可以优化灯具的散热系统，由于LED照明灯具的光源是单向性的，因此在选用材料时应当保证其功能，在此基础之上来确保LED照明灯具的外观。同时要在其中进行二次光学设计，需要结合光源模组所散发出的光度、光通量大小、光强大小、光强分布等状况来选择合适的材料，要有效的将二次光学设计理念融入其中，进而实现LED照明灯具结构设计上的创新。
3照度计算
在照明设计中，势必要对建筑空间进行照度计算，验证设计是否符合规范要求。照明设计中平均照度的计算通常采用利用系数法。利用系数法考虑了由光源直接投射到工作面上的光通量和经过室内表面相互反射后再投射到工作面上的光通量。计算结果为工作平面上的平均照度。利用系数法适用于灯具均匀布置、墙和顶棚反射系数较高、空间无大型设备遮挡的室内一般照明和灯具均匀布置的室外照明。该计算方法简便，比较准确。
（1）利用系数是指投射到工作面上的光通量与自光源发射出的光通量之比。用U表示，详见式（1）。
式中，φ为光源的光通量，lm;φ1为自光源发射，最后投射到工作面上的光通量，lm。利用系数是灯具光强分布、灯具效率、房间形状、室内表面反射比的函数，计算比较复杂。为此，在各类设计手册中常按一定条件编制灯具利用系数表供设计查询使用。
（2）利用系数法计算平均照度的基本公式见式（2）、（3）。
式中，Eav为工作面上的平均照度，lx;φ为光源的光通量，lm;N为光源数量;U为利用系数;A为工作面积，m2。K为灯具的维护系数，其值可查询相关表格，室内K一般取0.7。
根据公式（2）、（3）即可计算出，建筑空间内的照度值。下面以建筑尺寸为5.2m×6.2m的标准办公室，计算分别使用LED灯具与节能型荧光灯后，照度计算结果，详见表2。
表2 LED灯具与节能型荧光灯照度对比
依据规范，办公场所要求照度标准值300lx，功率密度值目标值为8W/m2。从计算结果来看，选用LED灯具，耗电量少，照度值符合规范要求，更加经济、节能。
4 LED在建筑照明设计中的应用
目前，LED已广泛应用在走廊、楼梯、大厅、卫生间、地下室等一系列公共场所，在这些场所，灯具一直处于开启状态非常的不节能，而如果采用感应型灯具其频繁的启动又会大大减少荧光灯的寿命。LED灯具能够完美的客服这些困难，得以取代传统的白炽灯及荧光灯。下面以某学校正在进行改造的教学楼为例，对LED等和传统的荧光灯进行一系列比较。
4.1走廊区域
公共走廊的特点是工作时间人员流动大，常规的做法是采用长明灯，但这势必造成能源的浪费，而采用感应型荧光灯又会因为其频繁的启动大大减少使用寿命。考虑到LED电源是恒流电源，不会在启动时有大电流对其寿命进行影响，且启动速度快，在本项目的走廊区域，均选择设置LED灯具。
4.2地下机房
很多地下车库以及停车楼的照明光源基本是采用传统的照明方式，不但耗电量大，损耗也大，且控制方式基本采用集中人工控制，但是由于地下车库需要24小时不间断照明，车库照明经常处于长开状态，这就极易损坏照明灯管，需经常更换，无形当中也加大了维护工作的力度，并且维护费用也比较高。有些车库为了省电，只打开一半灯照明，照度不仅达不到标准值要求，而且易发生安全事故。现在随着智能照明系统的普及率日益增大，应用范围也越来越广泛，有些地下车库已经开始采用智能的LED光源作为照明方式了，如此一来，管理起来不仅方便、简单，还可以随意控制，也可以节约不少电，可以说是两全其美。
4.3节能效益
4.3.1初始投资
LED灯具的初始投资为29.7万元，荧光灯初始投资为9.9万元，可以看出，LED灯具的初始投资是传统荧光灯的3倍。
结语
LED照明在节约能源等方面比传统灯具拥有更多优势，LED能够进一步提高光效、降低价格，并解决目前存在的一系列问题，从而引起照明领域的巨大变革，成为真正能够全面推广的环保、安全、节能、舒适的绿色照明。
参考文献：
[1]俞丽华.电气照明[M].上海：同济大学出版社，2011.
[2]肖宏志.半导体照明的基础-白光LED.中国照明电气，P25～29，2009.
[3]沈雅兰.LED光源在民用照明建筑中的应用.照明工程学报，2014，25（03）.
[4]北京照明学会照明设计专业委员会，编.照明设计手册[M].第三版.北京：中国电力出版社，2018.
关键词：LED;建筑照明設计;应用
引言
LED作为一种新型光源，具有能耗低、光效高等特点，在照明行业已经逐步替代传统光源，随着LED工艺的不断升级，半导体技术的不断发展，LED在检测仪器的应用也越来越普遍，对LED光照度的检测精度也有了更高的要求。
1 LED光源优势
1.1显色效果高
LED光源显色性在70以上，在高压钠灯显色方面表现在20左右，同时LED光源接近自然光，与自然光接近的物质，视觉接受能力越强，应用LED光源，可以为人们提供舒适、安全的视觉环境。
1.2安全系数高
LED光源电压在于24伏以下，这样可以应用于众多场所，且安全性较高，照度效果好。LED光源虽然是固体冷光源，但是采用密闭材料环氧树脂构成，一般不会出现松动的情况，同时产生光衰积碳发热的可能性较低。与传统灯具相比LED光源灯具的寿命较长，一般可以维持在5万小时之上。
1.3节能、环保
在节能环保为主题的时代背景下，LED光源与自然光非常接近，同时节能环保，应用范围广，LED光源通过半导体芯片发光，使用的材料不含汞，所以在光源工作期间，不会产生污染环境的物质，同时灯具材料可以循环利用，是一种节能型材料。
1.4组合能力强
LED灯光源颗粒较小，组合方式多样，可以根据实际要求，应用于不同型号的灯具中，应用范围较广，LED灯具在桥梁、高架桥、城市建筑等方面都有较好的应用，可以采用点线面结合的方式，提升光照效果。
2 LED照明灯具技术问题
首先就是LED灯具在设计中散热结构还需要优化，LED发光效率与温度是成反比的，因此其温度越高那么发光效率越低，这也是LED照明灯具在当下需要解决的主要难题。如果灯具出现散热不良等状况，就会加快整个灯具的老化，同时也会使其不稳定。其次就是在LED照明灯具设计时驱动电源设计难度较大，需要对相关灯具进行恒流供电。当前对LED照明灯具驱动电源的主要设计方案是线性或者开关型稳压器结合特定的反馈电路。最后就是在LED灯具进行设计时，其外观以及相应的材料工艺还需要进一步改善，有效的选择材料可以优化灯具的散热系统，由于LED照明灯具的光源是单向性的，因此在选用材料时应当保证其功能，在此基础之上来确保LED照明灯具的外观。同时要在其中进行二次光学设计，需要结合光源模组所散发出的光度、光通量大小、光强大小、光强分布等状况来选择合适的材料，要有效的将二次光学设计理念融入其中，进而实现LED照明灯具结构设计上的创新。
3照度计算
在照明设计中，势必要对建筑空间进行照度计算，验证设计是否符合规范要求。照明设计中平均照度的计算通常采用利用系数法。利用系数法考虑了由光源直接投射到工作面上的光通量和经过室内表面相互反射后再投射到工作面上的光通量。计算结果为工作平面上的平均照度。利用系数法适用于灯具均匀布置、墙和顶棚反射系数较高、空间无大型设备遮挡的室内一般照明和灯具均匀布置的室外照明。该计算方法简便，比较准确。
（1）利用系数是指投射到工作面上的光通量与自光源发射出的光通量之比。用U表示，详见式（1）。
式中，φ为光源的光通量，lm;φ1为自光源发射，最后投射到工作面上的光通量，lm。利用系数是灯具光强分布、灯具效率、房间形状、室内表面反射比的函数，计算比较复杂。为此，在各类设计手册中常按一定条件编制灯具利用系数表供设计查询使用。
（2）利用系数法计算平均照度的基本公式见式（2）、（3）。
式中，Eav为工作面上的平均照度，lx;φ为光源的光通量，lm;N为光源数量;U为利用系数;A为工作面积，m2。K为灯具的维护系数，其值可查询相关表格，室内K一般取0.7。
根据公式（2）、（3）即可计算出，建筑空间内的照度值。下面以建筑尺寸为5.2m×6.2m的标准办公室，计算分别使用LED灯具与节能型荧光灯后，照度计算结果，详见表2。
表2 LED灯具与节能型荧光灯照度对比
依据规范，办公场所要求照度标准值300lx，功率密度值目标值为8W/m2。从计算结果来看，选用LED灯具，耗电量少，照度值符合规范要求，更加经济、节能。
4 LED在建筑照明设计中的应用
目前，LED已广泛应用在走廊、楼梯、大厅、卫生间、地下室等一系列公共场所，在这些场所，灯具一直处于开启状态非常的不节能，而如果采用感应型灯具其频繁的启动又会大大减少荧光灯的寿命。LED灯具能够完美的客服这些困难，得以取代传统的白炽灯及荧光灯。下面以某学校正在进行改造的教学楼为例，对LED等和传统的荧光灯进行一系列比较。
4.1走廊区域
公共走廊的特点是工作时间人员流动大，常规的做法是采用长明灯，但这势必造成能源的浪费，而采用感应型荧光灯又会因为其频繁的启动大大减少使用寿命。考虑到LED电源是恒流电源，不会在启动时有大电流对其寿命进行影响，且启动速度快，在本项目的走廊区域，均选择设置LED灯具。
4.2地下机房
很多地下车库以及停车楼的照明光源基本是采用传统的照明方式，不但耗电量大，损耗也大，且控制方式基本采用集中人工控制，但是由于地下车库需要24小时不间断照明，车库照明经常处于长开状态，这就极易损坏照明灯管，需经常更换，无形当中也加大了维护工作的力度，并且维护费用也比较高。有些车库为了省电，只打开一半灯照明，照度不仅达不到标准值要求，而且易发生安全事故。现在随着智能照明系统的普及率日益增大，应用范围也越来越广泛，有些地下车库已经开始采用智能的LED光源作为照明方式了，如此一来，管理起来不仅方便、简单，还可以随意控制，也可以节约不少电，可以说是两全其美。
4.3节能效益
4.3.1初始投资
LED灯具的初始投资为29.7万元，荧光灯初始投资为9.9万元，可以看出，LED灯具的初始投资是传统荧光灯的3倍。
结语
LED照明在节约能源等方面比传统灯具拥有更多优势，LED能够进一步提高光效、降低价格，并解决目前存在的一系列问题，从而引起照明领域的巨大变革，成为真正能够全面推广的环保、安全、节能、舒适的绿色照明。
参考文献：
[1]俞丽华.电气照明[M].上海：同济大学出版社，2011.
[2]肖宏志.半导体照明的基础-白光LED.中国照明电气，P25～29，2009.
[3]沈雅兰.LED光源在民用照明建筑中的应用.照明工程学报，2014，25（03）.
[4]北京照明学会照明设计专业委员会，编.照明设计手册[M].第三版.北京：中国电力出版社，2018.