浅谈LED在城市照明工程的应用

2012-01-26陆嫣

装备制造技术 2012年8期

陆嫣

（广西蔡氏照明工程有限公司，广西南宁 530021）

LED（Light Emitting Diode），即发光二极管。是一种半导体固体发光器件。其是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的少数截流子和多数截流子发生复合，放出过剩的能量，而引起光子发射，直接发出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、白色的光。

LED作为一种具有美好前景的新光源，虽然在满足功能照明替代其他光源上还有相当长的道路，但在城市照明方面，已显示出其强大的优势。同时，由于多方面原因，使LED在城市照明应用中仍存在一些有待解决的问题。

1 城市LED照明工程有待解决的问题

1.1 对LED的物理基础与工作原理尚欠了解

LED是一种直接将电能转换成光能的固体元件，又称发光二极管，LED的光谱窄，能量集中，发光效率高，光色色彩纯。白炽灯和卤钨灯发光效率为12～24 lm/W，平均15 lm/W；高效率荧光灯和HID灯发光效率为50～120 lm/W，平均约为75 lm/W。这些光源的缺点，是仅把一小部分电能变成可见光。而由于有色的LED光谱窄，能量集中，发光效率高，光色色彩纯等优点，被广泛运用于城市照明中。

1.2 业主与管理部门的认识误区

LED被广泛宣传为具有高效节能与长寿命等的优点，这使人们产生一些误解，认为LED可以解决城市照明中的所有问题。但实际上，由于LED光源光束发射角小，光源方向性强，使其不是在任何场合都适用作夜间照明使用。在使用寿命上，LED器件本身的理论寿命可达10万h，但在实际应用中，影响LED寿命的因素太多，也太复杂，除LED器件本身的材料、制造工艺技术外，LED颗粒的组合、灯具的设计、控制驱动电路性能、配套元器件、散热、防水防尘、防紫外线及防高低温变化等众多因素和条件，都影响着LED作为夜景照明灯的寿命。以理论寿命作为工程应用寿命的宣传，只能损害LED的发展。特别当一些使用业主和政府城市照明建设管理部门被不当宣传误导，对LED的期望值过高，而工程应用中又出现一些问题后，对LED产生的不信任感，影响了LED在城市照明中的应用。

1.3 设计方法不当影响了LED的使用

在城市照明中，特别是一些大城市，应用LED已较为普遍。但由于一些灯光设计者对LED的性能不是真正了解，在设计中不是根据被照对象、所附载体特征、功能及具体环境来使用LED，造成有的城市仅靠LED进行夜间照明，出现夜间景观塑造手法单一，夜景单调，没有达到城市照明应有的美感；有的在政府行政办公楼玻璃幕墙上，采用矩阵满布法，变幻各种图案，追光闪动的形态动态和艳丽的色彩，被误以为是夜总会；有的在医院的大楼和环境、写字楼、住宅楼及小区用LED线状、点状光追光闪动，五彩缤纷变化多样；有的在重要建筑山墙、顶部用LED另加附一些构件造型组成图案，白天破坏了建筑风貌，晚上改变了建筑形态；还有一些在学府区、静谧区到处设置光色变化的LED，光怪陆离，造成严重的色光污染；有的在背景亮度很低的环境中，使用众多高亮度的LED，造成对比反差太大的眩光；有的在交通信号灯附近使用色光变化的LED，造成驾驶员及行人的交通信号错觉等等。这些不正确的设计，给广大市民造成一种LED本身有错的误判，使一些城市对夜景使用LED失去信心，影响了LED在城市照明领域的发展。

1.4 LED产品品质良莠不齐

由于宣传的作用，人们对在城市照明中使用LED充满着美好的愿望。有的城市在大范围使用，但使用一段时间后，发现LED并不像宣传中所说的长寿命。有的花费数百万元运用LED作为城市照明，但工程安装完验收时就不正常了，不是部分LED灯坏了，就是控制系统出问题，造成多次改进，多次验收；有的大楼、护栏等使用LED后几个月就坏了不少，轮廓线不是断缺就是颜色变化异常，受到上级与群众批评，只好拆除LED换成其他光源灯具，损失巨大又产生极大负面影响；还有的亮度不一，多数地方出现残缺，严重影响了城市的美观，破坏了城市的形象等等。

在检查中还发现，有相当部分城市照明用的LED存在严重产品品质问题。其中主要有LED本身的材料、生产工艺等品质问题；有驱动电路性能品质等问题，有控制系统问题等。这些问题都影响了LED在城市照明中的使用效果和品质，对LED在城市照明中的应用产生了不良的影响。

1.5 城市照明建设、监管与维护管理方面的问题

LED作为一种新光源，由于相当一部分城市照明建设管理者不了解它的特性，加上一些厂家、媒体不当的宣传，人们一度认为LED能解决城市照明的所有问题，如，耗能是城市照明的一大难题。城市照明多是室外，有各种极端气候问题；有高层超高层建筑夜景灯具更换难问题；有雨水、防尘等一列关系灯的寿命的问题；以及城市夜景需要彩色、闪动变化光等问题。

LED节能、长寿命、光色丰富变化多样，似乎LED正符合解决这些夜间照明的所有难题。因此，有一段时间，部分城市在城市照明建设方面，只要是运用LED的夜间照明方案，管理部门都会认为是科技含量高的优秀方案会获得通过。在实施夜景过程中，从购买LED产品到施工，进而在工程完工后的运行中，缺乏有效的LED品质审查、工程监督和运行维护这一系列管理机制。

当这其中任何一个环节出现问题，使用LED的夜景项目不能正常开启运行，或者出现与当初的设计效果及夜景设计描述的美好图景不相一致时，人们不是从上述多方面去寻找原因（一般也不可能去找），责怪的却是LED本身，认为LED不行。这给LED在城市照明上的使用，带来极大的负面效应，对LED产业的发展带来不良影响。

2 城市LED景观灯照明设计的建议

2.1 景观设计应考虑的协调性

设计中应充分考虑LED景观照明与环境艺术的协调性。照明作品，要与城市的建设规划、当地人文景观及建筑师的构思相融汇，并充分利用光和影、虚和实、动和静等现代照明技术手法，展现一个有别于白天的城市夜景。照明中，点、线、面的空间有机结合，是景观照明的重要布置形式。对于一个完整的现代城市景观照明体系来说，以单体泛光照明为点、道路照明为线、营造景观照明为面的三类主要照明，构成城市立体三维空间景观照明体系的三要素。这三者之间既要协调发展，又要突出重点。这就要求在做具体的单体照明设计时，应首先考虑到整体照明环境的需要，决不能喧宾夺主，只顾体现其单体特色，而忽视对周围环境的影响。

2.2 照明系统设计的安全意识

城市照明系统设计过程中，应有强烈的安全意识。照明系统的安全与否，直接关系到人们工作生活的安全，这就要求景观照明系统必须有一套良好的安全保障体系，这对于照明灯具的防护、线缆接口的防护、线路的漏电保护性能及接地装置，提出了较高的要求。

选择灯具时除了考虑满足造型、配光等要求外，还应根据实际需要尽可能采用高防护等级（IP）产品，此类产品在防水、防尘方面性能优越，既能保护灯具效率高维持率，又能大大提高使用的安全性。

2.3 设计过程要有以人为本的指导思想

照明设计应当以营造舒适的照明视觉效果为出发点和归宿点。LED景观照明与平常的工作生活照明相比，更多地是为了达到美化城市，营造舒适的夜间休闲、娱乐环境，丰富人们夜生活的目的。衡量设计成果好坏的准绳，应当是广大人民群众的满意程度，所以设计作品中应当处处体现以人为本的指导思想。

2.4 对亮化工程进行科学合理的规划

在城市亮化工程中，应提倡合理、适度地使用LED灯的照明，而不要大范围地滥用。如果对建筑物进行有针对性的局部灯光点缀和照明的重点突出，在色彩选择上，应注意气氛与情调相结合；在光源的选取上，应尽可能地使用小功率灯具；这样打造的效果舒适素雅，可以更好地体现人文气息。只有在城市亮化工程总体规划的前提下，科学合理地应用LED产品，才能更好地展示城市亮化工程的和谐，使城市的亮化工程充满生命力。

2.5 LED灯照明方式的合理选择

城市照明的方式五花八门，LED只是其中的一种，为了打造出完美的城市亮化工程的效果，必须对照明方式作合理的选取。对于一些与商业和娱乐挂钩的建筑，可以大范围使用LED灯，并且充分利用颜色和花样的变化，来打造时尚多元化的气息；对于居民楼建筑，只需用LED进行简单适当的楼顶装饰即可；对于事业单位的建筑，尽量避免使用LED灯。因此，根据不同风格的建筑，选取不同的照明方式，对丰富城市夜景的气氛，将会产生更加理想与舒适的视觉效果。