LED灯具在室内照明装饰中的应用

2015-03-09李铃

建材与装饰 2015年45期

李铃

（福建省产品质量检验研究院）

随着科学技术的进步，新型照明灯具逐渐占领市场，LED灯具以高效、低能耗、耐久的优势被业界称为最具潜力的照明设备。在节能理念不断深入人心的同时，全国各地不断开始应用节能灯具，传统的白炽灯等照明设备逐渐淘汰，在LED节能灯具逐渐取代传统灯具的同时，也迎来了技术上的挑战，只有做好LED灯具应用中相关问题的分析，才能保证LED灯具成为照明装饰领域中的主力军。

1 LED灯具在室内照明装饰中的应用优势

1.1 使用寿命长

在正常使用条件下，LED节能灯具的使用时间远远超过传统光源，适合应用与需要长时间开启或者更换不方便的场所[1]。

1.2 操作简便

可以通过智能系统实现LED灯具色彩和亮度的动态控制，可广泛应用于专业照明场所和装饰设计领域，同时LED灯具的启动性能良好，方便快捷，响应时间极端，可快速实现全光通输出。

1.3 方向性好

与传统照明设备相比，LED灯具的发光方向性极为客观，拥有较高的光通利用率，能够满足室内照明装饰的要求，在外观设计和配光分布上具有广阔的应用前景。

1.4 可塑性强

LED灯具在应用过程中可以与周围环境有机融合，可以快速实现良好的照明效果，实现柔化照明，在装饰造型领域具有较强的优势。

1.5 环保健康

LED灯具的光束中不含有紫外线和红外线灯对人体有害的光纤，好点量较低，适宜在珠宝店和博物馆中应用，可以满足特殊物品对特殊照明的要求。

2 LED灯具与传统照明设备的比较

与传统照明设备的对比，主要从光源和灯具上进行分析。

2.1 光源对比

对一体化节能灯而言，镇流器位于光源内部，在光源散热的影响下，元件的使用寿命大大降低，另外由于光源内部的空间不足，一体化节能灯与分体式节能灯相比，光源的谐波和功率因数都较低，如果家用照明中的一体化节能等逐渐增多，将导致谐波过高，电力系统中附加设备的成本将增加，维护费用也将大幅度提高。

与一体化节能灯具相比，分离式节能灯具将镇流器外置，在提高使用性能的同时，可以将使用寿命延长至10000h以上。在系统光效光效方面，分离式节能灯和一体化节能灯并没有太大的区别，电力能耗也相差不大。

在大功率照明设备中，LED的主流颗粒一般采用100～130lm/W，同时电器损耗会达到90～100lm/W，不同驱动器的颗粒数不同，系统的能效也会不同，颗粒数量越多，系统能效也越高。在应用效率方面，LED的效率必定高于传统光源，灯具性能的好坏直接关系到系统效率。

2.2 灯具对比

为了降低灯具的初始建设成本，可以选择格栅荧光灯，但值得注意的是，虽然初始成本低，但在运行过程中可能出现高能耗和频繁维护的问题。

在考虑初始建设成本和维护成本的情况下，可以选择LED灯具，并且可以降低能耗。

在办公照明灯具方面，除了要考虑灯具的应用效益外，还必须对炫光进行控制，一般以UGR作为炫光的评价标准，办公室照明灯具的推荐指数为19。UGR数值与灯具的效率相关，在控制过程中个，UGR数值越高，灯具的应用效率就会越高，与UGR数值相关的因素有灯具的观察视角、灯具的安装位置、灯具的亮度、灯具的设计尺寸。

与分离式节能灯相比，LED筒灯具有较高的效率，是节能的首选，在考虑炫光控制的情况下，灯具的发光面过低都将导致UGR指数升高。

3 LED照明的经济分析

与传统照明灯具相比，LED灯具具有较高的经济优势，在推进节约理念的过程中，必须从长远来来考虑，从综合效益上进行分析，在理论分析上，一般将s定义为LED灯具的综合费效比，具体定义如下式：

式中：A表示能源参数，A=Pxtxμ，P为功率，t为设备的年运行时间，μ与设备类型有关。M为运行电费单价，单位元/kwh；m为运行维护系数；Li为寿命系数；k为照明形式系数；p为灯具的单价，单位元。

当s≥2时，灯具的综合费效非常优秀；s≥0.5时，表现为优秀；s≥0.15时，表现为合格；当s＜0.15时表现为不能接受[2]。

4 LED灯具应用过程中的相关问题

LED灯具在应用过程中，光学特性与传统照明灯具不同，如果只结合经验进行分析设计，会存在较大的误差，很有可能造成浪费，以下对照度计算区别、亮度对炫光的影响等方面展开分析。

4.1 照度计算区别

在核算照明设备的照度等级时，由于相同功率灯具的效率和光学特性可能存在差别，不同光学类型的LED灯具都有不同的利用系数，同一种灯具的不同光学类型，利用系数也不同，利用系数一般由厂家指定，较为精确。如果套用传统灯具的利用系数，将造成较大的浪费，为了获得较高的精确度，一般采用逐点计算的方法计算灯具的照度。

4.2 亮度对炫光的影响

与传统的荧光灯和节能灯相比，LED灯具的表面亮度较高，因此对炫光的限制就更加重要。上文提到的UGR指数即为统一炫光指数，一般将其作为室内炫光的评测参数，如下式：

式中：Lb表示背景亮度，单位为cd/m2；L表示灯具的亮度，单位为cd/m2；ω表示灯具发光部分对观察者形成的立体角，单位sr；p为每个单独灯具的位置指数。

统一炫光指数UGR与灯具的尺寸、灯具的表面亮度和灯具正常实现范围的影响有关。在计算UGR数值的过程中吗，还可以利用主评测的方法。

在排除色温和显色指数的影响后，一般LED炫光控制要求更高，如果只利用传统灯具的炫光控制措施往往难以满足要求，因为LED灯具的表面亮度较高，所以对LED灯具的应用来讲，炫光控制就极为重要。

4.3 视觉差异性

LED灯具和荧光灯的能量分布图如图1。

图1

与传统照明灯具相比，LED光谱差别较大。LED的光谱在蓝、绿、黄范围比较广泛，在红光范围分布较差，因此会造成视觉上的不舒适。现代LED技术在解决红光缺失的同时，提高了成本造价，对室内照明来讲，必须综合考虑经济因素[3]。

4.4 灯具的调光

LED的应用中，无法根据传统调光方法进行控制，对室内LED照明来讲，LED芯片的工作电压在2.5～3.5V之间，在正常工作时，正向导通的LED相当于一个二极管，内部的电阻较小，尽管电压变化较小，也将导致较强的光线变化，因此传统的模拟调光方法和切向调光方法都不适用于LED灯具。在实际应用中年，传统的荧光灯和节能灯利用模拟调光的方法可以将输出降低到3%，而LED灯具很难达到8%以下，并且利用传统方法调光的过程中往往出现频闪的问题，通过理论分析后发现，主要是受灯具驱动器的影响，近年来逐渐采用DALI协议对室内LED灯具进行调光。

5 LED灯具在室内照明装饰中的选用

5.1 LED灯具必须集成化和智能化

为了提高灯具的应用效益，充分发挥灯具的优点，可以利用智能化产品为灯具设计提供完善的方案。在实际应用中，可以在LED灯具安装完成后，利用通讯协议实现灯具的控制，进一步完善主机和网络设备，以保证LED灯具适应不同场合的应用需求，为室内照明提供可靠的技术支持，实现集成化和智能化控制。

5.2 遵循室内照明的设计原则

将LED灯具应用于室内照明装饰工程，需要以《建筑照明设计标准》为依据，为了提高视觉条件，需要综合考虑灯具的照度、炫光指数和色温等。在灯具的应用过程中，可以选择适当的照明超所开展试点，在大面积推广应用之前，保证灯具能够不断完善和改进，以提高应用效益。同时必须选择合理的LED灯具，保证在相同照度水平和照明质量下的节能效果有所提升。

5.3 提高产片的人性化

市场上用于室内照明的灯具多种多样，LED灯具为了占据市场先机，必须满足产品系列化和人性化的要求，室内照明装饰产业在不断靠拢时尚化的同时，LED灯具的系列化和人性化优点逐渐显现出来，人们审美要求的提高，很大程度上促进了灯具在使用效果方面的进步，灯具的体积逐渐变小，光线也更加利于控制，在人性化方面具有较大的潜力[4]。