感应式自动控制发光二极管灯(LED)在车库中使用

石东旭，袁　乐

（中机中联工程有限公司，重庆400039）

感应式自动控制发光二极管灯(LED)在车库中使用

石东旭，袁乐

（中机中联工程有限公司，重庆400039）

感应式自动控制发光二极管灯(LED)采用明暗照明技术，实现“有人有车高照明，没人没车低照明，自动感应自动控制”功能，它比传统的日光灯省电90%。按照其使用用途分为：出入口坡道过渡照明灯、地下车库车道照明引导灯、地下车库车位节能灯、地下车库照明微调灯以及应急照明灯和车位红绿指示灯。

感应式自动控制发光二极管灯(LED)；照明设计方案；节能控制

0　引言

根据《建筑照明设计标准》(GB 50034-2013)6.2.7条，下列场所宜选用配用感应式自动控制的发光二极管灯：（1）旅馆、居住建筑及其他公共建筑的走廊、楼梯间、厕所等场所；（2）地下车库的行车道、停车位；（3）无人长时间逗留，只进行检查、巡视和短时操作等的工作场所[1]。

上述这些场所有相当大的一部分时间无人通过或工作，而经常点亮全部或大部分照明灯，因此，新规中明确指出在这类场所宜按人体感应调光和发光二极管灯，当无人时可调至10%～30%左右的照度，有很大的节能效果。近年来，感应式自动控制发光二极管灯(LED)广泛运用于工程实践中，取代荧光灯已成为不可避免的趋势。

1　感应式自动控制发光二极管灯(LED)控制原理

目前，感应式自动控制发光二极管灯(LED)主要采用被动红外感应器和雷达微波感应器这两种方式来调节灯具照度及功率，二者在感应原理和使用场所均有所不同。

被动红外感应器利用是人体热释红外线检测部分，主要由菲涅耳透镜和红外接收传感器构成。菲涅耳透镜实际上就是一片可以透过红外线的表面有一些特殊波纹的薄塑料片，主要利用的是“干涉”的原理，当有人在它前面走过时，它会把人体释放的连续的且位置移动的红外线“聚焦”成一种能量强度变化的红外线传输到红外接收传感器上（图1）。

图1　被动红外感应器探测原理

透镜实际上就是一片可以透过红外线的表面有一些特殊波纹的薄塑料片，主要利用的是“干涉”的原理，当有人在它前面走过时，它会把人体释放的连续的且位置移动的红外线“聚焦”成一种能量强度变化的红外线传输到红外接收传感器上（图1）。红外传感器采用热释电双元传感器，即吸收人体红外线热辐射之后，温度发生改变而产生电荷（图2）。

图2　被动红外感应器输出电压接线图

当无人通过时，热释电传感器温度为T，传感器表面的正负电子平衡，电荷处于中和状态（A），此时，传感器输出电压为（0）。当有人通过时，菲涅耳透镜将吸收过后的人体热辐射增强并传输到热释电红外传感器，热释电红外传感器温度升高（T+△T），传感器表面电荷发生改变（B），从而热释电红外传感器电压出现△V改变。当人离开菲涅耳透镜探测区，热释电红外传感器表面温度恢复T，热释电红外传感器表面会吸附空气中的正负离子，使传感器正负离子达到平衡，处于中和的状态（A），传感器输出电压恢复（0），如图3。

图3　被动红外感应器输出信号原理

图4　小区车库感应LED灯具平面布置

表1　不同感应方式对比

雷达微波感应器利用电磁波的多普勒原理,即任何波都具有反射特性，当一定频率的波碰到阻挡物的时候，这部分电磁波波就会反射回来。当阻挡物为静止时，反射波的波长是恒定的；当阻挡物向光源的方向靠近时，反射波的波长较反射前波长短，反之，当阻挡物远离光源的方向运动时，反射波的波长较反射前波长长。雷达微波感应器以移动的人或物体作为遮挡物，通过一片即可做电磁波信号发射又可做反射电磁波信号接收的天线板来完成，电磁波波长的变化，就意味着频率的变化，通过多普勒原理，感应器探测出物体或人逼近或远离，然后把这种变化转换成电信号输出，从而达到有人有车高照明，没人没车低照明，自动感应自动控制的目的。另外，雷达微波感应器可根据性能要求不同，可调试为不同的感应距离和感应范围。

表1是两种不同感应方式的对比，由此可知，根据被动红外及雷达微波这两种感应方式工作原理及感应范围等不同，工程实践中选用的场所不同。车位采用被动红外感应LED灯，当车辆进出车位时候，车位区域红外感应器发出信号，休眠灯具被唤醒点亮，方便车主停车和驶出，车或人在感应区域内活动时，LED感应灯一直保持常亮，当车或人离开感应区域约20s后（可调），LED感应灯自动重新进入休眠状态。车道使用雷达LED感应灯，没有车辆进出时，都处于休眠状态，既满足安保监控照明的要求，又极大限度地节约了用电。

2　车库感应式自动控制发光二极管灯(LED)设计方案及能耗分析

车库感应式自动控制发光二极管灯(LED)主要分为入口坡道灯、车道灯、车位灯和照明微调灯，另外还有车道应急灯和车位红绿指示灯等。

本文取某小区地下车库局部为例进行计算（如图4），根据《建筑照明设计标准》(GB 50034-2013)表6.3.1私家车库标准照度值30lx，照明功率密度限值≤1.8W/m2及公共车库50lx，照明功率密度限值≤2.0W/m2的要求对不同设置区域的灯具进行设计。车库总面积为S总=920.5m2，其中车道面积S1=365m2，车位面积S2=355.6m2，车库入口坡道面积S3=78m2，周长C=152m,车库层高H=4.3m，工作面取地面,室空间的高度为hc=4m，顶棚空间高度为hr=0.3m，地板空间高度为hf=0m。反射系数根据建筑照明设计标准》(GB 50034-2013)表4.5.2取值，地面反射系数为0.2，墙面反射系数为0.5，顶棚反射系数为0.7。

2.1小区车库空间系统及有效空间反射比计算2.1.1空间系数的计算

根据《照明设计手册》公式5-42及5-43可得：

低空比FCR=0

2.1.2有效空间反射比计算

根据《照明设计手册》公式5-45及5-46可得：

2.1.3查《照明设计手册》表5-11，可得：RCR=1.67，U=0.66

2.2地库车道灯

根据《地下建筑照明设计标准》(CECS45-92)表3.2.4，车道照度按照一般情况取50lx，采用利用系数法计算车道所需LED灯具数量为：

取整后，所需的灯具数量为18盏灯。校验车道处功率密度值：

满足规范值要求。

设计思路：车道灯宜选雷达微波感应灯(LED)，因感应距离可以到达10～14m(可调)。当没有车辆进出时，车道灯处于休眠状态，功率为14W，既满足安保监控照明的要求，又极大限度地节约了用电。当有车辆进出车道时，进入探测区域内雷达微波感应器发射微波信号后经移动的车辆反射回来，此时休眠灯具由暗变明，功率为24W，光通量相当于2×36W的普通荧光灯。车或人在感应区域内活动时，LED灯一直保持常亮，当车或人离开感应区域约20s后（可调），LED灯自动恢复休眠状态，功率为14W。不同灯具在相同光通量条件下，车道采用雷达微波感应灯(LED)与荧光灯方案能耗对比见表2。由此可见，同一照度值下，车道采用雷达微波感应灯(LED)比普通荧光灯（T5）每天节约能耗约80%左右。

2.3地库车位灯

根据《地下建筑照明设计标准》(CECS45-92)表3.2.4，车位照度按照一般情况30lx，采用利用系数法计算车道所需LED灯具数量为：

所需的灯具数量为20盏灯。校验车道处功率密度值：

满足规范值要求。

设计思路：因被动红外感应比雷达感应控制精准，误报率低，故车道灯宜选被动红外感应灯(LED)。当车辆进出车位时候，车位区域红外感应器发出信号，休眠灯具即刻被点亮，功率为12W，照度值相当于1×36W普通荧光灯。车或人在感应区域内活动时，LED灯一直保持常亮，当车或人离开感应区域约20s后（可调），LED灯自动重新进入休眠状态，功率为1.5W。不同灯具在相同光通量条件下，车位采用雷达微波感应灯(LED)与荧光灯方案能耗对比见表3。由此可见，同一照度值下，车位采用被动红外感应(LED)比普通荧光灯（T5）每天节约能耗约90%左右。

表2　能耗对比

表3　能耗对比

2.4地库出入口坡道灯

根据《地下建筑照明设计标准》(CECS45-92)第5.4.1条及《汽车库建筑设计规范》(JGJ100-98)第6.4.5条地库出入口处应设置过渡照明,过渡照明白天入口处亮度变化可按10:1到15:1，夜间室内外亮度变化可按2:1到4:1取值。根据《地下建筑照明设计标准》(CECS45-92)附录B，本地(重庆)年平均散射照度为12300lx，其入口处的照度设计为1230lx到830lx，以本小区住宅车库为例，入口处照度取照度中间值1000lx。

2.4.1汽车由入口处驶入地库人眼的适应时间

入口处地面亮度为L1(cd/m2)，地库内地面亮度为L2(cd/m2)；ρ为地面反射系数，小区车库地面采用水泥材料，ρ取0.15；E为照度值，入口处照度E取1000lx，车库内按照规范要求取50lx。根据漫反射表面的亮度、照度和反射关系，可计算出入口处及地库内亮度如下：

查表《地下建筑照明设计标准》(CECS45-92)附图A亮度——时间曲线可知，照度值由1000lx过渡到50lx，人体适应时间约10s。

2.4.2过渡照明应设置的长度

根据《地下建筑照明设计标准》(CECS45-92)第5.4.3.2条，车行速度可取5km/h，过渡适应时间为10s，即过渡照明的长度为15m。

2.4.3过渡照明灯具布置方案

车库出入口与地库交界处的照明，无论白天还是夜晚，照度都应有一个“由高到低”或者“由低到高”的过渡过程，即“引入段”-“适应段(过渡段)”-“正常照度”。设计方案如图(图3)，人眼正常的视线范围是平视上方30°至下方60°，在这个范围内出现刺眼的光线，会使驾驶员出现强烈的眩光感。故入口处引入段照明选用4组防眩光LED筒灯(160W功率可调，光通量)，代替相同光通量的金卤灯(400W功率不可调)，使LED灯发出的光线全部控制在＜30°的截光角范围内可防止眩光，无车辆进出车库时，LED筒灯保持低照度，达到节能目的。

适应段(过渡段)采用4盏LED灯管(功率24W),分为A和B两组分别控制，A组灯具及引入段LED筒灯白天全亮，照度达到由高至低；夜晚B组灯具及筒灯关闭，照度达到由低到高。不同灯具在相同光通量条件下，入口处采用(LED)筒灯与金卤灯方案能耗对比见表4。由此可见，同一照度值下，入口处过渡照明采用LED筒灯比普通荧光灯（T5）每天节约能耗约60%左右。

表4　能耗对比

3　结论

目前，照明消耗电能约占整个电力消耗的20%，如何降低照明灯具能耗是节约能源的重要问题之一。感应式LED灯具在LED灯具自身较其他灯具节能的基础上，对LED灯具控制方式的研究、开发和应用进一步降低了能源损耗。且LED灯具具有可采用直流电源驱动，驱动电压低，功率小的优点。根据目前使用情况表明，车库、楼道等无人长时间逗留的场所采用感应式LED灯具比普通荧光灯节能80%。此外，感应式LED灯具还具有功率可调、寿命比荧光灯长、污染低(不含汞)、光-电能转换效率高、发热小、灯具感应敏捷、响应快等优点。

[1]GB50034-2013建筑照明设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[2]CECS45-92地下建筑照明设计标准[S].中国工程建设标准化协会，1992.

[3]姚家炜.照明设计手册[M].北京：中国电力出版社，2006：188-211.

责任编辑：孙苏

智能建筑

楼宇智能化与多功能化助力现代智能建筑

楼宇对讲即在楼宇建筑中起通话作用的一种设备，大致分为可视对讲和非可视对讲。在每个住宅门口及住户家中安装非可视对讲系统，以实现访客验明身份及住户对讲，住户可遥控开启住宅门，从而有效防止非法人员进入住宅楼内。非可视楼宇对讲系统发展已有十来年的历史，但经过这些年来的发展，楼宇对讲系统的功能要求也在日益提高。

智能楼宇对讲系统现如今可以和智能家居捆绑在一起，作为智能家居的中控系统，进行很好的融合。这将是一个智能楼宇对讲功能更加广泛的拓展。而楼宇对讲行业仅靠单纯的楼宇对讲产品并没有多大的盈利空间。实际上，楼宇对讲系统发展到现在，早已不是最初仅限于对讲、开关门功能了，特别是现代智能建筑渐成为新建项目的发展趋势。

对讲系统在数字化、IP化方式发展，系统功能等应用方面有极大拓展，许多厂家推出的室内机集成了视频播放、音乐、电子相框、电子图书、闹钟等功能。为方便使用，许多对讲产品还能提供回铃音提示、键音提示、呼叫提示、语音提示、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

石东旭(1987-)，男，山东威海人，本科，助理工程师，主要从事建筑电气设计工作。

袁乐(1987-)，女，重庆人，本科，助理工程师，主要从事建筑电气设计工作。