LED在功能性照明优势的探讨

王飞

【摘  要】装饰性照明及功能性照明是照明的两大分类，前者对照明的美观性提出了要求，后者对光照的质量和功效提出了要求。功能性照明对光照的要求较高，其光照必领满足光学，生理学和心理学，必须执行严格的标准以满足视觉的科学理论达到功能性照明的要求。本文对LED在室内外功能性照明中的优势作出探讨，希望能对有关人员有所帮助。

【关键词】LED;照明优势;功能性照明;室内照明;室外照明

前言

照明可分为装饰性照明和功能性照明，装饰性照明强调了照明效果的艺术性，功能性照明强调了照明效果的科学性。前者大都应用在景观照明中，它对美感的要求尤其强烈。而后者强调了照明效果的的质量和功效，它需严格遵循《建筑照明设计标准》、《国家规定照度标准文件》等相关文件，保证照明效果的科学性，满足光学、生理学、心理学需求。装饰性照明早已应用到多个领域，且随着审美的不断变化，装饰性照明不断改进已得到人们的充分认可。功能性照明要严格遵循科学标准，虽然在我国LED尚未全面取代传统光源，但随着科技的不断进步，LED在室内外功能性照明中的优势越发突出。

1 LED的概念

LED也成称之为发光二极管，由Ga、As、P、N等化合物制成。LED最早在1962年，在当时只能发出低光度的红光，由于技术较落后在早期LED用于指示灯、数字显示、显示板[1]。随着技术的不断成熟其光度不断提高，在今天LED已被广泛地应用于照明中。LED采用半导体芯片为发光材料，相对于传统灯具照明而言，其具有节能、环保、响应速度快等特点。

2 LED在室内功能性照明中的优势

教室照明、办公场所照明、商业照明、居家照明和医疗照明等等都属于室内功能性照明，这些场所对照明的强度要求较高，由于这类场所为生活、工作的场所，其对照明的安全要求更高。

2.1 LED灯在教室照明中的优势

教室是学生长期学习的地方，若学生长期处于光照强度不达标的场所，将导致近视。随着LED技术的迅速发展，其在教室照明中发挥了巨大作用。LED技术对光的利用率较好，能提高灯具的能效。在传统日光灯中，发光光源集中在圆柱面上，这对于教室照明来说，存在较大局限。日光灯对光的利用率较低，仅有40%直照到工作面，剩余的光须由反射后才能照射到工作面，但传统灯具的反射率不超过70%。而LED灯具显色指数较好，在输出4000 K日光色时显色指数超过80，各标准色在测试光源下与参考光源相比饱和度的改变≥40时，这决定了LED具有高效能优势。因此在采用教室照明中采用LED灯具能保证光照舒适性，还能达到节能效果。在传统灯具中黑板灯的照度及照度均匀度较低，我国的黑板长约4m，高约1.2m，58W日光灯的发光體长度仅为1.5m，低于这个功率的日光灯其发光体长度更短，坐在原远离教师中间的学生不能看清黑板。据数据调查使用传统日光灯照明的其黑板照明均匀度不合格率超过80%，为了解决这一问题，电工在安装灯具过程中将灯具离开黑板的距离增加，以提高照明均匀度，但是直接光源与教师的接触面增加，导致眼睛受眩光影响[2]。LED灯具的形状和光分配具有较强的可控性，能根据设计要求进行调整，为此在设计中将LED光源长度调整为略长于黑板便可提高黑板照明的照度及照度均匀度。此外LED灯具在维护成本较低，环保性较高，日光灯的标准寿命为8000至 10000h，高频次开关对其损害较大，因此其实际使用寿命仅为6000至7 000 h，每年需换1次。对于学校这类公共场所而言，其灯具较多，维护成本较高。LED灯具寿命达40000至50000h，可满足5年一换，且LED灯具价格与日光灯相差无几，对学校而言后续维护成本大大降低。

2.2 LED等在医院、商业和居家照明的优势

LED灯对光的利用率较高，且节能性较好。在医院手术室中，无影灯光照要求极为严格，此外商场作为大型公共场所，灯具数量较多，其对灯具的能耗要求更高。在过去，手术室无影灯为卤素灯泡，其功率高达2至3 kW且大部分能量是以热辐射形式传递出来。医护人员受热辐射烘烤体感较差，且手术时间可多达几个小时，手术环境较为恶劣[3]。由LED技术制作的手术灯具显色指数与卤素灯泡相近，但功率仅为300至500W，医生无需在高热环境下进行手术。随着医疗技术的不断发展，LED灯具更为小型化，可用于内窥镜中，在内窥镜辅助下医生可直观地观察病灶，准确咬除病变位置，降低术中出血及创口大小，对病人来说其术后恢复更快，LED的优势是传统光源无法相比的。此外在商业照明及居家照明中LED也发挥了极大优势，为了提高人们的视觉舒适感及光照均匀度，在照明中都采用了无灯源照明方案，这是由于传统光源较为集中，远离灯源处照明强度较差，给人们带来视觉上的不适感。LED灯具对光源有较强的调控功能，利用LED灯具在室内环境中可提高光照的均匀度[4]。此外其具有良好的节能效果，对商场这类大型公共场所而言，可减少灯具的运营成本。

3 LED灯在室外功能性照明方面的优势

户外场所对光照强度、科学性要求较高，例如高速公路、桥梁等地，若光照不合理极易引起交通事故，LED灯具的出现提高了室外照明的质量[5]。隧道照明须考虑机动车道路照明中亮度与照度的均匀度，驾驶员在行驶时须至少看到前方200m路面。而灯的亮度值是既有大小又有方向，须同时满足路面照度、照度均匀度、亮度、亮度均匀度，否则驾驶员将出现视觉误差，即“斑马线”效应。此外这一现象也显示在隧道墙上，当出现“斑马线”效应时，驾驶员视觉能力下降，发现障碍物能力减弱。在设计隧道照明时，根据灯具间距、形状、配光严格设计照明方案，LED灯具的形状为长条形能保证隧道照明的横向配光，其纵向配光可将光的张角控制在130至 140°之间[6]。LED灯具有良好的截光特性，当两个临近灯具射出光源时，将出现光的交叉点，交叉点高度不低于前挡风玻璃上沿的高度，当车速较快避免频闪效应的发生。在道路照明中LED灯具的优势在与纵向亮度均匀度更好，这是因为其光源的发光角度小于180°，且由于led对输出光的利用率高，路面上不会呈现明显的斑马线，但这基于纵向亮度均匀≤0.75前提下。为此在道路照明中，需提高LED灯具距高比借助交叉光提高纵向亮度均匀度。由于LED灯照明功率密度较好，泄漏到路边楼房的光较低，造成的光污染较少。

结语

总而言之，LED灯具具有节能、环保、光使用率高等优势，功能性照明对光照的质量、强度、舒适度有较高要求，LED技术创新了照明思路，在室内外功能性照明中发挥了巨大优势，在今天LED灯具已经逐渐取代传统光源。

参考文献：

[1]俞安琪，居家奇，陈大华.LED在功能性照明优势的探讨[J].中国照明电器，2018，403（10）：14-21.

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

[3]王刚.白光LED在照明领域中的应用探讨[J].科技信息，2011（1）：453-454.

[4]何宏国，王静.LED光源在隧道照明中的应用优势分析[J].现代建筑电气，2014（s1）：45-47.

[5]马进，赵雪，王帅，等.LED在船舶照明方面的优势和应用探究[J].军民两用技术与产品，2016（4）：60-60.

[6]任神河，高景山，韩凯旋.公路隧道LED照明的可行性研究[J].现代电子技术，2012（12）：174-176.

（作者单位：威凯检测技术有限公司）