LED灯在室内照明中的应用
摘 要 随着“节能减排”、“低碳环保”观念的提出,以及LED照明产品性能的持续提升、制造成本的不断下降、LED标准、认证和检测行业的完善,LED灯具在室内照明中的应用会越来越广泛。在设计使用时要关注LED的特点,扬长避短的使用,以达到预期的良好效果。
关键词 LED灯具;室内照明;节能
中图分类号 TM5 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2016)165-0195-02
LED照明始于20世纪60年代,随着科技的进步,新材料的不断出现,2000年后,LED的照明效率已超过荧光灯。白光LED因效率高、功耗小、寿命长、响应快、可控制性高、绿色环保等显著优点,被称为第四代照明光源,目前LED光源被广泛的应用于城市夜景照明、装饰照明、室内展示照明和家庭照明中。作为照明设计者需对LED灯具有正确的理解和认识,充分发挥LED的优势,在应用中要扬长补短。
1 室内照明使用LED灯具的优势
1.1 节能
目前主流的LED灯具的光效已经达到100-120lm/W,LED在相同的照度水平、接近的照明质量下可以取代白炽灯、卤素灯、紧凑型的荧光灯,但目前还不应以LED替代高效的三基色直管荧光灯。LED价格在快速下降,预计到2020年价格将是2011年价格的4%~6%。LED冷白光、暖白光颗粒的价格和性能预测如图1和图2所示。
1.1.1 寿命长,维修成本低
LED灯具为固体发光光源,使用寿命可达10000h,是传统灯具寿命的10倍,LED光衰可减少到70%的标称寿命,大大减少了灯具的更换频率,且其寿命受开关的影响更小。
1.1.2 色彩丰富
LED灯具利用红、绿、蓝三基色原理,在计算机控制下可产生16777216种颜色,可实现丰富多彩的动态变化效果。同时LED灯的色温、演色性可变,可按被照体选择不同光源,提升美学效果。
1.1.3 启动快、调光方便
LED发光管响应时间很短。采用专用电源给LED光源供电时,达到最大照度的时间小于10ms。LED灯具可实现0-100%的连续调光,在特低电压下工作,可连续工作与开关、闪断的工作状态。
1.1.4 环保
LED灯具生产的过程及产品本身没有金属汞的危害,制造LED芯片的环氧树脂固化后有良好的物理化学性能,损坏后可回收再利用;LED颗粒产生的光不会辐射大量的红外线和紫外线,避免被照体被破坏。
2 室内照明使用LED灯具应考虑的问题
2.1 散热
LED光源为半导体发光光源,对温度很敏感。当LED的工作温度达到85℃时,光通量将下降一半,波长变长发生红移,超过90℃时有烧毁的危险。而LED灯具的重要组成部分是芯片和驱动电源,LED芯片在将电能转换为光能的过程中一部分转换成了热量,加之LED是点光源,产生的热量集中在极小的区域,驱动电源中的变压器、开关管、电解电容、储能电感都是发热量大的元器件,所以要将LED的工作温度要控制在65℃以下,就要求LED照明灯具一定要有很好的散热。散热直接影响灯具发光的稳定性和产品的使用寿命。而目前散热器以金属材质为主,会使得LED灯具的质量是传统灯具的几倍。
2.2 价格较高
LED灯具要替换传统灯具时需加驱动电路、灯壳、等头等,使得在同等亮度下,节能灯的成本一般为0.5~1.5元/W,而LED灯具的成本却为5~10元/W,但考虑LED灯具的寿命为节能灯的10倍,两者的价格相差不多。随着晶片生产技术的改良及各种专利技术的解禁,LED灯具正朝着高效率、低成本的方向发展。
2.3 光生物安全
蓝光危害会导致视网膜损伤,照明产品的蓝光损害受照明产品的光谱成分、亮度等的影响。而光源的光谱成分的影响仅与色温有关,与光源的种类无关。由于LED光束的方向性强,发光亮度高当光源色温超过4000K会存在较大的生物安全。LED照明灯具的光生物安全是一个需要考虑的问题。
3 LED灯在室内的应用
LED室内灯包括LED灯管、LED射灯、LED筒灯、LED格栅灯、LED灯泡等。LED灯管与传统的荧光灯在外形、尺寸、口径上都是一样的,有T5、T8、T10之分,长度有0.6m,0.9m、1.2m、1.5m、1.8m、2.4m等。目前的LED灯以PC加散热铝的组成为主流,具有散热性能好、光线分布均匀等特点。LED灯管采用直流电驱动,根据电源使用的位置不同分为内置式和外置式,电源位于灯管的内部为内置式,电源位于灯管外部的为外置式。LED灯管替换普通荧光灯时采用内置式电源,安装时只需去掉普通荧光灯的镇流器和启辉器,LED灯管两端加交流220V。新安装的LED灯管可采用外置式。LED射灯主要用于替代传统的卤钨灯用于制造效果,点缀气氛用,多为内置式电源。LED筒灯在局部照明时使用。
4 LED灯具在室内的应用场所
1)长期工作或停留的房间或场所中推荐使用色温在4000K以下的LED灯管;2)疏散照明、疏散标志灯及其他的标志灯;正常照明采用HID灯的备用照明可采用LED灯;3)楼梯间、走廊以前采用节能自熄开关控制的白炽灯可用LED灯替换;4)商场、展馆局部照明的可采用LED灯;5)宾馆需调光的床头灯、阅读灯、夜灯、衣柜灯、进门过道灯、卫生间洗浴灯等可采用LED灯;6)作为局部照明或安全特低电压供电的检修灯可采用LED灯;7)建筑里是决条件要求不太高的辅助场所,如走道、卫生间、一般用途的库房、风机、水泵房等,可采用LED灯。
5 结论
LED作为新光源处于快速动态发展中,相对于传统光源具有很好的节能潜能。照明设计中降低LPD限值为LED提供了广阔的发展空间。作为照明设计人员,在设计使用时要关注LED的特点,扬长避短的使用,以达到预期的良好效果。
参考文献
[1]李炳华,宋镇江.建筑电气节能技术及设计指南[M].北京:中国建筑工业出版社,2011.
[2]刘祖明,黎小桃.LED照明设计与应用[M].北京:电子工业出版社,2011.
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