基于LED立面照明的節(jié)能與減少光污染方案

1 工程概況
華業(yè)玫瑰東方項(xiàng)目位于朝陽(yáng)區(qū)延靜里中街25號(hào)，地上共有8個(gè)建筑，總建筑面積約25萬(wàn)m2。

1、2、3號(hào)建筑為高層住宅建筑，地上18層，地上高度50多m。

8號(hào)建筑主要為公共建筑（華業(yè)國(guó)際中心），三層以下為裙房，東西長(zhǎng)127m左右，南北寬70m左右，5層以上有二個(gè)局部高層建筑，都為地上17層，建筑高度66 m，整個(gè)建筑地上部份外墻為隱框玻璃幕墻。8號(hào)建筑東頭和局部高層臨東四環(huán)路布置。

2立面照明概況
 
1）通過(guò)幾輪投標(biāo)和方案比較最后只對(duì)8號(hào)建筑傲立面照明，具體做法為在8號(hào)建筑東南北三面二層及以上彩釉玻璃縱橫交叉處裝200mmx200MMLED白色點(diǎn)狀照明燈，單個(gè)LED燈的容量在7W以上。立面照明燈安裝位置彩釉玻璃和樓板關(guān)系見(jiàn)圖1，立面照明燈在彩釉玻璃中的位置見(jiàn)圖2，立面照明燈外形見(jiàn)圖3。

2）在8號(hào)建筑臨東四環(huán)路東塔樓東南北三面的屋頂做廣告照明，廣告照明要求采用投光燈的方案。

3）立面照明和廣告照明分別控制，立面照明不需單個(gè)和分部位控制，采用全亮全滅式的控制方式，立面照明和廣告照明的控制集中在8號(hào)建筑一層樓宇控制室。

3 LED燈的方案論證

這個(gè)項(xiàng)目開(kāi)始的方案是對(duì)住宅樓和公建樓都做立面照明，我公司的招標(biāo)方案并未指明采用什么光源，但參與投標(biāo)的照明公司，對(duì)8號(hào)建筑都不約而同地采用了LED的方案，從節(jié)約投資出發(fā)，公司方面開(kāi)始并不看好LED的方案，深圳一家公司提出在靠近玻璃幕墻的每層房子頂上裝設(shè)熒光燈的方案，被一些人看好（見(jiàn)圖4）。這個(gè)方案從立面照明的外觀效果和節(jié)約投資來(lái)說(shuō)都是個(gè)不錯(cuò)的方案，但這個(gè)方案有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，一對(duì)被裝設(shè)熒光燈的住戶有光污染。只要8號(hào)建筑中有住戶，就會(huì)對(duì)住戶產(chǎn)生光污染。住戶有可能對(duì)其投訴，也可能對(duì)裝設(shè)在他家的熒光燈進(jìn)行人為損壞。在檢修或更換熒光燈燈管時(shí)檢修人員要帶著梯子到住戶家才能完成，并且豎立梯子時(shí)有可能要移動(dòng)住戶的家具，很有可能遭到住戶的拒絕或引起住戶反感，特別是在住戶長(zhǎng)期出國(guó)或出差時(shí)，由于無(wú)法檢修該損壞燈具而使立面照明整體效果長(zhǎng)期不能發(fā)揮。

如果8號(hào)建筑的全為辦公和商業(yè)使用，光污染的問(wèn)題就可以不考慮，因此采用熒光燈方案的前提條件必須是在確定8號(hào)建筑全為辦公和商業(yè)用，后來(lái)由于確定了8號(hào)建筑的功能是部分或大部分為酒店式公寓方案后，就推翻了采用熒光燈的方案而改用在彩釉玻璃后面安裝LED或其他光源的方案。經(jīng)過(guò)再三研究比較，確定采用LED光源的方案。LED方案的效果圖見(jiàn)圖5，立而照明燈安裝圖見(jiàn)圖6，系統(tǒng)圖見(jiàn)圖7

4 LED燈的特點(diǎn)

LED是半導(dǎo)體發(fā)光器件，通過(guò)的電流很小，幾乎全部轉(zhuǎn)化成可見(jiàn)光。

1）高光效LED光效達(dá)50～200lm／W，光譜窄．單色性好，幾乎所有發(fā)出的光都可利用，且無(wú)需過(guò)濾直接發(fā)出色光。

2）高節(jié)能具有電壓低、電流小、亮度高的特性。一個(gè)10～12 w的LED光源發(fā)出的光能與一個(gè)35～150W的白熾燈發(fā)出的光能相當(dāng)，同樣照明效果LED比傳統(tǒng)光源節(jié)能80％～90％。

3）光色多可以選擇白色或彩色光，紅色、黃色、藍(lán)色、綠色、黃綠色、橙紅色等，并可根據(jù)需要制造出多色組合和循環(huán)變色的艷麗燈飾。

4）安全性高LED光源使用低電壓12VDC驅(qū)動(dòng)，發(fā)光穩(wěn)定，無(wú)污染，沒(méi)有50 Hz的頻閃，沒(méi)有紫外線B波段，表色/顏體R值接近100，色溫5 000 K，最接近太陽(yáng)色溫5 500K。

5）設(shè)計(jì)形狀的多樣性LED光源由許多單個(gè)LED發(fā)光管組合而成，因而比其他光源可做成更多的形狀，更容易針對(duì)用戶的情況，設(shè)計(jì)光源的形狀和尺寸，這次對(duì)我項(xiàng)目投標(biāo)的照明公司采片j的LED燈形狀如圖3所示。

6）壽命長(zhǎng)LED利用固態(tài)半導(dǎo)體芯片將電能轉(zhuǎn)化為光能，外加環(huán)氧樹(shù)脂封裝，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊，LED單管壽命10萬(wàn)h，按每天工作12 h，壽命也在20年以上，維護(hù)費(fèi)用低。

7）快速響應(yīng)LED發(fā)光管響應(yīng)時(shí)間很短，能按要求保證多個(gè)光源之間或一個(gè)光源不同區(qū)域之間的工作切換。采用專(zhuān)用電源給LED光源供電時(shí)，達(dá)到最大照度的時(shí)間小于10MS。

圖7系統(tǒng)圖

注：1-配電控制箱設(shè)在1F電管井內(nèi)．層閘配電箱設(shè)在每層電管井內(nèi)明裝。樓層主線借閘管蟛內(nèi)強(qiáng)電橋架安裝2-LED燈配電回路均采用漏電開(kāi)關(guān)保護(hù)，3-從一層配電控制箱到樓層配電箱使用YJV-3mm×10mm從樓層配電箱到ED燈用Bv-2mm×4mm。

8）燈具結(jié)構(gòu)合理LED燈具將徹底改變燈具的結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的專(zhuān)業(yè)使用要求，LED燈具的結(jié)構(gòu)在提高初始亮度的條件下，通過(guò)稀土元素再次提高亮度，經(jīng)過(guò)光學(xué)鏡片的提高，其發(fā)光亮度得到再提高。

9）運(yùn)行成本低其他光源小僅耗電是LED光源的2～10倍，而目幾乎每月都要更換一些，浪費(fèi)了維修工程師許多寶貴的時(shí)間。而且投入使用的光源越多，在器件更換和人工方面的花費(fèi)就越大，初次投資的節(jié)省很快會(huì)被日常的維護(hù)、維修費(fèi)用抵消。因此選用使用壽命長(zhǎng)的LED光源從長(zhǎng)遠(yuǎn)看是很經(jīng)濟(jì)的。
5性能對(duì)比

相比較傳統(tǒng)照明光源節(jié)能燈，金屬鹵素?zé)?，鎢絲燈，鎂氖燈，日光燈，霓虹燈，冷陰極，LED光源到底有哪些優(yōu)勢(shì)呢?附表是通常情況下 LED光源和常見(jiàn)光源的性能比較。
 

6 LED與霓虹燈的比較
 
1）光源比較霓虹燈是一種低氣壓冷陰極輝光放電光源，燈管采用玻璃外殼涂熒光粉，高溫封接，真空后充入惰性氣體和水銀燒結(jié)而成，它不同于熱陰極燈，沒(méi)有鎢絲，抗震性較好，發(fā)光效率較高，壽命較長(zhǎng)，理論壽命可達(dá)30 000 h，光源可以頻繁亮滅，而不影響燈管壽命，顏色豐富、色彩鮮艷。該光源還停留在半自動(dòng)化、半手工或純手工生產(chǎn)階段。
  
LED光源是固體光源不需要充氣，不需要玻璃外殼，抗沖擊性好，抗震性好，不易破碎，便于運(yùn)輸，光源單元較小，使用范圍廣，發(fā)光效率更高，更節(jié)能省電，壽命更長(zhǎng)，理論壽命可達(dá)10萬(wàn)h，光源可以頻繁亮滅，而不影響光源壽命，顏色豐富、色彩鮮艷，是不含水銀的環(huán)保型光源。
 
2）電源比較LED光源采用低壓直流供電，絕緣處理比較方便。通常采用開(kāi)關(guān)電源低壓24 v或12 v供電，具有靈活性大，使州范圍廣，安裝方便、安全的優(yōu)點(diǎn)。
 
3）控制技術(shù)比較由于LED光源采用低壓直流供電，它具有負(fù)載小、干擾弱的特點(diǎn)；霓虹燈采用高頻高壓供電，負(fù)載大、強(qiáng)干擾的特點(diǎn)。 
 
4）市場(chǎng)現(xiàn)狀比較近幾年的電力緊張和國(guó)家對(duì)節(jié)能光源的高度重視，LED光源在各個(gè)領(lǐng)域使用的年增長(zhǎng)率達(dá)到30％～40％，像傳統(tǒng)以霓虹燈為主導(dǎo)的景觀工程、廣告燈具、裝飾燈具等市場(chǎng)不同程度地被LED光源擠占。LED光源在室內(nèi)亮化工程中，由于它的單元小、控制方便己有代替霓虹燈的趨向，有可能成為室內(nèi)裝飾的主導(dǎo)光源。

7一點(diǎn)看法

改革開(kāi)放初期，用泛光燈改造，很多原來(lái)用白熾燈做輪廓燈的立面照明。、當(dāng)時(shí)的立面照明幾乎都采用了泛光燈照明，甚至“泛光照明”成了立面照明的代名詞。泛光燈比白熾燈的輪廓燈節(jié)能、壽命長(zhǎng)、控制方便，當(dāng)時(shí)用泛光燈替代此前采用的白熾燈輪廓燈是對(duì)的，但是泛光燈是裝設(shè)在較低的地面或架子上向建筑物投射，對(duì)地面行人和被照射的建筑物內(nèi)的人有光污染，這是它致命的弱點(diǎn)。因此最近幾年這樣的設(shè)計(jì)少了。

近幾年，北京市出現(xiàn)了在較高大的建筑物上，每層的玻璃幕墻內(nèi)裝設(shè)熒光燈的立山照明。這樣的立面照明從外觀效果、節(jié)約投資等方面都是不錯(cuò)的方案。它與泛光燈相比，沒(méi)有或減少了對(duì)地而、對(duì)路人的光污染，但它對(duì)樓內(nèi)住戶產(chǎn)生了光污染。從而導(dǎo)致住戶與物業(yè)的矛盾，極易產(chǎn)生不良后果。
  
當(dāng)采用LED燈做立面照明時(shí)，由于LED燈是裝設(shè)在樓板處的玻璃幕墻上的，又由于LED燈是向玻璃幕墻外照射的（見(jiàn)圖1），不會(huì)對(duì)住戶產(chǎn)生光污染，又由于LED燈的壽命根長(zhǎng)，維修工作量很小，偶然一次到住戶家維修，也不需要使用梯子等工具，對(duì)住戶的干擾會(huì)比較少。作為立面照明應(yīng)該優(yōu)先考慮的就是這個(gè)問(wèn)題。對(duì)這一點(diǎn)人們需要一個(gè)認(rèn)識(shí)過(guò)程。

立面照明是美化城市、美化建筑物、提升建筑物和開(kāi)發(fā)商形象的一個(gè)重要工程．在這點(diǎn)上，政府、開(kāi)發(fā)商、住戶的目標(biāo)是一致的，但是怎么達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，應(yīng)照顧到各方面的利益，要結(jié)合建筑物的外觀、功能、建筑物構(gòu)成、環(huán)境等，同時(shí)，應(yīng)注重人性化設(shè)計(jì)，從多個(gè)方案中選取一個(gè)較好的方案。

LED不依靠燈絲發(fā)熱來(lái)發(fā)光，能量轉(zhuǎn)化效率非常高，理論上可以達(dá)到只需要白熾燈1/10的能耗，相比熒光燈，LED也可以達(dá)到50％的節(jié)能效果,LED采用固體封裝，結(jié)構(gòu)牢固，壽命達(dá)10萬(wàn)h，是熒光燈的10．白熾燈的100倍。在環(huán)保方面，用LED替代熒光色照明工程促進(jìn)項(xiàng)日辦公室做過(guò)一個(gè)專(zhuān)項(xiàng)調(diào)查，我國(guó)綠照明用電每年在3 000億kW．h以上，用LED取代全部白熾燈或部分取代熒光燈，節(jié)省1/3的照明用電，就意味著節(jié)約1 000億kW．h，相當(dāng)于一個(gè)總投資超過(guò)2000億三峽工程全年的發(fā)電量。這對(duì)能源十分緊張的我國(guó)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑具有十分重要的意義。

世界各國(guó)對(duì)LED的研發(fā)生產(chǎn)都極為重視：美國(guó)2000年制訂的“下一代照明計(jì)劃”（NGLI）被列入了能源法案，計(jì)劃到2010年，用LED取代55％的白熾燈和熒光燈，形成一個(gè)每年產(chǎn)值超過(guò)500億美元的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)；歐盟的“彩虹計(jì)劃”在2000年7月啟動(dòng)，通過(guò)歐盟的專(zhuān)項(xiàng)補(bǔ)助金來(lái)推廣LED的廊用。我國(guó)于 2003年由科技部牽頭成立了跨部門(mén)、跨地區(qū)、跨行業(yè)的“國(guó)家半導(dǎo)體照明工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組”，在“十五”攻關(guān)計(jì)劃中緊急啟動(dòng)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)重大項(xiàng)目，在此期間要結(jié)合制定國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃和第“十一五‘’計(jì)劃，研究提出中國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體戰(zhàn)略和實(shí)施方案。  

“建設(shè)節(jié)約型社會(huì)”將會(huì)促使大量“節(jié)約型行業(yè)”概念股的全而崛起，隨著大盤(pán)加速趕底，反彈隨時(shí)可能展開(kāi)，而新能源板塊在暴漲之后已陷入調(diào)整，更具發(fā)展?jié)摿Φ腖ED節(jié)能照明板塊有望接過(guò)領(lǐng)漲的接力棒。LED目前主要用于景觀和公共事業(yè)，LED在多種節(jié)能光源中優(yōu)勢(shì)明顯。

隨著北京奧運(yùn)會(huì)及上海世博會(huì)臨近，LED應(yīng)用不僅要點(diǎn)亮標(biāo)志性建筑，點(diǎn)亮萬(wàn)家窗口，從而點(diǎn)亮一個(gè)幾百億美元的產(chǎn)業(yè)。