基于LED立面照明的节能与减少光污染方案

1 工程概况
    
华业玫瑰东方项目位于朝阳区延静里中街25号，地上共有8个建筑，总建筑面积约25万m2。
    
1、2、3号建筑为高层住宅建筑，地上18层，地上高度50多m。
    
8号建筑主要为公共建筑（华业国际中心），三层以下为裙房，东西长127m左右，南北宽70m左右，5层以上有二个局部高层建筑，都为地上17层，建筑高度66 m，整个建筑地上部份外墙为隐框玻璃幕墙。8号建筑东头和局部高层临东四环路布置。

2立面照明概况
  
1）通过几轮投标和方案比较最后只对8号建筑傲立面照明，具体做法为在8号建筑东南北三面二层及以上彩釉玻璃纵横交叉处装200mmx200MMLED白色点状照明灯，单个LED灯的容量在7W以上。立面照明灯安装位置彩釉玻璃和楼板关系见图1，立面照明灯在彩釉玻璃中的位置见图2，立面照明灯外形见图3。
  
2）在8号建筑临东四环路东塔楼东南北三面的屋顶做广告照明，广告照明要求采用投光灯的方案。
  
3）立面照明和广告照明分别控制，立面照明不需单个和分部位控制，采用全亮全灭式的控制方式，立面照明和广告照明的控制集中在8号建筑一层楼宇控制室。

3 LED灯的方案论证
    
这个项目开始的方案是对住宅楼和公建楼都做立面照明，我公司的招标方案并未指明采用什么光源，但参与投标的照明公司，对8号建筑都不约而同地采用了LED的方案，从节约投资出发，公司方面开始并不看好LED的方案，深圳一家公司提出在靠近玻璃幕墙的每层房子顶上装设荧光灯的方案，被一些人看好（见图4）。这个方案从立面照明的外观效果和节约投资来说都是个不错的方案，但这个方案有一个致命的弱点，一对被装设荧光灯的住户有光污染。只要8号建筑中有住户，就会对住户产生光污染。住户有可能对其投诉，也可能对装设在他家的荧光灯进行人为损坏。在检修或更换荧光灯灯管时检修人员要带着梯子到住户家才能完成，并且竖立梯子时有可能要移动住户的家具，很有可能遭到住户的拒绝或引起住户反感，特别是在住户长期出国或出差时，由于无法检修该损坏灯具而使立面照明整体效果长期不能发挥。
    
如果8号建筑的全为办公和商业使用，光污染的问题就可以不考虑，因此采用荧光灯方案的前提条件必须是在确定8号建筑全为办公和商业用，后来由于确定了8号建筑的功能是部分或大部分为酒店式公寓方案后，就推翻了采用荧光灯的方案而改用在彩釉玻璃后面安装LED或其他光源的方案。经过再三研究比较，确定采用LED光源的方案。LED方案的效果图见图5，立而照明灯安装图见图6，系统图见图7













4 LED灯的特点

LED是半导体发光器件，通过的电流很小，几乎全部转化成可见光。

1）高光效LED光效达50～200lm／W，光谱窄．单色性好，几乎所有发出的光都可利用，且无需过滤直接发出色光。

2）高节能具有电压低、电流小、亮度高的特性。一个10～12 w的LED光源发出的光能与一个35～150W的白炽灯发出的光能相当，同样照明效果LED比传统光源节能80％～90％。

3）光色多可以选择白色或彩色光，红色、黄色、蓝色、绿色、黄绿色、橙红色等，并可根据需要制造出多色组合和循环变色的艳丽灯饰。

4）安全性高LED光源使用低电压12VDC驱动，发光稳定，无污染，没有50 Hz的频闪，没有紫外线B波段，表色/颜体R值接近100，色温5 000 K，最接近太阳色温5 500K。

5）设计形状的多样性LED光源由许多单个LED发光管组合而成，因而比其他光源可做成更多的形状，更容易针对用户的情况，设计光源的形状和尺寸，这次对我项目投标的照明公司采片j的LED灯形状如图3所示。

6）寿命长LED利用固态半导体芯片将电能转化为光能，外加环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击，LED单管寿命10万h，按每天工作12 h，寿命也在20年以上，维护费用低。

7）快速响应LED发光管响应时间很短，能按要求保证多个光源之间或一个光源不同区域之间的工作切换。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。



图7系统图

注：1-配电控制箱设在1F电管井内．层闸配电箱设在每层电管井内明装。楼层主线借闸管蟛内强电桥架安装2-LED灯配电回路均采用漏电开关保护，3-从一层配电控制箱到楼层配电箱使用YJV-3mm×10mm从楼层配电箱到ED灯用Bv-2mm×4mm。
  
8）灯具结构合理LED灯具将彻底改变灯具的结构，根据不同的专业使用要求，LED灯具的结构在提高初始亮度的条件下，通过稀土元素再次提高亮度，经过光学镜片的提高，其发光亮度得到再提高。

9）运行成本低其他光源小仅耗电是LED光源的2～10倍，而目几乎每月都要更换一些，浪费了维修工程师许多宝贵的时间。而且投入使用的光源越多，在器件更换和人工方面的花费就越大，初次投资的节省很快会被日常的维护、维修费用抵消。因此选用使用寿命长的LED光源从长远看是很经济的。

5性能对比    相比较传统照明光源节能灯，金属卤素灯，钨丝灯，镁氖灯，日光灯，霓虹灯，冷阴极，LED光源到底有哪些优势呢?附表是通常情况下 LED光源和常见光源的性能比较。 6 LED与霓虹灯的比较    1）光源比较霓虹灯是一种低气压冷阴极辉光放电光源，灯管采用玻璃外壳涂荧光粉，高温封接，真空后充入惰性气体和水银烧结而成，它不同于热阴极灯，没有钨丝，抗震性较好，发光效率较高，寿命较长，理论寿命可达30 000 h，光源可以频繁亮灭，而不影响灯管寿命，颜色丰富、色彩鲜艳。该光源还停留在半自动化、半手工或纯手工生产阶段。     LED光源是固体光源不需要充气，不需要玻璃外壳，抗冲击性好，抗震性好，不易破碎，便于运输，光源单元较小，使用范围广，发光效率更高，更节能省电，寿命更长，理论寿命可达10万h，光源可以频繁亮灭，而不影响光源寿命，颜色丰富、色彩鲜艳，是不含水银的环保型光源。    2）电源比较LED光源采用低压直流供电，绝缘处理比较方便。通常采用开关电源低压24 v或12 v供电，具有灵活性大，使州范围广，安装方便、安全的优点。    3）控制技术比较由于LED光源采用低压直流供电，它具有负载小、干扰弱的特点；霓虹灯采用高频高压供电，负载大、强干扰的特点。      4）市场现状比较近几年的电力紧张和国家对节能光源的高度重视，LED光源在各个领域使用的年增长率达到30％～40％，像传统以霓虹灯为主导的景观工程、广告灯具、装饰灯具等市场不同程度地被LED光源挤占。LED光源在室内亮化工程中，由于它的单元小、控制方便己有代替霓虹灯的趋向，有可能成为室内装饰的主导光源。 7一点看法      改革开放初期，用泛光灯改造，很多原来用白炽灯做轮廓灯的立面照明。、当时的立面照明几乎都采用了泛光灯照明，甚至“泛光照明”成了立面照明的代名词。泛光灯比白炽灯的轮廓灯节能、寿命长、控制方便，当时用泛光灯替代此前采用的白炽灯轮廓灯是对的，但是泛光灯是装设在较低的地面或架子上向建筑物投射，对地面行人和被照射的建筑物内的人有光污染，这是它致命的弱点。因此最近几年这样的设计少了。      近几年，北京市出现了在较高大的建筑物上，每层的玻璃幕墙内装设荧光灯的立山照明。这样的立面照明从外观效果、节约投资等方面都是不错的方案。它与泛光灯相比，没有或减少了对地而、对路人的光污染，但它对楼内住户产生了光污染。从而导致住户与物业的矛盾，极易产生不良后果。     当采用LED灯做立面照明时，由于LED灯是装设在楼板处的玻璃幕墙上的，又由于LED灯是向玻璃幕墙外照射的（见图1），不会对住户产生光污染，又由于LED灯的寿命根长，维修工作量很小，偶然一次到住户家维修，也不需要使用梯子等工具，对住户的干扰会比较少。作为立面照明应该优先考虑的就是这个问题。对这一点人们需要一个认识过程。      立面照明是美化城市、美化建筑物、提升建筑物和开发商形象的一个重要工程．在这点上，政府、开发商、住户的目标是一致的，但是怎么达到这个目标，应照顾到各方面的利益，要结合建筑物的外观、功能、建筑物构成、环境等，同时，应注重人性化设计，从多个方案中选取一个较好的方案。      LED不依靠灯丝发热来发光，能量转化效率非常高，理论上可以达到只需要白炽灯1/10的能耗，相比荧光灯，LED也可以达到50％的节能效果,LED采用固体封装，结构牢固，寿命达10万h，是荧光灯的10．白炽灯的100倍。在环保方面，用LED替代荧光色照明工程促进项日办公室做过一个专项调查，我国绿照明用电每年在3 000亿kW．h以上，用LED取代全部白炽灯或部分取代荧光灯，节省1/3的照明用电，就意味着节约1 000亿kW．h，相当于一个总投资超过2000亿三峡工程全年的发电量。这对能源十分紧张的我国来说，无疑具有十分重要的意义。      世界各国对LED的研发生产都极为重视：美国2000年制订的“下一代照明计划”（NGLI）被列入了能源法案，计划到2010年，用LED取代55％的白炽灯和荧光灯，形成一个每年产值超过500亿美元的半导体照明产业市场；欧盟的“彩虹计划”在2000年7月启动，通过欧盟的专项补助金来推广LED的廊用。我国于 2003年由科技部牵头成立了跨部门、跨地区、跨行业的“国家半导体照明工程协调领导小组”，在“十五”攻关计划中紧急启动半导体照明产业化关键技术重大项目，在此期间要结合制定国家中长期科技发展规划和第“十一五‘’计划，研究提出中国半导体照明产业发展的总体战略和实施方案。         “建设节约型社会”将会促使大量“节约型行业”概念股的全而崛起，随着大盘加速赶底，反弹随时可能展开，而新能源板块在暴涨之后已陷入调整，更具发展潜力的LED节能照明板块有望接过领涨的接力棒。LED目前主要用于景观和公共事业，LED在多种节能光源中优势明显。      随着北京奥运会及上海世博会临近，LED应用不仅要点亮标志性建筑，点亮万家窗口，从而点亮一个几百亿美元的产业。