论述LED景观照明在城市建设的应用

来源:用户上传      作者:

　　摘要: 近年来我国半导体照明产业快速发展，LED在景观照明工程的应用也越来越广泛，呈现规模也越来越大，本文作者就LED景观照明展开了论述。
　　关键词:半导体(LED)灯具设计应用
　　 近几年，随着技术的突破．应用的拓展，发光二极管(LED)半导体在城市景观照明中的应用也越来越多。半导体照明符合现代社会对城市景观照明的新要求：环保、节能、经济及光色变化，因此作为新型半导体光源正成为景观照明最佳选择的光源之一。
　　1 半导体景观照明工程的发展现状及趋势
　　 近些年我国半导体照明产业快速发展，LED在景观照明工程的应用也越来越广泛，呈现出规模大、应用范围广和应用效果参差不齐的一些特点。
　　1．1 市场规模提升快速
　　 由于LED具有“省电”、“变化丰富”、“色彩亮丽”、“方便控制”、“寿命长”等特点，在用景观照明市场具有很强的节能潜力及市场竞争力。2005年我国LED的产量，市场规模达到l14．9亿元，其中景观照明市场规模占有7亿元以上，2008年我国景观照明及装饰市场快速发展，规模达到130亿元。
　　1．2 应用领域日趋全面
　　 虽然LED是近几年才开始在景观照明中加以运用，但其应用的范围却是呈显著扩大的态势。从最初的作为装饰性灯具到现在用作投光功能性灯具，半导休随着制造技术的飞速进步也覆盖了愈来愈多的景观照明领域。建筑外立面照明、广场指示性照明、道路景观照明、绿化照明、水下照明都已有半导体的身影，甚至道路照明领域也越来越多出现了半导体照明产品。可以说LED已全面进入城市景观照明领域。
　　1．3 应用效果参差不齐
　　 半导体照明俨然已成为当今最新照明科技的代名词，人们在夜景照明中争相使用半导体灯具。在短短的一两年里全国各地涌现出了相当数量的LED照明工程，出现了不少在产品、设计、施工等方面均具较高质量水准的半导体照明工程，实际应用效果也较为理想。当然，由于产品质量、设计水平、施工不到位等环节的问题，大多数半导体照明景观工程最终效果差强人意，不但破坏了城市夜间景观，造成了光污染，甚至由此人们对LED照明本身产生了质疑。
　　2 半导体景观照明灯具的设计与制造
　　 优质的灯具是照明工程的质量保障和基础，由于LED与传统光源的发光原理不同，因此它的灯具设计从内部的结构到外部的造型也都需要从LED器件特性的角度出发进行特殊设计与制造。
　　2．1 LED灯具透镜的设计
　　 LED灯具的变色原理在于RGB的LED颗粒的混光效果。然而，如果人们能清楚地看到灯具中LED发光颗粒，其混光的效果就会大打折扣。因此，通常此类灯具的透镜需要进行配光处理。半透明的材料(如乳白色磨砂玻璃)可以较好地实现混光，但灯具的表面亮度会降低。因此人们大多采用表面刻花的做法。但是，稀疏的刻花不但不利于混光，有时反而更加突出了单颗LED的不同色彩。即便不考虑混光的问题，线状或点状的LED灯具中看到单颗的LED对于人眼视觉或视觉心理也是不合适的。因此．在一些较近距离的视看空问，比如一、二层的建筑外立面、建筑入门广场等区域中选用LED装饰性嵌人式灯具，应着重考虑灯具表面的混光效果。在不确定是否能满足需要的情况下，现场试验是最好的办法。
　　 另一种避免直接看到LED发光点的办法就是将LED安装在灯具的侧向，LED颗粒侧向出光，避免眩光。这样的做法在一些近人尺度的空间尤为适合。透镜的设计还将影响LED灯具的表面亮度，我们曾对实际工程中使用的LED装饰性灯具的表面亮度进行测量，发现此类灯具的表面亮度至少在100cd／m2以上，甚至有的灯具达到600cd／m2。作为装饰性灯具，它们与周围环境产生极大的亮度对比，很容易产生眩光，从这个角度考虑也需要认真处理表面透镜的问题。
　　2．2 LED灯具的配光设计
　　 灯具市场上现有不少直接将LED颗粒安装在灯盘上作为投光灯用的案例，或是将多颗LED做成灯泡或PAR灯的形式用来直接替换传统光源。可是LED的发光原理和传统的光源完全不同：传统光源是面光源或是线光源，它们在作投光使用时其灯具是需要有反射器、透镜等光学元件来进行配光的；而LED是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合，过剩的能量而引起光子发射，再通过在发光芯片前放置的小透镜将光线调整为平行光。因此，传统光源所用灯具中的反射器对丁LED光源就失去了意义。但如果认为LED发的是平行光而不使用透镜，不作任何二次光学设计，直接使用成组的LED发光颗粒作为投光灯的光源，就很容易在被照物体上形成一个个较为明显，缺少亮度变化生硬的亮斑，投光效果差强人意，更不要说混光变色的投光效果了。
　　 其实，国外具有较高专业水准的灯具生产厂商都充分的认识到了这一的问题。荷兰PHILIPS灯具公司推出的LED投光灯带有设计精良的光学透镜，对LED发 的光线进行二次配光设计，从而实现理想的投光效果。LED发光颗粒小，发光特性有别于传统光源，在进行LED灯具设计时，形式上、尺寸上可以有更大灵活，我们应突破传统灯具设计的限制，针对这些特性进行创新性的设计。
　　3 半导体在城市景观照明的设计与应用
　　 LED照明工程质量的优劣与照明设计密切相关，设汁将会决定最终的效果。作为照明工程中的关键环节，在进行照明设计时就应充分考虑LED照明的特点，根据实际情况合理使用LED灯具。
　　3．1 合理选用LED灯具
　　 LED是一种新型光源，代表着最新的照明科技，因此使用LED照明目前似乎正逐渐成为一种最为时髦的做法，似乎用了LED就贴上了科技领先的标签。然而，不考虑建筑原有风格形态和周围使用环境，盲目使用LED照明，一味追求色彩变化也成为许多建筑照明设计的通病。
　　 现代建筑立面照明设计通常需要结合建筑物特点和使用环境，采用光色、亮度、明暗变化等突出需要照明设计的重点。立面照明一般采用大块照明面的组合，通过匀质肌理的面来形成体量。在现代建筑匀质的面上使用自发光的LED能起到丰富立面表情的效果，对于那些不宜使用投光照明的玻璃幕墙建筑来说就更不失为一种夜景照明的好方法。然而古典主义建筑的形体设计手法恰恰相反，它们的立面由丰富的、立体的细部构成，具有强烈的立体感和层次感，并形成体块间的对比关系，强调建筑的体量感和稳重感，如果在这样的建筑立面上安装LED线状装饰带或LED发光点，虽然LED本身色彩的变化和动感很是绚烂，但却破坏了原有建筑的体量感和立体感，将建筑划分成琐碎的部分，构成视觉上多余的构图叠加，反而影响了建筑的细节表现，失去其原有的建筑魅力。如此一来，建筑照明没能恰如其分地成为建筑物有机的组成部分再现建筑的美感，再璀璨的“灯饰”最终也只能成为建筑立面上的杂乱广告。我们不仅要问：难道照明没计的目的只是“吸引眼球”这么简单吗?我们应对LED照明的应用保持清醒的认识。LED是最新的光源，但并不是万能的光源，和其他光源相比虽有很大的优势，同时也有劣势。例如：通常白光LED采用蓝光芯片+黄光萤光粉发光技术，以目前的技术现状，在一些要求低色温高显色性的照明场合如精细产品展示柜的展示照明就不宜被采用；LED灯具彩色光的形成多通过红、绿、蓝三种LED混光来实现，因而在不需要全彩变色的场合，色彩效果反而不如传统灯具；其发光强度有限，很难照亮较远的目标，因而在更多的场合投光灯的光源还是高强气体灯更为适宜；价格昂贵易受到经济预算的限制，在其它传统光源也能实现设计方案的情况下就没必要再执意使用LED了。

　　3．2设计艺术化色彩变换方案
　　 LED灯具色彩可变，易于控制是其优于其他种类光源和灯具的特性。因此，在实际的工程中采用LED时大多会选择使用这一特性，设计变色的照明效果。然而，目前使用LED技术的照明工程实例中，大多数的项目都将LED进行全光谱变化却完全没有在色彩、图式的变化上进行过艺术性设计，或是简单地形成所谓的彩虹追逐效果，或是形成一些简单的超大尺度的图式。这样既没创意也缺乏艺术的色彩变化，“吸引眼球”的能力大概也很有限吧。
　　 此外，LED色彩变化的频率和速度也是应该进行设计的内容。变化过快的色彩方案，容易造成视觉疲劳，缺乏设计的图形色彩更会导致观者的烦躁情绪。尤其在一些重要的交通节点，频繁闪烁变化的LED照明，甚至会影响到道路的交通安全。在我们的调研中发现，某市区一幢半导体照明的高层建筑，其装饰性LED灯具的表面亮度并不是很高，而作为高层建筑其灯具的视看距离也比较远，但是路人对其的评价却是“比较刺眼”。很大程度就是因为其每秒3次过快的变化频率。
　　3．3 选择合适的亮度水平
　　 LED技术在近两年发展得非常快，LED发光效率也大幅度地在提高。高亮度、超高亮度的LED都已广泛运用到实际T程中。但同样值得反思的是亮度越高就越好吗?我们知道人的眼睛对光线明暗的感知是和环境对比有关。同样的亮度在较暗的背景中会显得比在较亮背景中更亮，因此应根据LED灯具所在环境的亮度来选择更为合理的灯具表面亮度。国际照明委员会(CIE)推荐的环境亮度有几种情况，即较暗地区按4cd／m2考虑，中等亮度地区按6cd／m2考虑，亮地区(如市中心)按12cd／m2 考虑，可作为环境亮度的参考值。但我国城市照明可应城市的不同情况有所调整。
　　 我们曾对这一幢位于繁华商业区采用半导体照明的商业建筑进行过亮度测试。测得其LED灯具表面亮度住78．55～196．4cd／m2范围内变化(变色)，其外墙铝板亮度为0．9745cd／m2 。路人对此大楼的LED灯具的评价多足“醒目、有些刺眼”。一般认为被视物与背景环境的亮度比达到10：1-100：1就能很好地吸引人们的注意，而且两者之间应该有中间亮度，否则就会造成眩光。这样说来，即便是处在环境亮度较高的商业娱乐空间，装饰类LED灯具也不一定需要选用超高亮度LED。除非是安装在高层建筑的立面，考虑到其视看距离较远，可以适当提高亮度。否则，一味追求高亮度，不但容易造成眩光，也会产生视觉的不适，不利于建筑的夜间表现。
　　4 结束语
　　 我国的半导体照明产业目前正面临自主创新和跨越式发展的严峻挑战，如果不考虑具体情况盲目使用LED和缺少精心的照明设汁，将会在一定程度上影响国内LED照明向高层次、高端市场的发展，阻碍LED照明产业的健康和有序发展。半导体照明作为新兴技术产业，它的成长需要多个环节的悉心培育。在高速发展的同时，仍然需要在制造、设计和施工维护各个环节注重品质，才能进一步提升照明工程质量，实现我国半导体照明产业的重点跨跃和健康发展。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-591987.htm