淺談LED在室內照明中的應用

李炳華

(悉地(北京)國際建筑設計顧問有限公司，北京 100013)

1 概述

LED技術推動了照明行業(yè)的一場革命。毋庸置疑，隨著LED技術日趨成熟及其產品價格不斷降低，其在室內照明中的應用必將越來越多、越來越廣。

LED在建筑中首先應用在標志標識方面，例如常見的“安全出口”、“電梯”、“衛(wèi)生間”等電標志標牌早已采用了LED技術，這方面的應用取得了較好的效果，現在比較普及和成熟。隨后，LED在夜景照明中得到廣泛的使用，尤其北京奧運會的水立方項目[1，2，8]，通過國家科技部和北京市兩項科研課題的攻關，成功將大功率LED應用在建筑物立面照明上，推動了我國大功率LED的發(fā)展，帶動了我國LED在建筑物夜景照明中的應用，現在夜景照明已經普遍地采用了LED技術。同時，LED在應急照明領域得到廣泛的應用，尤其在疏散照明中應用更為廣泛、普及。近年來，室內照明中的筒燈、射燈、辦公燈具等也有可采用LED技術的案例，并取得了一定的運行經驗。

客觀地講，LED在室內照明中的應用剛剛起步，許多因素制約著其在室內照明中的應用。本文嘗試對此問題進行分析，以期科學、合理地推動LED技術的應用。

2 LED應用在室內照明的條件日趨成熟

2.1 設計依據

就設計而言，《建筑物照明設計標準》(GB 50034-2013)是重要的設計依據之一。而即將修訂完成的電氣專業(yè)母規(guī)范——《民用建筑電氣設計規(guī)范》也有相當多的條款涉及到LED燈的應用。相應的各種類型建筑的電氣設計規(guī)范也有相應的LED應用條款。這些標準奠定了LED在室內照明應用的基礎，必將為LED在室內應用起到非常重要的作用。

2.2 技術條件

LED燈是電氣產品，在國際上由國際電工委員會IEC主導標準的組織、制定工作[3-5，9]。IEC內部由不同的技術委員會負責不同的工作：LED照明電器產品標準由TC34負責，主要包括LED的光源、連接器、控制裝置、燈具等內容；LED光生物安全部分歸口TC76技術委員會?！稛艟咝阅?第2-1部分:LED燈具特殊要求》(IEC/PAS 62722-2-1)、《普通照明LED模塊性能要求》(IEC/PAS 62717)等標準為LED燈的生產、檢測、應用奠定了基礎。

我國在吸取國際先進標準的基礎上，建立了自己的LED標準體系[9]，包括燈具的安全標準、性能標準和方法標準三大類，截至目前，共計完成標準28項，其中安全標準24項，性能標準2項，方法標準2項，較好地規(guī)范和推動了LED燈的制造、檢測和應用。

對設計來說，現在已經具備在室內使用LED燈的基本條件。歸納起來如表1所示，這些參數大多是我國CQC認證[6，9]的內容，而3C認證主要對安全、電磁兼容方面進行認證。

表1 LED燈的主要參數及要求

注1：功率因數的實測值不應低于標稱值的0.05。2：顯色指數中R9是某光源對“飽和紅色”的顯色指數。顯色指數有R1、R2、R3……R14、R15。前8個的顏色是常見顏色，它們的平均值為Ra。后7個是：飽和紅色、飽和黃色、飽和綠色、飽和藍色、白種人皮膚色、樹葉綠、亞洲人皮膚色。3：限于長期工作或停留的房間或場所。4：在壽命期內LED燈的色品坐標與初始值的偏差在國家標準《均勻色空間和色差公式》GB/T 7921-2008規(guī)定的CIE 1976均勻色度標尺圖中，不應超過0.007。5：LED燈具在不同方向上的色品坐標與其加權平均值偏差在國家標準《均勻色空間和色差公式》GB/T 7921-2008規(guī)定的CIE 1976均勻色度標尺圖中，不應超過0.004。

2.3 應用場所分析

《建筑照明設計標準》(GB 50034-2013)對不同類型建筑物、不同場所的照明標準給出要求，為了達到標準值的指標可以采用多種途徑和方法。在民用建筑應用方面，下列光源將不予考慮：

1)普通白熾燈——2011年我國發(fā)布了“中國逐步淘汰白熾燈路線圖”，正逐步淘汰白熾燈；

2)鹵鎢燈、熒光高壓汞燈——綜合能效指標[7]較低，即光效低、壽命短；

3)高壓鈉燈——顯色性不滿足要求；

4)普通鹵粉直管熒光燈——顯色性不符合要求，且光效較三基色熒光燈低很多。

表2為住宅建筑主要場所可使用的光源。從表2可以看出，住宅建筑的衛(wèi)生間、廚房、電梯廳、走道、樓梯間、車庫等場所可以大膽地使用LED燈，而人長期停留的起居室、臥室、書房等場所需要謹慎對待、慎重選用，因為LED燈對人安全性問題還在研究過程中，尤其對孩子的視力影響還需進一步評估。

表2 住宅建筑主要場所常用光源

注：表中，√——可用；○——謹慎使用；×——不推薦使用。

由表3可知，辦公建筑的前臺、接待場所，可以使用LED筒燈、射燈，既起到裝飾作用，又能節(jié)約能源。其他辦公場所可根據需要慎重選用，選擇符合標準要求的、質量優(yōu)良的LED辦公燈具。

表3 辦公建筑主要場所常用光源

注：1. 表中，√——可用；○——謹慎使用；×——不推薦使用；2.表中照度值的參考平面及其高度除設計室為實際工作面，其他均為0.75m水平面。

表4是酒店主要場所推薦使用的光源。除大堂、多功能廳、游泳池等少數場所外，酒店大多數場所可使用LED燈，現在許多酒店已經使用了LED功能性照明燈具，取得了良好的應用經驗，尤其客房的閱讀燈、筒燈、射燈等，使用較多，效果較好。

表5為商業(yè)建筑主要場所推薦使用的光源。

表4 旅館建筑主要場所常用光源

注：表中，√——可用；○——謹慎使用；×——不推薦使用。

LED燈在商業(yè)建筑中可以大顯身手，經常在櫥窗照明、柜臺照明、貨架照明等場合使用，尤其適合重點照明場所。

民用建筑中常見的設備機房常用光源見表6。LED燈在這類場所需慎重使用，一方面LED燈性價比不占優(yōu)勢，另一方面設備用房環(huán)境不同于其他室內場所，存在潮濕、震動、電磁干擾等情況，使用時需進行評估和分析。

3 存在的問題

3.1 標準問題

我國LED燈與IEC的標準體系相仿，有些標準已經完成，有些標準尚未制定或正在制定過程中，在已頒布執(zhí)行的標準中重復編制現象比較嚴重。另一方面，作為應用標準的設計規(guī)范尚不完善，對此新技術還需進一步研究。

國際上，以飛利浦、歐司朗等企業(yè)聯(lián)合成立的ZAGA聯(lián)盟將對LED燈的接口進行規(guī)范和要求，也必將對我國2萬余家LED企業(yè)帶來沖擊和挑戰(zhàn)。同時COB等技術對LED光源的生產也會產生重大影響。

因此，LED標準相對滯后，企業(yè)聯(lián)盟的標準壁壘影響了LED在室內照明中的應用。

表5 商業(yè)建筑主要場所常用光源

注：表中，√——可用；○——謹慎使用；×——不推薦使用。

表6 設備用房常用光源

注：1、表中，√——可用；○——謹慎使用；×——不推薦使用；2、計算機房、控制室等有顯示屏場所需防光幕反射；3、鍋爐水位表處的照度不小于50lx；4、表中照度值的參考平面及其高度除注明者外均為0.75m水平面。

3.2 技術發(fā)展中的問題

LED技術處于快速發(fā)展期。目前LED芯片的光效從十年前的15 lm/W呈現約二十倍的增長，已經超過T5三基色直管熒光燈的光效。以科銳公司今年上半年新推出的XLamp?XP-L LED商業(yè)化量產單芯片大功率LED封裝器件為例，在350 mA電流條件下光效高達200lm/W，光通量達1 226lm。而這時期該公司的白光功率型LED實驗室光效超過300lm/W。不僅如此，未來幾年，LED芯片光效每年將以20%～25%的速度提升。

技術進步的同時，也承受著其快速發(fā)展的壓力。上游外延芯片快速發(fā)展，影響了中下游的產品研發(fā)、定型。試想，經過長時間的產品研發(fā)、試驗、修改、再試驗，到最后通過國家相應的檢測試驗及3C、CQC認證，產品定型之時也就意味著技術的落后。

3.3 光健康問題

LED光所引發(fā)的健康問題一直在行業(yè)內備受爭議，照明界與醫(yī)療衛(wèi)生部門的觀點不太一致，此類問題在國際上也是新的課題，目前還在研究過程之中，短時間內很難下定論。

3.4 性價比

目前，LED燈的性價比不占優(yōu)勢。從性能角度看，中國不乏品質優(yōu)秀的LED產品，同時也存在大量質量低劣的LED燈，2萬余家的LED照明企業(yè)生產出海量的、質量參差不齊的LED產品，再加上如上所述的諸多問題，增加了選擇質量優(yōu)良產品的難度。從價格看，LED燈的價格明顯高于它所替代的光源價格。表7為阿里巴巴網站上公布的單只LED球泡燈技術參數和售價，從表中可以看出，LED節(jié)能效果非常明顯，但其性價比不高，與相近光通量的白熾燈、節(jié)能燈相比對，LED球泡燈的價格是白熾燈價格十倍之多，是節(jié)能燈的2倍。而消費者買燈是為了得到光，按單位價格計算，1元錢只能買15lm LED球泡燈的光；同樣1元錢，可買170lm白熾燈的光，27lm節(jié)能燈的光。因此，LED應用在室內照明除提高產品性能外，還需降低成本，從而降低售價，努力提高LED燈的性價比。

表7 LED球泡燈性價比比較

4 結束語

綜上所述，本文主要學術觀點如下：

1)LED燈相關標準需盡快完善，并緊盯國際新動態(tài)；

2)性價比過低是制約LED燈普及的主要原因之一；

3)現階段室內可以采用LED筒燈、射燈等，非人員長期停留、工作場所也可使用LED燈，如車庫、走廊、樓梯間等；

4)疏散照明可以采用LED照明技術；

5)鑒于LED光健康問題尚處在研究之中，有人員長期停留、工作的場所需慎重使用LED燈；

現在還有些亟待解決的問題影響了LED進一步的推廣和應用，相信隨著LED技術的不斷進步、成熟，價格不斷降低，其在室內照明中的應用必將越來越廣。以上為作者個人觀點，不妥之處敬請讀者批評指正。

[1] 毛紅衛(wèi)主編. 國家游泳中心(水立方)機電設計及關鍵技術研究應用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[2] 李興林. 半導體照明工程技術[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3] Luminaire performance-Part 2-1: Particular requirements for LED luminaires[S]. 34D/995/PAS IEC/PAS 62722-2-1 Ed.1 .

[4] Luminaire performance -Part1: General Requirements[S]. 34D/998/PAS IEC/PAS 62722-1.

[5] LED MODULES FOR GENERAL LIGHTING Performance requirements[S]. 34A/1444/PAS IEC/PAS 62717 Ed.1

[6] 賈權利. LED照明燈具國內認證標準及要求[J].認證技術, 2013,10:48-50.

[7] 李炳華，宋鎮(zhèn)江.建筑電氣節(jié)能技術及設計指南[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社, 2011.

[8] 李炳華，王玉卿，馬名東，李戰(zhàn)贈，楊成山.國家體育場電氣關鍵技術的研究與應用[M].北京：中國電力出版社，2014.

[9] 中國科學技術協(xié)會主編，中國照明學會編著.照明科學與技術學科發(fā)展報告[R].北京：中國科學技術出版社，2014.