创新是LED在室内照明中应用的必经之路

1.  LED的性能与特点

谈到LED的性能与特点，大家可能首先想到的是光效高（未来光效可能超过200 lm/W）节能、寿命长(理论数据5万或10万小时)。但笔者认为，在普通照明领域应用LED最重要的性能和特点突出在以下几个方面：

1.1 耗能低（目前 <10 W）

外形尺寸小 LED作为固体发光器件，单颗功率低，目前应用最为广泛的均小于0.5W，功率型（单颗大于0.5W）的也都在0.5W～1.0W。加之LED在外形尺寸上的优势，其体积小、重量轻和厚度薄的特点大大拓展了其应用空间，在背光源和显示系统的应用中游刃有余，在传统照明领域也使灯具的设计更为灵活多样、光线更加容易控制。

1.2 色彩丰富逼真、图形多变（动态全彩控制）

不同的芯片材料可以获得不同的单色LED；而相同的芯片材料在不同的外延片部位生长出来的LED的光色也各不相同。只要芯片合金组分有细微的变化，就会造成LED的发光颜色有较大的改变。理论上可以在可见光范围内获得各种单色光和白光的LED。

1.3 控制灵活、响应快

电致发光的原理赋予了LED只有几个ms的响应时间，使LED能在瞬间达到全光通输出，作为信号照明具有强大优势。结合其色彩多样性，LED产品更便于实现色彩和亮度的控制，从而可以用到很多需要实现控制的领域中。

1.4 安全（低电压） 

LED是低压器件，驱动单颗LED的电压仅需2.5～3V，驱动电流为几十毫安，不会造成触电事故，因而比较安全，也适用于低电压电源的场所，如汽车、火车等的车厢照明，并可与太阳能发电装置配合使用。

1.5 低光通、高亮度

LED由于自身功率比较小，1W的LED其光通量目前也就100Lm，因此可以认为LED绝对光通量也比较低。但LED其方向性比较强，其峰值亮度往往要高于106/m2，远大于荧光灯。

这些性能与特点应该说已经在一些大型的演艺活动（如08年北京奥运会、10年广州亚运开幕式等）、景观照明（如上海世博等）中得到了淋漓尽致的发挥，为我们带来了意想不到的效果。但这些性能与特点

在室内照明领域应用是优点还是缺点？

2.  室内照明的基本要求

室内照明应用遵循的最重要的标准就是《建筑照明设计标准》（GB50034-2004），该标准内容全面系统，它规定了各类建筑照明设计的数量指标（如照度）、质量指标（照度均匀度、眩光限制、光源颜色、显色性、反射比等）、照明功率密度限值（LPD）、照明配电及控制等。涵盖了居住建筑、公共建筑（图书馆、办公、商业、影剧院、旅馆、学校、医院、博物馆、交通、体育、展览馆）和工业建筑的照明标准和节能标准以及有利于执行的“照明管理与监督”内容。该标准技术先进，具有一定的创新性和前瞻性，对于节约能源，保护环境，提高照明质量，实施绿色照明，促进照明科技进步和高效照明产品推广具有重要作用。其内容和技术水平，达到了国际同类标准的水平。

本标准规定的照明评价指标包括：

照度要求：作业面或参考平面上的维持平均照度值；

照度均匀度：作业面或参考平面区域内不小于0.7、作业面临近周围区域内不小于0.5；

眩光：统一眩光值（UGR）按不同使用场所、不同照度要求不同，总体要求19～22；

光源的显色指数（Ra）：一般情况下Ra不应低于80、在灯具安装高度大于6m的工业建筑场所，Ra可低于80，但不不应低于60；

相关色温：原则上分为暖色<3300、中间色3300～5300、冷色>5300，并遵循高照度冷色温（如热加工车间、高照度场所等）、低照度暖色温（如客房、卧室、病房、酒吧、餐厅等）、中间照度中间色（如办公室、教室、阅览室、诊室、检验室、机加工车间、仪表装配等）；

照明节能：照明功率密度值（LPD），照明配电及控制。

除此之外，从眩光限制的角度，为限制视野内过高亮度或对比引起的直接眩光，规定了直接型灯具的遮光角。有视觉显示终端的工作场所照明还应限制灯具中垂线以上等于和大于65°高度角的亮度，要求灯具在该角度上的平均亮度限要限制在一定范围之内。

3.  室内照明的特点

《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）根据室内照明的要求和特点进行分类如下：

按照明方式分类：

一般照明：为照亮整个场所而设置的均匀照明；

分区一般照明：对某一特定区域，如进行工作的地点，设计成不同的照度来照亮该一区域的一般照明；

局部照明：特定视觉工作用的、为照亮某个局部而设置的照明；

混合照明：由一般照明与局部照明组成的照明。

根据LED的性能与特点可以看出LED最适合的照明方式是局部照明。

按照明种类分类：

正常照明：在正常情况下使用的室内外照明；

应急照明：因正常照明的电源失效而启用的照明。应急照明包括疏散照明、安全照明、备用照明；

疏散照明：作为应急照明的一部分，用于确保疏散通道被有效地辨认和使用的照明；

安全照明：作为应急照明的一部分，用于确保处于潜在危险之中的人员安全的照明；

备用照明：作为应急照明的一部分，用于确保正常活动继续进行的照明；

值班照明：非工作时间，为值班所设置的照明；

警卫照明：用于警戒而安装的照明；

障碍照明：在可能危及航行安全的建筑物或构筑物上安装的标志灯。

根据LED的性能与特点可以看出LED最适合的照明种类是疏散、障碍照明。

4.  LED在室内照明应用面临的问题

LED最大的特点是光线集中，峰值光强高，应用于室内必然产生眩光问题。《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）规定公共建筑和工业建筑常用房间或场所的不舒适眩光应采用统一眩光值(UGR)评价，同时标准规定了统一眩光值的计算方法和最大允许值规定。比如，办公建筑照明标准值中UGR最大允许值要求一般为19，商业建筑照明标准中UGR最大允许值要求一般为22。但这种方法适用于简单的立方体形房间的一般照明装置设计，不适用于采用间接照明和发光天棚的房间；适用于灯具发光部分对眼睛所形成的立体角为0.1sr＞ω＞0.0003sr的情况；适用于同一类灯具为均匀等间距布置等。这种方法是否适用于LED照明灯具？还有待于探讨。是否还有其他更好的方法？

显色指数Ra是表征光对物体颜色的还原能力的一个可以定量度量的物理量，此值越大越好。《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）规定长期工作或停留的房间或场所，照明光源的显色指数(Ra)不宜小于80”。据了解，当前同时满足色温和高显色性的要求，尤其是在低色温的情况下实现高显色性，对LED而言比较困难。有业内人士表示，色温与荧光粉的关系很大，不同的芯片波长用的荧光粉就完全不同。还有的学者提出目前简单的用Ra值评价LED对物体颜色的还原能力的评价存在问题，但又有什么更合理完善的方法呢？笔者认为目前最难以控制的是由于LED的色温很宽，应该说可以涵盖到暖、中、冷等全部。如何控制同一批次或不同批次的LED照明产品的色温一致性及随时间的推移色漂移的范围？否则会造成室内不同颜色的等出现，影响照明效果和照明环境。

许多学者认为LED相对于节能灯、荧光灯等最大的优势是没有频闪，对于保护视力有利，但是他们忽略了另外一个非常重要的问题，就是LED光谱的不连续性。LED不连续光谱对于人体的影响，甚至对于照明环境的影响，又是一个很大的课题，不是短时间内能够研究清楚的。这种不连续光谱对在长时间工作场所人的视觉功效的影响(光生物安全)又是如何？因为笔者在这方面没有做过深入的研究，因此不敢任意下结论。但至少我认为目前在许多难点没有研究得出结论的前提下，LED应用于中小学校的大面积照明以及青少年使用的台灯还是应该慎重一点。

作为未来的照明光源，LED的技术发展可谓日新月异，应用领域不断拓展，其在室内照明领域的应用被广泛看好，但LED是新兴产业，LED光源与传统光源在性能等方面也有很多不同，且处于快速动态发展的过程中，产品的更新换代速度非常快，如何处理好动与静的关系？今天的LED一年以后也许在一些性能方面就变的落后了，在这种情况下是换还是不换？

5.  对未来LED在室内照明应用的思考

体积小是LED的特点，方向性强是LED的特点，光线集中是LED的特点。因此，要充分发挥LED体积小、方向性强的特性，改变传统的思维模式，进行创新。创新是LED在室内照明中应用的必经之路。创新包含：产品设计的创新和工程设计应用的创新。

5.1 产品设计的创新

开拓LED照明产品工业化设计思路，避免盲目的模仿。模仿格栅灯、灯管、筒灯都不是未来LED照明的发展之路。

5.2 产品设计的创新

5.2.1 建筑化照明方式

所谓建筑化照明, 就是把建筑和照明融为一体, 使建筑物的一部分也变为照明灯具的一部分的照明方式。建筑化照明是在建筑物的里边安装上光源或照明器具, 采用埋入、嵌入等方式, 利用建筑物的表面反射或透过光线或者是利用照明的自发光。这种照明方式不但有利于利用顶面结构和装饰天棚之间的巨大空间, 隐藏各种照明管线和设备管道, 而且可使建筑照明成为整个室内设计装修的有机组成部分, 达到室内空间完整统一的效果。LED发光体体积小、单科功率低，非常有利于采用这种照明方式。体积小是LED的优势，采用建筑化照明方式是非常好的一种照明方式。

5.2.2 智能化照明控制

随着计算机技术、通信技术、自动控制技术、总线技术、信号检测技术和微电子技术的迅速发展和相互渗透，照明控制技术有了很大的发展，照明进入了智能化控制的时代。实现照明控制系统智能化的主要目的有两个：一是可以提高照明系统的控制和管理水平，减少照明系统的维护成本；二是可以节约能源，减少照明系统的运营成本。利用照明智能化控制可以根据环境变化、客观要求、用户预定需求等条件而自动采集照明系统中的各种信息，并对所采集的信息进行相应的逻辑分析、推理、判断、并对分析结果按要求的形式存储、显示、传输，进行相应的工作状态信息反馈控制，以达到预期的控制效果。LED控制灵活、响应快这一特点与智能化控制系统的有力结合是体现LED节能的最大优势。智能控制与LED结合是发挥LED节能的最佳选择。

5.2.3 创造可变化的照明场景

人们对照明环境的要求与从事的活动密切相关，以满足不同使用功能的要求。例如在家居生活中，客人探访、聚会时，可能需要较明亮的灯光，而在欣赏古典音乐或轻音乐时，则用柔和的灯光；而要把客厅变为家庭影院观看精彩影片时，灯光更需要调得暗淡；早晨、中午、晚上天然光的色温是不一样的，这种不一样对人的生理、心里都有很大的影响，在某些时刻我们需要提高工作效率，在某些时刻我们又需要一个温馨的环境或气氛便于人们休息。LED的可控性、色温的可调节型，可以改变亮度、改变色温创造不同的照明场景，营造不同的气氛，通过不同的视觉感受，从生理上、心理上给人积极的影响，以适应各种场所主题的需要。

5.3 LED应用于室内照明的希望所在

建筑化照明方式、智能化照明控制、变化的照明场景、个性化的照明（情景）、疏散照明（标示、显示）、局部照明、重点照明、间接照明将是未来LED应用于室内照明的希望所在。

对未来室内照明的必备条件：

良好的性能、稳定的性能 —— 满足照明的需求！！

合理的性价比 —— 满足用户的接受度！！

改变传统的思维模式 —— 产品创新、设计创新！！

避免盲目模仿、急功近利。健康发展！！！只有这样才能提高照明品质，促进照明行业技术进步！

6.  结束语

LED室内照明市场的前景毋庸置疑，面对今后的市场，国内企业应如何行动以待时机？LED室内照明这块蛋糕应该怎么发展，我相信很多从事LED室内照明的朋友们是相当关心这件事的。如何发挥LED的特点，克服其缺陷是我们应该认真思考的问题。鉴于目前LED性能还不够稳定，一些关键性的问题还有待解决。因此，需要我们稳妥、有步骤的引入室内，这样才能有利于LED照明技术健康发展，任重道远。

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