蔡珍紅，胡英奎，張青文

（重慶大學(xué)a.土木工程學(xué)院；b.建筑城規(guī)學(xué)院，重慶400045）

隨著“十城萬盞”工程的全面推進(jìn)[1]和白熾燈淘汰線路圖[2]的出臺(tái)，LED逐漸在照明工程中得到普及應(yīng)用，但目前的應(yīng)用范圍主要還是室外照明，如景觀照明、道路照明、隧道照明、廣場(chǎng)照明等，LED在室內(nèi)照明中的應(yīng)用還比較少。目前對(duì)辦公室照明的研究主要集中在照明質(zhì)量上[3－7]，對(duì)LED在辦公室照明中應(yīng)用的研究還比較少見[8]。由于在辦公室工作的人在辦公室照明環(huán)境中的工作時(shí)間長(zhǎng)，每天的工作時(shí)間一般都在8h以上，辦公室的照明質(zhì)量對(duì)他們的生理和心理健康影響較大，如果不對(duì)LED在辦公室中的適用性進(jìn)行充分研究就盲目推廣應(yīng)用，不僅會(huì)對(duì)LED在辦公室中的應(yīng)用造成負(fù)面影響，還可能會(huì)對(duì)在其中工作的人的身體造成傷害。本文在分析LED的特點(diǎn)和辦公室照明特殊需求的基礎(chǔ)上，探討LED在辦公室照明中推廣應(yīng)用的具體措施。

1 LED照明的特點(diǎn)

隨著發(fā)光材料和發(fā)光技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED照明技術(shù)逐漸成熟，LED在功能照明領(lǐng)域以開始顯示出取代傳統(tǒng)照明光源的趨勢(shì)，但LED照明技術(shù)畢竟是最近10多年才發(fā)展起來的新技術(shù)，在功能照明領(lǐng)域推廣應(yīng)用之前還需認(rèn)真分析其適用性。

1.1 LED應(yīng)用于辦公室照明的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)光源相比，LED應(yīng)用于辦公室照明，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）光效高、能耗低。隨著技術(shù)的進(jìn)步，從LED在照明領(lǐng)域推廣應(yīng)用到現(xiàn)在，其發(fā)光效率不斷得到提高，LED照明產(chǎn)品的使用光效目前已達(dá)到70～90lm／W，已與傳統(tǒng)光源相差不大，甚至已超過部分傳統(tǒng)光源的發(fā)光效率。據(jù)美國(guó)能源部預(yù)測(cè)，LED照明產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)室光效未來可能超過200lm／W，使用光效也會(huì)超過160lm／W，將成為發(fā)光效率最高的照明光源。由于LED照明產(chǎn)品發(fā)光效率高，使用LED獲得相同照明水平所需的能耗也比傳統(tǒng)照明光源低。LED作為固體發(fā)光光源，其單顆功率較低，目前廣泛應(yīng)用的LED單顆功率一般都小于0.5W，有些用于室內(nèi)照明的單顆LED的功率甚至小于0.1W，功率型LED的單顆功率一般為0.5～1W。在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代，在室內(nèi)照明中推廣應(yīng)用高光效低能耗的LED照明光源對(duì)于推動(dòng)節(jié)能減排具有重要意義。

2）壽命長(zhǎng)。LED作為發(fā)光二極管，其壽命比傳統(tǒng)光源長(zhǎng)得多。目前LED的實(shí)驗(yàn)室壽命為50 000～100 000h，以光通量衰減到80%時(shí)所經(jīng)歷的工作時(shí)間作為其壽命，其壽命也可達(dá)到25 000h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)光源的使用壽命。

3）光色豐富。LED的不同芯片材料可以產(chǎn)生不同的單色光，即使相同的芯片材料，其制造工藝不同也可能產(chǎn)生不同的光色。只要其芯片材料的成分有細(xì)微的變化，所產(chǎn)生光的顏色都可能發(fā)生較大變化。理論上LED可以產(chǎn)生可見光范圍內(nèi)任意顏色的單色光和白光。這使得LED能滿足辦公室照明對(duì)光色的要求。

4）響應(yīng)快，調(diào)光方便。LED的電致發(fā)光原理使其只有幾ms的響應(yīng)時(shí)間，基本上能在瞬間達(dá)到全光輸出。由于LED的光輸出與其工作電流成正比，且其工作電流的范圍較大，所以可以采用改變其工作電流的方法來達(dá)到調(diào)光的目的。此外，對(duì)LED頻繁開關(guān)也不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大的損傷，還可以采用調(diào)節(jié)脈沖寬度的方法實(shí)現(xiàn)調(diào)光。

5）驅(qū)動(dòng)電壓低。LED采用直流供電，單顆LED的驅(qū)動(dòng)電壓一般為2.5～3V，驅(qū)動(dòng)電流一般也只有幾十mA，所以在使用過程中不會(huì)造成觸電事故，使用比較安全。

6）沒有頻閃效應(yīng)。LED采用直流驅(qū)動(dòng)，沒有傳統(tǒng)照明光源的頻閃效應(yīng)，比傳統(tǒng)光源更有利于用戶的生理健康，特別是有利于保護(hù)用戶的視力。辦公室中的用戶，一般每天要在其中工作8h以上，從保護(hù)用戶身體健康的角度而言，這一點(diǎn)尤其重要。

1.2 LED應(yīng)用于辦公室照明存在的問題

在辦公室照明中用LED取代傳統(tǒng)光源雖然是一個(gè)發(fā)展方向，但目前還有一些問題需要解決，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1）眩光問題。LED光效高、發(fā)光面積小，且光的方向性比較強(qiáng)，從而造成光線集中，峰值亮度大，LED的峰值亮度往往高于106cd／m2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熒光燈的峰值亮度。這使得其應(yīng)用于室內(nèi)照明時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生眩光問題。

2）色溫漂移。LED所發(fā)光的色溫范圍比較寬，且其色溫受芯片成份的影響較大，在LED的生產(chǎn)過程中，不同批次甚至同一批次的LED的色溫控制存在困難。在LED使用過程中，隨著其芯片老化程度的加深，其光色可能會(huì)發(fā)生變化，但顏色漂移的范圍難以控制。在LED的使用過程中，LED所發(fā)光的色溫還會(huì)受到環(huán)境溫度的影響，不同的LED顆粒所處的環(huán)境溫度不同也會(huì)造成其老化程度不同，從而造成不同LED顆粒所發(fā)光的色溫不同。這會(huì)造成在使用過程中室內(nèi)出現(xiàn)不同的光色，從而影響照明效果和照明環(huán)境，甚至?xí)绊懹脩舻纳硇慕】怠?/p>

3）光譜不連續(xù)。一般認(rèn)為太陽(yáng)光是最健康的照明光源，其重要原因之一是其光譜為連續(xù)光譜，有利于保護(hù)視力。而LED的光譜卻是不連續(xù)光譜，這種不連續(xù)光譜是否會(huì)影響在辦公室長(zhǎng)時(shí)間工作的人的視力，甚至是否會(huì)影響在辦公室長(zhǎng)時(shí)間工作的人的身心健康，目前都還沒有定論。

4）價(jià)格高。目前阻礙LED在辦公室推廣應(yīng)用的最大障礙之一是其高昂的價(jià)格。LED之所以能在室外功能照明中得到大范圍推廣應(yīng)用，離不開政府部門的強(qiáng)力推進(jìn)和財(cái)政補(bǔ)貼。而在辦公室照明應(yīng)用中，用于取代熒光燈管的LED燈管目前的市場(chǎng)價(jià)格為150～200元，用于取代普通白熾燈的LED燈珠一般也要100元左右，在目前缺乏政府政策支持和財(cái)政補(bǔ)貼的情況下，高昂的價(jià)格使得使用LED照明的建設(shè)初期投資較大，從而限制了LED在辦公室照明中的推廣應(yīng)用。

2 辦公室照明的要求

中國(guó)的辦公室照明設(shè)計(jì)目前遵循的標(biāo)準(zhǔn)主要是《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 50034—2004）》[9]。該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了辦公室照明設(shè)計(jì)的數(shù)量指標(biāo)、質(zhì)量指標(biāo)、節(jié)能指標(biāo)等。

2.1 照明數(shù)量指標(biāo)要求

標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照明數(shù)量的要求主要是對(duì)作業(yè)面或參考平面上的維持平均照度值提出了要求。辦公室的參考平面（0.75m水平面）照度標(biāo)準(zhǔn)值要求為300～500lx。

2.2 照明質(zhì)量指標(biāo)要求

對(duì)照明質(zhì)量指標(biāo)的規(guī)定主要有照度均勻度、眩光、相關(guān)色溫、顯色指數(shù)等。

1）照度均勻度。辦公室照明的照度均勻度一般不宜小于0.7，作業(yè)面臨近周圍區(qū)域內(nèi)不宜小于0.5。

2）眩光。辦公室的不舒適眩光采用統(tǒng)一眩光值（UGR）評(píng)價(jià)，要求為19。

3）相關(guān)色溫。辦公室照明宜采用中間色溫光源，即相關(guān)色溫為3 300～5 300K的光源。

4）顯色指數(shù)。辦公室的顯色指數(shù)要求不小于80。

2.3 照明節(jié)能要求

對(duì)照明節(jié)能指標(biāo)的要求主要為照明功率密度值，現(xiàn)行的辦公室照明功率密度標(biāo)準(zhǔn)值為11～18W／m2，目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值是9～15W／m2。此外，標(biāo)準(zhǔn)還建議有條件時(shí)隨室外天然光的變化調(diào)節(jié)室內(nèi)人工照明的照度，以節(jié)省人工照明能耗。

2.4 其他要求

該標(biāo)準(zhǔn)還對(duì)光源的選擇、配電及控制、維護(hù)管理等做出了規(guī)定。其中對(duì)于光源的選擇，標(biāo)準(zhǔn)建議辦公室采用細(xì)管徑直管形熒光燈作為照明光源，這主要是考慮細(xì)管徑（≤26 mm）直管形熒光燈光效高、壽命長(zhǎng)、顯色性好，適用于高度較低的房間，且有利于照明節(jié)能。

3 LED在辦公室照明中推廣應(yīng)用的措施

與傳統(tǒng)光源相比，LED應(yīng)用于辦公室照明有其優(yōu)越性，也存在一定的缺陷。但如果在實(shí)際應(yīng)用中采取合理措施，以充分發(fā)揮其優(yōu)越性，設(shè)法盡量減小其固有缺點(diǎn)帶來的負(fù)面影響，LED在辦公室照明中的應(yīng)用一定能取得較好的照明效果。

3.1 辦公室照明應(yīng)用的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

由于LED自身的特點(diǎn)，對(duì)于辦公室應(yīng)用LED照明的設(shè)計(jì)，應(yīng)采用創(chuàng)新的照明設(shè)計(jì)理念，而不應(yīng)繼續(xù)傳統(tǒng)的照明燈具布置方式。如建筑化照明就是一種新穎的照明設(shè)計(jì)理念[10]。所謂建筑化照明，就是把建筑和照明融為一體，使建筑的一部分成為照明燈具的一部分的照明方式，即在建筑物里面安裝光源或照明燈具，采用埋入、嵌入等方式，巧妙利用建筑物的表面反射、透射或利用照明光源的自發(fā)光。這種照明方式不但有利于利用頂面結(jié)構(gòu)和裝飾天棚之間的空間隱藏各種照明管線和設(shè)備管道，而且可以使建筑照明成為整個(gè)室內(nèi)設(shè)計(jì)裝修的有機(jī)組成部分，達(dá)到室內(nèi)空間完整統(tǒng)一的效果。LED發(fā)光體體積小，單顆功率低，非常有利于采用這種照明方式。

在對(duì)既有辦公室的照明改造時(shí)，考慮盡量減少照明線路的改造成本，如果既有辦公室原來采用的是常見的柵格燈具中安裝直管熒光燈的形式，則可以直接采用LED燈管取代熒光燈管。用LED燈管取代傳統(tǒng)直管熒光燈，目前只需要傳統(tǒng)直管熒光燈一般左右的能耗，就能達(dá)到甚至超過傳統(tǒng)直管熒光燈照明效果，其節(jié)能效果比較明顯。

考慮LED調(diào)光快、易于控制的特點(diǎn)，可以在辦公室照明中采用智能化照明控制技術(shù)，以充分發(fā)揮LED的特性，減少照明系統(tǒng)的維護(hù)成本并節(jié)約能源、減少其運(yùn)營(yíng)成本。根據(jù)辦公室照明的特點(diǎn)，在條件許可的情況下可以考慮將辦公室設(shè)計(jì)成分區(qū)一般照明的照明方式，即整個(gè)辦公室范圍內(nèi)布置一般照明，在辦公室桌或辦公桌周圍增加局部照明以提高作業(yè)面的照度。配合智能照明技術(shù)，可以根據(jù)天然光強(qiáng)度或工作需要自動(dòng)調(diào)整一般照明的水平，利用傳感器感知辦公桌前是否有工作人員、是否需要打開局部照明，從而控制局部照明的開閉，這樣既能滿足辦公室工作照明的需要，又能合理降低照明能耗。

3.2 LED照明燈具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

與傳統(tǒng)光源相比，LED有體積小、方向性強(qiáng)的特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)LED燈具時(shí)，應(yīng)充分發(fā)揮LED體積小、方向性強(qiáng)的特點(diǎn)，改變傳統(tǒng)照明燈具設(shè)計(jì)的思維模式，進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。LED屬于新型照明光源，LED燈具如果僅僅簡(jiǎn)單模仿白熾燈泡、節(jié)能燈泡、各種熒光燈管、筒燈、射燈的設(shè)計(jì)，其發(fā)展一定是沒有前途的。LED照明產(chǎn)品工業(yè)化過程中，必須考慮LED自身特性和具體的照明需求以創(chuàng)新設(shè)計(jì)照明燈具，既體現(xiàn)其照明的功能性，又充分展現(xiàn)照明的藝術(shù)性。但需要注意的是，目前各種傳統(tǒng)照明光源占據(jù)了照明應(yīng)用的絕大部分市場(chǎng)，LED照明產(chǎn)品要想在既有的照明市場(chǎng)中搶占更大的份額，必須考慮與傳統(tǒng)照明光源的互換性，特別是在對(duì)既有照明工程的改造中，如果LED照明產(chǎn)品能與傳統(tǒng)照明光源互換，只需要取下傳統(tǒng)照明光源換上LED照明光源這個(gè)簡(jiǎn)單操作，就能實(shí)現(xiàn)LED產(chǎn)品的應(yīng)用，這將有利于LED產(chǎn)品在室內(nèi)照明中的推廣應(yīng)用。

3.3 推進(jìn)光對(duì)人的生理影響的研究

與天然光相比，LED的最大特征之一是其光譜的不連續(xù)性。雖然各國(guó)學(xué)者對(duì)光對(duì)人的生理和心理的影響已開展了大量的研究工作，但這些研究目前還集中在光的色溫和照明水平對(duì)人的生理和心理的影響上，對(duì)于不同光譜組成對(duì)人的生理和心理的影響還比較少。長(zhǎng)期在不連續(xù)光譜下工作是否會(huì)影響人的視力、是否會(huì)影響人的心情；如果不連續(xù)光譜對(duì)人的生理和心理有影響，那么何種光譜組成最有利于長(zhǎng)期在其中工作的人的身心健康；如果這種影響是負(fù)面的，何種光譜組成能最大限度的減少這種影響，這些問題還都沒有一個(gè)明確的結(jié)論。為了在辦公室照明中推廣應(yīng)用LED，并保證辦公室工作人員的身心健康，還必須進(jìn)行深入的科學(xué)研究，解決這些問題，以為L(zhǎng)ED在辦公室的推廣應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

3.4 政府給予政策支持

目前LED產(chǎn)品價(jià)格高昂是阻礙其推廣應(yīng)用的主要原因之一，造成LED價(jià)格高昂的原因是多方面的，既有研發(fā)生產(chǎn)成本高的原因，也有生產(chǎn)原材料成本高的原因。在目前LED照明產(chǎn)品還未得到大批量生產(chǎn)的情況下，產(chǎn)品的價(jià)格一時(shí)還難以有大幅度下降。在LED照明產(chǎn)品推廣應(yīng)用成敗的緊要關(guān)頭，如果能得到政府相關(guān)部門在政策上的支持，使消費(fèi)者的購(gòu)買成本能適當(dāng)降低，將會(huì)推動(dòng)LED在室內(nèi)照明中的應(yīng)用。

4 結(jié) 論

在對(duì)LED應(yīng)用于辦公室照明的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析和對(duì)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)辦公室照明數(shù)量、質(zhì)量和節(jié)能指標(biāo)要求的進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了在辦公室推廣應(yīng)用LED照明的建議：照明應(yīng)用的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、照明燈具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、推進(jìn)光對(duì)人的生理影響的研究、政府給予政策支持。只要能設(shè)法充分發(fā)揮LED在辦公室照明應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)，規(guī)避LED在辦公室照明中應(yīng)用的缺點(diǎn)，LED在辦公室中推廣應(yīng)用一定能實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能和健康舒適照明的目標(biāo)。

[1]科技部啟動(dòng)“十城萬盞”半導(dǎo)體照明應(yīng)用工程試點(diǎn)[EB／OL].（2009－05－11）[2011－12－06].http：／／www.gov.cn／gzdt／2009－05／11／content＿1310133.htm.

[2]中國(guó)明年10月起禁售100瓦以上普通白熾燈[EB／OL].（2011－11－04）[2011－12－06].http：／／news.163.com／11／1104／10／7I0QEHP500014JB6.html.

[3]谷青.辦公室燈光改造的新傾向[J].光源與照明，2005（2）：42.

[4]袁樵.辦公室照明方式與視覺功效[J].照明工程學(xué)報(bào)，2006，17（3）：40－45.

[5]顧玲玲，陳大華.辦公室照明設(shè)計(jì)理念的探討[J].光源與照明，2008（3）：8－9.

[6]劉煒，王曉靜，曾禮強(qiáng).辦公室光環(huán)境設(shè)計(jì)要素[J].照明工程學(xué)報(bào)，2007，18（3）：36－40.

[7]朱江，楊奕.照明節(jié)能在大面積辦公室設(shè)計(jì)中的應(yīng)用解析[J].電氣技術(shù)，2009（12）：90－93.

[8]林怡，郝洛西，蔡燁震.半導(dǎo)體光源照明在辦公空間中的應(yīng)用分析[J].照明工程學(xué)報(bào)，2010，21（1）：58－63.

[9]GB 50034—2004建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

[10]趙建平.LED在室內(nèi)照明中應(yīng)用問題探討[C]／／2011四直轄市照明科技論壇（天津）.天津，2011：45－49.