任元會

(中國航空規(guī)劃建設發(fā)展有限公司，北京 100120)

1 照明技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著社會經(jīng)濟和社會生活的發(fā)展,以及科技的進步，當今照明技術(shù)有以下幾種發(fā)展趨勢，值得照明產(chǎn)業(yè)和照明工程設計給予特別關(guān)注。

1)更加重視和突出照明節(jié)能。這是我國和全世界都特別關(guān)注的重大問題，不僅只是在照明產(chǎn)業(yè)界和照明科技領(lǐng)域，政府部門也采取了多項實際有效的措施，推進照明節(jié)能和環(huán)境保護。

2)在照明科技和工程領(lǐng)域，不僅重視照度水平，更關(guān)注保證良好視覺環(huán)境的照明質(zhì)量，以及照明對人身心健康的影響。

3)在滿足照明功能的條件下，關(guān)注照明功能和裝飾美觀的有機結(jié)合，提高照明舒適性、裝飾性和景觀效果。

4)重視新光源、新技術(shù)的研制、發(fā)展和應用。上世紀70年代末到世紀末，熒光燈研制成效卓著，出現(xiàn)六大進步(細管徑，緊湊型，稀土三基色熒光粉，高頻電子鎮(zhèn)流器，固汞和低汞、微汞，其他工業(yè)進步)，使其光效、顯色性能、頻閃效應、使用壽命和維護都取得了重大進步，獲得廣泛應用。另一個領(lǐng)域就是固體發(fā)光的半導體器件——發(fā)光二極管(LED)的崛起，自研制出白光LED燈的近20年來，發(fā)展迅速，LED燈以其高光效、長壽命、起點快捷、調(diào)光方便等諸多優(yōu)勢，受到照明產(chǎn)業(yè)界，科技領(lǐng)域和政府部門的高度重視，前景廣闊。

縱觀今日國際和國內(nèi)照明學術(shù)界科技機構(gòu)、產(chǎn)業(yè)界以及照明產(chǎn)品標準和照明設計標準的制(修)訂、學術(shù)交流、推廣應用，無不顯示和突出以上這些特點，正說明這些確系今日照明發(fā)展的潮流和走向。

2 照明節(jié)能是當今之首要主題

2.1 照明節(jié)能的意義

從1997年京都協(xié)定書到2011年哥本哈根世界氣候大會，全世界對節(jié)能減排給予了極大重視。照明領(lǐng)域從美國環(huán)保署1992年提出“綠色照明”到我國1996年發(fā)布“綠色照明工程實施計劃”；從澳大利亞2007年1月計劃5年禁止使用白熾燈，到我國2011年11月發(fā)布“淘汰普通照明白熾燈路線圖”，說明全世界都對照明節(jié)能非常重視，并采取了實際有效的實施步驟，已經(jīng)產(chǎn)生十分顯著的效果。

2.2 光源的應用是照明節(jié)能的第一要素

1)照明節(jié)能是關(guān)系到多方面的系統(tǒng)工程，涉及設計方案的優(yōu)化、照明方式的選取、正確的計算、照明控制方式的應用以及光源、燈具和電器附件的正確應用等，然而作為電能轉(zhuǎn)換的第一要素，高效優(yōu)質(zhì)的光源選用無疑是最主要的因素。

2)應淘汰和限制使用的低效光源

(1)不應再選用普通照明白熾燈。按我國淘汰白熾燈路線圖，已于2012年淘汰100W及以上白熾燈，2016年全部淘汰白熾燈；設計中，除其他光源不能滿足要求的個別特殊場所，不應再選用白熾燈；對于現(xiàn)有使用白熾燈的場所，主要是賓館客房、大堂，應逐步改造，用LED燈和自鎮(zhèn)流熒光燈取代。

(2)嚴格限制鹵素燈的應用。主要指低電壓冷光反射燈杯(如MR16)，用于商場照射水晶、金銀首飾等反光性強的商品，能顯示其特殊光彩和商品的華貴品質(zhì)。但由于其光效低(僅高于白熾燈)，僅適用于商場以及博物館、畫廊等場所的重點照明，而不應在賓館客房、大堂以及餐廳、走廊、電梯、電梯大堂、會議室等場所使用。

(3)不應選用熒光高壓汞燈，特別是不使用自鎮(zhèn)流高壓汞燈。這種光源光效低(30lm/W～35lm/W)，顯色性差(Ra=35),已經(jīng)沒有任何優(yōu)勢，因此不應再選用。目前仍有不少城鄉(xiāng)小路、老企業(yè)等在使用，應逐步改造，用LED燈、金鹵燈及高壓鈉燈等高效優(yōu)質(zhì)光源取代。

3)應推廣應用高效光源。當前高效光源主要有：三基色直管熒光燈、緊湊型熒光燈(CFL)、金鹵燈和陶瓷金鹵燈、高壓鈉燈、無極熒光燈及LED燈。這些光源的共同特點是光效高，但顯色指數(shù)、起點性能及調(diào)光性能等各有其優(yōu)缺點，應根據(jù)場所的特點和要求合理應用。

三基色直管熒光燈仍是應用最廣的高效光源，各項技術(shù)參數(shù)都比較優(yōu)異，其性價比高，經(jīng)濟合理。如何正確使用，應堅持以下幾項要求：

(1)細管徑：即采用光效更高、環(huán)保性能好的T8和T5型燈管。

(2)三基色：即采用稀土三基色熒光粉的燈管，其顯色指數(shù)(Ra)大于80，滿足使用要求，其光效比鹵粉燈管高18%～30%，不僅有極好的節(jié)能效果，而且減少了需要的燈具數(shù)量，所節(jié)省的費用不僅可彌補三基色燈管增加的費用，還有剩余。

(3)長燈管：即選用長度約為1 200mm的燈管(T8-36W,T5-28W)，不應選擇長度約為600mm的燈管(T8-18W,T5-14W)，特殊需要者除外。因為前者比后者光效高35%～40%(含鎮(zhèn)流器)，而且按《電磁兼容 限值 諧波電流發(fā)射限值》(GB 17625.1-2003)的規(guī)定：P>25W放電燈的3次諧波不得超過30λ(λ為功率因數(shù))，P≤25W者，其3次諧波不應超過86%，而高次諧波導致多種危害，特別是3次諧波電流在中性線(N線)中呈三倍疊加，致使導體(相導體和N線)截面成倍乃至幾倍增加，而且使線路功率因數(shù)大大降低(從0.95降至0.5～0.6)，所以必須嚴格限制這種長度約為600mm的燈管的應用。近年來，由于一些寫字樓、商場、學校、控制室等類場所的照明設計由裝飾公司完成，他們往往注重裝飾效果、觸效重視度不夠，大量使用了長度約為600mm的燈管，導致能效低、諧波大等諸多惡果，必須大力糾正。

2.3 關(guān)于照明功率密度(LPD)限值的降低與應用

1)《建筑照明設計標準》(GB 50034-2004)制訂了各類場所的LPD限值，并作為強制性條文發(fā)布，已實施8年多，對建筑照明節(jié)能起到了很大的推動。其中規(guī)定了LPD限值的目標值，更為綠色建筑和節(jié)能建筑所引用。

2)鑒于光源、燈具技術(shù)的發(fā)展，能效的提高和照明工程設計對節(jié)能的重視，標準規(guī)定的LPD最大限值仍存在進一步緊縮(降低)的條件，這也是2004年發(fā)布《建筑照明設計標準》時所預計到的。因此，新修訂《建筑照明設計標準》時，進一步降低LPD最大限值的規(guī)定，完全符合實際情況，必將進一步推動照明節(jié)能的發(fā)展。

3)LPD限值的實施

(1)LPD限值是最大允許值，并非優(yōu)化值。一個場所應安裝多個光源，應按場所的照度標準值和場所面積及其室形指數(shù)(RI)等因素，經(jīng)計算確定光源數(shù)量和需要的安裝功率(即實際LPD值)，并要求此值不能大于規(guī)定的LPD最大限值，最好是低于甚至大大低于LPD限值，更有利于節(jié)能。某些設計不作照度計算，而利用標準規(guī)定的LPD限值以簡單地推導出實際安裝功率，則是違背標準制定LPD限值的初衷。

(2)LPD限值是一個推動節(jié)能的宏觀指標，對于不同大小、不同高度的房間、場所，其利用系數(shù)相差可能較大。為此，標準將規(guī)定當該房間、場所的RI值小于某一值(即代表其面積很小或高度很大)時，將加大LPD限值一定比例。

(3)LPD限值是針對特定使用場所(如辦公室)和相應的照度標準值(如300lx)而規(guī)定的，當照度標準值按規(guī)定提高或降低一級時，LPD限值應按比例增減。但由于照度計算值與照度標準值的偏差(允許不超過±10%)，標準規(guī)定LPD限值不應增減。

(4)照明設計中應采取多種措施降低實際LPD值：首先是采用高效光源、高效鎮(zhèn)流器和高效燈具；其次是理解標準規(guī)定的均勻度是作業(yè)面的均勻度，并非指整個房間的均勻度，對一些非作業(yè)面可以降低照度，而將來的標準也不要求所有場所均勻度都不低于0.7，而將分別為0.7、0.6和0.4幾類；再就是場所內(nèi)的通道，其照度允許降低，只要求不低于作業(yè)面照度標準的1/3即可。

3 照明視覺功能與裝飾美觀的結(jié)合

3.1 照明視覺功能與美觀的雙重要求

照明要滿足視覺要求，是最基本的條件，包括必要的照度水平和良好的照明質(zhì)量，后者又涵蓋光源的顯色性能和相宜的色溫、眩光限制、必要的照度均勻度和空間亮度。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會生活新的需求，一些公共建筑和居住建筑，要求燈具作為房間或場所內(nèi)裝飾的一部分，增加美感是必然的發(fā)展。

3.2 照明工程設計應堅持的原則

1)安全：是基本保證。

2)適用：滿足使用要求，即前述的視覺功能條件。

3)節(jié)能：是全國乃至全世界的重大方針。

4)經(jīng)濟：包括建設費用和使用期間的運行費用。

5)美觀：體現(xiàn)社會生活前進的新訴求。

應該堅持以上五項原則的有機結(jié)合。對于不同的建筑有所區(qū)別。如工業(yè)建筑場所，特別是冶金、石化、水泥等生產(chǎn)車間，美觀的考慮就很少；對于民用建筑，特別是四、五星賓館，高檔次會所、會議中心、美術(shù)館等，美觀的因素占十分重要的地位，即使如此，也不能忽視使用要求和節(jié)能等原則。

3.3 當前的傾向

1)最突出的問題是注重了裝飾美觀，忽視了節(jié)能，主要表現(xiàn)是：

(1)過高地選用了光效低的光源：如賓館仍使用了很多白熾燈；大量的水晶吊燈使用了多燈頭白熾燈(如某五星級賓館大堂安裝了五套大吊燈，最大者安裝了180只40W白熾燈泡)；不少場所不恰當?shù)厥褂昧朔瓷涫桨姿責舯?，如賓館客房的陽臺和床頭閱讀燈、走廊燈、電梯大堂燈、電梯內(nèi)燈、餐廳燈等場所。究其原因，有的是客房需要2 700K的暖色溫，有的要求可調(diào)光，有的要求定向性照射，有的要求顯色性好，有的要求輝煌多彩的觀感。其實今日的高效光源，如熒光燈、LED燈分別具有暖色溫、高顯色、可調(diào)光、定向性等特點?？梢曰蚧究梢源姘谉霟艉望u素燈，其光效可提高達3～6倍。當然，有些指標仍有差距，如顯色性能和多彩感，仍需要在應用中不斷改進，根本原因還是沒有很好地把裝飾美觀和節(jié)能統(tǒng)一，這個問題必須認真解決。

(2)燈具設計對裝飾考慮多，對效能較少顧及。如五星級賓館客房和洗浴間使用的背板后暗藏燈，光的利用率相當?shù)?；賓館、餐廳、會議室等使用的暗槽燈，對暗槽高度、深度以及頂棚表面反射比，暗槽內(nèi)是否要燈具，什么配光等，從光的利用率計及甚少，很大程度上影響了能效。

2)其次，考慮裝飾美觀，忽視使用要求。如不少賓館客房活動區(qū)(標準規(guī)定照度為75lx)和床頭(規(guī)定照度為150lx)達不到照度標準，造成閱讀和作業(yè)的困難；床頭、餐廳、電梯等部位設置的定向反射式鹵素燈，有的直接眩光過大，使人很不舒服。

3)再次，為了裝飾美觀，導致維護不便。如大堂、中庭、自動扶梯等的上部，燈很高，高梯難以置放，使換燈和擦拭燈具困難。

4 關(guān)于LED的應用和技術(shù)要求

近20年來，白光LED燈的研制成功，引起了照明產(chǎn)業(yè)界、科研單位、工程設計人員和政府主管部門的極大關(guān)注，投入了大量的資金和人力，進行了很多研究，取得了很大進展。建筑照明中如何應用LED燈，是關(guān)注的重點。

4.1 LED燈的優(yōu)勢和存在的問題

1)LED燈具有光效高、壽命長的優(yōu)點，更突出的是起點快捷、可靠，調(diào)光性能是其他光源不可比擬的。其多種顏色的光，可組合成百上千種色彩，以及具有調(diào)整色溫的獨特性能，使其在城市景觀照明中的建筑藝術(shù)特色表現(xiàn)中，顯示出獨特的功效。

2)LED燈作為一種新的光源，必然要迎接諸多新的挑戰(zhàn)，如燈具的組成形式、散熱效果、驅(qū)動電源方案等都在實踐中前進；LED燈的色表和顯色，以及其光譜分布，藍色光譜份量大的問題，都可能對建筑內(nèi)場所的應用帶來不良影響，而這些問題的解決，又必將降低其光效，提升成本。

4.2 LED燈在建筑照明應用的技術(shù)要求

LED燈這種有發(fā)展前景的新型高效光源，正處在步入建筑照明領(lǐng)域的重要時刻，應及時提出必要的技術(shù)要求，以保證照明質(zhì)量，有利于人的身心健康。這些要求將有效引導LED燈制造商提高產(chǎn)品質(zhì)量，步入正確軌道，也指導照明設計師合理選用LED燈。

參照《一般照明用LED模塊—性能要求》(IEC/PAS 62717)和《燈具性能 第2-1部分 LED燈具的特殊要求》(IEC/PAS 62722-1)，以及美國能源署DOE《LED燈具能源之星認證的技術(shù)要求》等文件，對LED燈在建筑照明的應用做出以下技術(shù)要求：

1)長時間工作或停留的場所，其顯色指數(shù)(Ra)不應低于80。

2)同上場所，其色溫不宜高于4 000K。

3)要求LED燈對飽和色的特殊顯色指數(shù)R9>0。

4)同一場所內(nèi)同類LED燈之間的顏色偏差不應大于4SDCM。

5)LED燈在空間的色品不應相差太大，要求在大于峰值光強10%的區(qū)域內(nèi)，在不同方向的色品坐標與其加權(quán)平均值的偏差，在CIE 1976(u′v′)圖中，不應大于0.004。

6)LED燈在壽命期內(nèi)的色品坐標與初始值的偏差在CIE 1976(u′v′)圖中，不應超過0.007。

7)LED燈的光通維持率在10 000h時，不應低于90%。

8)LED燈的表面亮度高，應更注意限制眩光，LED射燈有漫射罩，并不得任意拆除，遮光角不應小于30°。

4.3 更科學地推進LED燈在建筑照明的應用

1)LED燈有諸多優(yōu)點，應積極、科學、穩(wěn)步推動其應用。

2)LED燈還是在前進中的產(chǎn)品，將在應用中逐步完善，應利用其優(yōu)勢，首先在更能發(fā)揮其優(yōu)勢的場所應用，如：

(1)高檔民用建筑的裝飾性照明，需要彩色光、彩色變幻燈光、色溫變化等場所。

(2)需要定向照射的場所，如博物展覽、美術(shù)館、照射壁畫、工藝品等。

(3)需要自動調(diào)光或手動調(diào)光的場所，首選是根據(jù)人體紅外，感應調(diào)光達到節(jié)能的目的，如：走廊、樓梯間、電梯大堂、電梯內(nèi)、衛(wèi)生間、地下車間以及沒有人長時間工作、只進行短時檢查、巡視的工業(yè)和民用場所。

3)應該循序漸進，穩(wěn)步發(fā)展，切忌一哄而起，盲目“跟風”，不切實際地夸大其詞，既不利于LED在建筑照明中的應用，也容易損害LED的自身形象。