LED用于大空間一般照明的可行性及其案例

葛松

摘要：隨著LED技術的發(fā)展，LED燈具光效接近甚至超過傳統金鹵燈，因其體積小巧，使得燈具精準配光成為可能。半導體固態(tài)發(fā)光原理，使LED燈具具有天然的調控優(yōu)勢。大空間照明作業(yè)功能復雜，對燈具及照明手法要求較高，本文以煙臺蓬萊國際機場為例介紹了LED在大空間一般照明中的照明手法及實際實施效果。

關鍵詞：LED；大空間；一般照明；蓬萊機場

中圖分類號：TM923.34文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2016）13-05-02

前言

隨著我國經濟建設的快速發(fā)展，人們對于時效性的要求越來越高，便捷快速的交通運輸方式受到人們的青睞，特別是航空運輸在人們生活中扮演著越來越重要的角色，航空業(yè)已成為各個城市發(fā)展的重要途徑，空港建筑也成為展示形象的重要窗口之一。照明作為建筑中一個重要的組成部分，其關乎建筑美化、人體安全，對提升整個機場的形象有著至關重要的作用，并受到極大的關注。

1.大空間照明

1.1大空間

大空間一般指建筑物中空間和面積都特別大的建筑，主要用于綜合服務以及公共人群的聚集、流通，如機場航站樓、火車站售票大廳及候車室等。大空間建筑通常用于售票，安檢，候機（車）等多種功能，各功能區(qū)對照明的要求不同，照明要根據不同的區(qū)域，不同的功能進行設計，為不同區(qū)域的旅客和工作人員提供良好的視覺環(huán)境。這就要求照明設計者選擇合適的照明燈具，合理的照明方式，準確控制好各項照明指標（包括照度、亮度、眩光、顯色性等參數）使其真正滿足人對照明功能的需求。同時大空間建筑一般作為機場或車站的形象區(qū)域，照明除滿足基本功能外還應與建筑環(huán)境，室內設計完美的結合起來，并應用各種照明手段充分表現建筑內部空間和外部形象，以突出建筑環(huán)境的特點。因此大空間的照明一直是照明設計界的難題。

1.2大空間照明設計方法

通常大空間照明設計解決方案主要包括以下幾種：

（1）直接照明

直接照明無疑是最高效的照明方式，但同時也是安裝最困難的方式。采用直接照明方式時，對燈具的布置方式和美觀度都有講究，一般要求燈具外觀與建筑風格協調，并且需要仔細考慮配光，選擇燈具，以防止眩光。同時應充分考慮與其他專業(yè)設備的協調，盡可能借用其他專業(yè)設備的檢修馬道安裝燈具。

（2）間接照明

間接照明一般采用大功率投光燈，從下部上射打亮天棚或者其他結構裝飾物，利用建筑結構來反射照明。間接照明燈具較易隱藏，且安裝高度較低，可有效解決大空間照明燈具安裝維護問題，同時由于照明燈具安裝在頂棚下部，且光線為上射光，不會產生眩光。不僅如此，間接照明能夠更好地表達建筑內部空間，利于創(chuàng)造比較好的照明環(huán)境氛圍和視覺效果。間接照明的缺點是照明效率低，這當然取決于反射材料的反射率和照明方案的合理性。

（3）直接照明與間接照明相結合的照明方式

即利用間接照明來表現建筑形態(tài)，用直接照明來補充及滿足功能性照明的需求。目前新建的大空間照明多采用直接照明與間接照明相結合的方式，并通常以間接照明為主，輔以一定的直接照明。

1.3大空間照明現狀

國內機場大空間照明系統基本停留在傳統照明技術手段。上海虹橋機場T2航站樓采用直接照明的方法，室內大空間的照明均采用傳統的金鹵光源燈具和熒光燈管，大部分的視角眩光嚴重，地面反光。新建成不久的深圳寶安國際機場T3航站樓大空間采用直接照明結合局部重點照明（在值機島，安檢柜臺等區(qū)域）的方式，將直接照射型燈具安裝于大空間吊頂馬道。根據建筑物內各區(qū)域劃分為若干控制分區(qū)，每個分區(qū)內照明控制有五種狀態(tài)可供選擇全開，50%開，25%開，應急照明，全關。大空間照明光源選用4000K金鹵燈，平均壽命不低于10000h。上海浦東國際機場二期航站樓大空間采用以間接照明為主，間接，直接相結合的照明方式，照明燈具以1000W和400W非對稱配光金鹵燈為主，同樣采用回路控制各功能分區(qū)。總之目前國內機場的照明手法與節(jié)能控制仍然以傳統燈具為主，限于傳統燈具的特性，多以開關回路的方式實現節(jié)能控制，當執(zhí)行節(jié)能操作時，同時也降低了照明的質量，照度均勻度及空間表現都會大打折扣。

2.LED技術及LED燈具

LED是繼氣體放電燈后新一代的照明光源，LED是一種固態(tài)半導體發(fā)光器件，具有出光效率高，工作壽命長，光衰速度慢，顯色性能佳，色溫豐富，色彩純厚，無有害射線，工作電壓低，調控容易，體積小巧，耐震性能好，開關時間短，材料環(huán)保等顯著特點。由于LED的特性使得LED照明產品應用端在二次光學設計、照明系統控制以及照明場景燈具配置等方面有了更為廣闊的發(fā)揮空間。科銳2014年研發(fā)報告顯示，在相關色溫51 50K和350mA驅動電流條件下，實測得到LED光效為3031m/W，已經遠高于傳統燈，其量產大功率LED光效也已達到1561m/W，也已超過金鹵燈。并且LED能夠提供從暖白到冷白，全色段的白光，且能夠發(fā)出各波長的單色光，色彩純正，為通用照明、景觀亮化、舞臺設計提供了豐富的選擇。

3.LED燈具在大空間一般照明的可行性

目前用作大空間主照明的多為金鹵燈，LED能否應用在大空間一般照明，即LED能否替代金鹵燈滿足照明需求。主要考量點無非是光通量、體量、配光、顯色指數、光色等幾個方面。首先是光通量，常用的金鹵燈以150W，250W，400W，1000W為主，對應的燈具光通量，光通量約10klm，20klm，30kIm，70klm。LED燈具主流光效約1001m/W，無數實際燈具的例子表明LED替換400W以下金鹵燈光通替換完全沒有問題，而作為間接照明主力的1000W金鹵泛光燈，LED單燈尚無法在有限的體量內達到一對一替換，但由于該燈的應用方式為大空間反射照明，票島、廊柱等非視野范圍內的空間充足，同時在設計燈具時注意燈體顏色與建筑物顏色一致，通過多燈組合的方式完全可以實現1000W金鹵燈的替換。

非對稱泛光照明的最大相對光強約950cd/kIm，非對稱LED配光相對光強為849cd/kIm，兩者基本相當，LED完全可以對金鹵發(fā)光燈進行替換。金鹵燈顯色指數一般為80左右，用于室內的LED均可以輕易達到顯色指數80以上，若有其他特殊要求，顯指甚至可達90以上；金鹵燈光色一般穩(wěn)定在4200K左右，不同廠家可能會有所差別，做其他色溫相對困難。而LED全色段均可以輕易做到，使得照明設計師在表現手法上更加得心應手。

4.煙臺蓬萊國際機場案例分析

4.1項目概況

煙臺蓬萊國際機場（原煙臺潮水國際機場英文：YANTAIPENGLAI INTERNATIONAL AIRPORT）是一座正在建設的國際機場，新機場選址位于山東省煙臺市蓬萊市潮水鎮(zhèn)劉家莊附近，距煙臺市中心約43公里，規(guī)劃項目總投資40億元，于2009年開工。建成后，飛行區(qū)等級將達到4E（除空客A380不能降落），航站樓10萬平方米，滿足年旅客吞吐量1000-1200萬人次需要，預計2014年底建成通航。

蓬萊機場項目8m出發(fā)層屬于典型的大空間照明區(qū)域，該區(qū)域集票島、安檢、候機功能為一體，分為A，B，C三區(qū)，總面積約30000平方米。整個天花為流線形結構，空間高度中部（B區(qū)）高，兩側（A區(qū)和C區(qū)）漸低。B區(qū)空間高達18.8m，A、C區(qū)空間平均高度為8m

4.2照明解決方案

蓬萊機場8m出發(fā)層采用間接照明與直接照明相結合的方式。A、C區(qū)大空間，主要用作候機空間，平均高度在8米左右，在建筑外沿直徑650mm圓形鋼柱和160mm寬的U型槽鋼上安裝LED照明裝置，發(fā)光面朝上，IV類配光，將白色天花均勻照亮，通過天花反射給地面提供照度；U型槽鋼上的LED燈具，充分體現LED體積小巧，燈具形式靈活的特點，LED燈具通過定制，與槽鋼完美結合，嵌入到鋼槽里，與建筑融為一體，而傳統金鹵燈幾乎無法做到：采光天窗兩側安裝下照式LED線形燈具，燈具安裝于格柵天花上側，光通過格柵投射地面。結合格柵的防眩作用，只有在小范圍特定視角才能看到發(fā)光面，從而達到很好的整體防眩效果：通過模擬計算地面照度高達100LX，均勻度高達0.5以上，完全滿足各功能區(qū)域的照度要求。

B區(qū)大空間，主要用作票島和安檢，平均高度在18米左右，在建筑外沿圓形鋼柱，U型糟鋼上，票島上方，商業(yè)區(qū)兩側，大空間中間四個1100mm直徑的鋼柱上安裝LED照明裝置，發(fā)光面均朝上，lV配光，將白色天花均勻照亮，通過天花反射給地面提供照度：四條采光天窗兩側安裝下照式LED線形燈具，通過天花格柵直接照明，如圖二所示。

鋼柱和U型糟鋼上的照明裝置，總功率分別為700W和340W，光通量分別為600001m和230001m，安裝間距為9米。中部四個鋼柱上的照明裝置功率為1800W，光通量為1680001m。LED線形燈具功率為45W，光通量為32001m，安裝間距為1.2米。通過模擬計算地面照度高達150LX，均勻度高達0.68以上，完全滿足各功能區(qū)域的需求。

同時整個8m出發(fā)層所使用的LED燈具，均采用Dali控制，通過飛利浦BA系統對該空間所有燈具進行調光控制，根據季節(jié)、天氣、客流、航班等因素進行節(jié)能控制，在實際運營中給機場管理帶來更多操控的可能。

5.總結

LED作為一種新型的照明技術，其綜合技術優(yōu)勢已經完全超過傳統光源的任何一種，越來越多的一般照明工程項目選用LED燈具，但在有些場所，如機場航站樓，體育場館等大空間場所人們對于LED應用還是比較謹慎，煙臺蓬萊國際機場是一次有益的嘗試，其成功實施對于LED燈具在大空間照明中的應用將起到重要的示范作用。