淺談綠色照明的設(shè)計

淺談綠色照明的設(shè)計

1.化裝飾功能建筑物的照明功能之一是照明設(shè)備的功能，即照明設(shè)備的目標(biāo)。其次，美化裝飾功能，即對建筑物體的輪廓、詳細(xì)的輪廓、顏色的比較等裝飾裝飾。對于照明功能主要要求光源的光效要高、光通量要大、平均壽命要長,另外,對顯色指數(shù)(Ra)和色溫也有一定的要求。1.1局部照明應(yīng)用目前,普通鎢絲燈(白熾燈)由于光效低和壽命短,在建筑工程照明中已越來越少用作照明功能。而鹵鎢燈由于體積小,安裝維護(hù)容易和功率可以較小等特點(diǎn),仍在一些局部照明場合使用,特別是現(xiàn)在已生產(chǎn)出可以直接應(yīng)用于電網(wǎng)電壓220V的鹵鎢燈,更方便使用。鹵鎢光源的另一種改進(jìn)是紅外反射層技術(shù)(InfraRedCoating技術(shù)),它使可見光透出,將紅外線反射回?zé)艚z,從而使燈的光效增加30%～40%(如圖1),這種新型紅外反射層技術(shù)使鹵鎢燈結(jié)構(gòu)更小,降低能耗35%,壽命提高50%,達(dá)到3000h,應(yīng)用范圍得以極大地擴(kuò)展。1.2我國熒光的節(jié)能技術(shù)熒光燈光效高(T8≥70lm/W,T5≥95lm/W),顯色指數(shù)高(T8可達(dá)87),最大功率220W,光輸出達(dá)1450lm,色溫從2000K到1萬K。自20世紀(jì)中誕生以來,很快地在光源中占據(jù)了重要地位隨著是熒光燈長度難題的解決,使得緊湊型節(jié)能熒光燈的脫穎而出,現(xiàn)在緊湊型熒光燈光效已超過70lm/W,顯色指數(shù)>82,壽命達(dá)1萬小時,大功率化緊湊型熒光燈已面市,功率已超過150W。熒光燈現(xiàn)在向細(xì)管徑化和節(jié)能方向發(fā)展,T8熒光燈已基本普及,T5熒光燈已開始大量進(jìn)入市場,T2熒光燈已有試產(chǎn)。而且三基色熒光燈也在推廣之中,其壽命長達(dá)18000小時,比普通熒光燈的壽命長2倍,且流明維持率高達(dá)95%(見圖2)。熒光燈還先后出現(xiàn)了些新技術(shù),如提高光亮度和長壽命的超細(xì)管徑冷陰極熒光燈(NPF)和既無汞污染又表面亮度高的無汞平面熒光燈?？偟膩碚f,熒光燈適用于光通量要求不太高的場合使用,并在室內(nèi)照明中已確立了霸主地位。1.3高壓鈉燈與金鹵燈當(dāng)熒光燈的光通量增大到一定程度時成本上升較大,已不符合成本效益原則,大面積的建筑照明需要光輸出大的高強(qiáng)度氣體放電(HID)燈。最早出現(xiàn)的高壓汞燈的光通量達(dá)到數(shù)萬lm級,壽命達(dá)到4萬小時,且配套電器簡單,價格也較低廉,是一種經(jīng)濟(jì)和使用方便的光源產(chǎn)品。但是高壓汞燈的光效一般(為50lm/W),不夠節(jié)能。后來又出現(xiàn)了高壓鈉燈,其發(fā)光效率達(dá)到了120lm/W,至今仍是最高光效的光源之一。壽命達(dá)到2萬小時,規(guī)格有30～1000W,光通量適合大面積范圍和高強(qiáng)度的建筑照明,是一種建筑業(yè)界樂于采用的節(jié)能光源。但是,它的顯色指數(shù)一般為25,色溫2000K,使其用途受到限制。目前高壓鈉燈的改進(jìn)主要有兩個方面,一是高顯色型高壓鈉燈,顯色指數(shù)通過放電管結(jié)構(gòu)的改進(jìn)達(dá)到了≥80,但是,光效也隨之下降到80lm/W,應(yīng)用不廣。另一種改進(jìn)是高光效型高壓鈉燈,光效可提高15%,達(dá)到150lm/W。壽終流明維持率達(dá)90%,如Luca10x高壓鈉燈。金鹵燈具有高光通量、高光效、顯色性能好、多色調(diào)等特點(diǎn),是真正的后起之秀,已被建筑照明廣泛使用。目前1500W金鹵燈的初始光通量可達(dá)18萬lm,特別是近期陶瓷內(nèi)管金鹵燈的問世,使金鹵燈更上層樓。陶瓷內(nèi)管金鹵燈采用多晶氧化鋁陶瓷材料,比較石英內(nèi)管的金鹵燈主要優(yōu)點(diǎn)為燈內(nèi)金屬材料不會遷移到放電管外造成損失,而且高溫下不會影響鎢電極的發(fā)射性能,化學(xué)穩(wěn)定性好,允許更高的電弧溫度,不引起光衰,因此其發(fā)光效率更高,比石英內(nèi)管金鹵燈提高15%,壽命更長,比石英內(nèi)管金鹵燈提高40%～50%,壽命期間的流明維持率高,而且顯色指數(shù)也提高15%,達(dá)到80～95,光效一般為90lm/W,壽命達(dá)萬小時,PulseArcTM金鹵燈光效更達(dá)到110lm/W,壽命在1.5萬小時,另外,用于陶瓷內(nèi)管的工藝控制精度高,一致性好,色溫變化小,在壽命期內(nèi)可以只有150K的變化,目前陶瓷內(nèi)管金鹵燈已有20W～400W各種規(guī)格,400W初始光通量可達(dá)到40000lm,光通維持率達(dá)80%。因此,陶瓷內(nèi)管金鹵燈將成為建筑照明升級換代的最佳產(chǎn)品。1.4對光照的要求對于美化裝飾功能主要通過空間照明營造一種合適的光學(xué)環(huán)境,使建筑物有較好的美學(xué)感觀,改善建筑物的外觀效果,如在熱帶地區(qū)就要使用較高的色溫,達(dá)到冷色調(diào)的光照效果,而在寒帶地區(qū),則要使用較低的色溫營造暖色調(diào)的光照效果,要求光源的色溫、顯色指數(shù)(Ra)和色度容差等指標(biāo)要好,另外,也對光效、光通量有一定的要求。美化裝飾燈如果用來勾勒建筑物的外輪廓,其常用的光源有霓虹燈、白熾燈串、導(dǎo)光管、光纖等;對建筑物外立面的美化投光主要用金鹵燈和高壓鈉燈;對建筑物細(xì)部精致的表現(xiàn)主要用小功率的金鹵燈、高壓鈉燈、熒光燈,也有用到鹵鎢燈和高壓汞燈進(jìn)行小范圍照射(如圖3)。2.建筑照明設(shè)備建筑照明燈具可分為建筑物室外投光照明燈具、室內(nèi)照明燈具和美化裝飾燈具。2.1其他光學(xué)材料和無光資源性照明建筑物室外投光照明燈具一般用于大廈、場館、廣場等場所的照明,也適用對建筑立體面、廣告牌和城市景觀的照明。建筑物室外投光照明燈具為了保證人們在夜間能觀察到建筑物上的各種情況而又不感到過分的視覺疲勞和“光污染”,所以應(yīng)該通過精確的幾何尺寸設(shè)計和高質(zhì)量的表面處理的反光器和棱鏡透明罩分光使建筑物獲得的照度均勻度符合要求。現(xiàn)在的燈具反光器采用不銹鋼或高純鋁拉伸成型,但部分廠家已采用高純度鋁壓制成型,這樣成型的幾何尺寸比較精確,而且一致性極高,是反光器的發(fā)展趨勢,部分廠家的反光器還經(jīng)陽極氧化、氧化膜封閉處理,反射率高,且耐腐蝕。燈具的有機(jī)材料透明罩目前采用PMMA或EXIMID等材料,也有采用進(jìn)口PC(聚碳酸酯)材料,因?yàn)檫@些材料耐高溫、抗老化、透光率高達(dá)85%;無機(jī)材料透明罩現(xiàn)在一般用鋼化玻璃罩,比較先進(jìn)的燈具則采用硬質(zhì)硼砂玻璃壓制而成,其具有耐高溫、耐溫差(85℃),透光率高(≥85%),抗沖擊性能良好,而且可以壓制成型,便于設(shè)計光學(xué)尺寸,而使光線折射照明柔和,配合設(shè)計優(yōu)良的反光器,可控制燈具的眩光,為使用者提供一個較舒適愉快的照明環(huán)境。由于室外的塵埃較多,燈具內(nèi)的空氣受燈具熱源影響而冷縮熱脹,容易帶入塵埃,現(xiàn)在有的建筑照明燈具中發(fā)展出空氣凈化過濾器,一般采用活性碳加多層過濾層,使用光源反光器和透明罩處的塵埃減少,確保了光通量的高輸出和降低反射系數(shù)的衰減。但是,對于建筑立體面,廣告牌和城市景觀的照明有其環(huán)境美學(xué)的要求,投光照明一般是從周圍環(huán)境中分離出來一個獨(dú)立題材,而且要考慮色彩和角度的統(tǒng)一,融合與獨(dú)特的統(tǒng)一。所以用于景觀照明的燈具有多種色溫選擇,而且一般采用顯色性較好的光源,如金鹵燈等。而且投光照明燈具由于安裝位置較低,更強(qiáng)調(diào)外觀的輕巧美觀、安裝簡便,所以投光照明燈具一般將光源和電器配件一體化。最近,國外的一些建筑物立面景觀照明給我們帶來一些新趨勢,如美國內(nèi)華達(dá)市Hoerer水壩立面照明采用1000W緊湊型金鹵燈的投光燈具,這種新型照明燈具取代了原來的400W和1000W的高壓鈉燈燈具,不僅能增加混凝土表面在光照下的外貌感觀,也能將電能的消耗降低25%。2.2電子式照明主要體現(xiàn)一般室內(nèi)照明燈具主要要求光效高,顯色性好,照度均勻。所以一些高效優(yōu)質(zhì)光源已大量代替舊光源,如普泡已大規(guī)模被緊湊型熒光燈和金鹵燈代替,熒光燈管向細(xì)管徑轉(zhuǎn)變,射燈用的鹵鎢燈也開始被小功率的金鹵燈代替。燈具也有了一些改進(jìn),如筒燈反射器配以獨(dú)特的防眩光底圈設(shè)計,熒光燈燈盤為使照度均勻和防眩光,采用雙弧面格柵檔和弧形旁片配合,分解眩光,高漫反射效率,弧形反射器采用拋光鋁,使采虹度低,反射效率高,或加透明面板均勻漫反射,使光線柔和均勻。室內(nèi)照明燈具中采用電子鎮(zhèn)流器代替電感鎮(zhèn)流器比其他燈具多,一方面是為節(jié)能,另一方面因?yàn)槭覂?nèi)照明燈具的散熱條件較差,電子鎮(zhèn)流器有溫升較低的優(yōu)異之處。而且,電感式鎮(zhèn)流器隨著電壓電流周期性變化,光通量也周期性地產(chǎn)生強(qiáng)弱變化,使人眼觀察轉(zhuǎn)動的物體時產(chǎn)生不轉(zhuǎn)動的錯覺,稱為頻閃效應(yīng)。頻閃效應(yīng)會使人眼產(chǎn)生不舒服的感覺,容易疲勞,容易近視。電子式鎮(zhèn)流器由于頻率高,能大幅降低頻閃效應(yīng),是“綠色照明工程”產(chǎn)品,所以這種代替是大勢所趨。在室內(nèi)照明燈具中有一種較為特殊的燈具是辦公室照明燈具,由于人們在辦公室中經(jīng)常閱讀和書寫,而且已經(jīng)大量使用電腦,所以在布光時一定要協(xié)調(diào)一般照明和局部照明的關(guān)系。一般總體照明不應(yīng)過亮,以便使人的注意力集中到局部照明的工作環(huán)境中去,并要防止眩光的因素。然而只有局部照明也是不可取的,這種光環(huán)境明暗對比過于強(qiáng)烈,會使人在長時間的視覺工作中眼睛易產(chǎn)生疲勞?，F(xiàn)代辦公室照明的流行趨勢是雙光照明新概念,一般可在辦公室天花裝適合的吸項(xiàng)燈,吊燈或嵌入式燈具,滿足正常的一般活動功能,其對電腦屏幕區(qū)域照度為300Lux左右,并不應(yīng)產(chǎn)生眩光,其燈具被設(shè)計成在光源下面一般有檔板將光線反射,而不直接向下射,在燈具內(nèi)經(jīng)過反射,分光和經(jīng)透明材料折射邊,光線分布均勻、輕巧柔和。在讀寫區(qū)域可安裝臺燈,壁燈或落地?zé)羰棺x寫區(qū)域的局部照明達(dá)到500～1500Lux(見圖4),并不應(yīng)生產(chǎn)眩光和背光陰影區(qū)(見圖5)。2.3led燈與“圖2”美化裝飾燈具是一個籠統(tǒng)的叫法,包括了所有對環(huán)境和物體主要起美化裝飾作用的燈具,其常見的有燈串、霓虹燈、導(dǎo)光管、射燈、光纖燈、造型各異的亭園燈等,以及新潮的內(nèi)置氣體幻彩燈管,數(shù)碼光管、LED燈和鐳射燈具等。光纖是一種只導(dǎo)光不導(dǎo)電的新型照明產(chǎn)品,不產(chǎn)生有害光,它所顯示的畫面亮度高,文字圖案清晰,輪廓鮮明,近看柔和,遠(yuǎn)看明亮,同時安裝變色光源,多彩輝映,有著傳統(tǒng)材料無可比擬的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性。LED光源的燈具可被埋設(shè)于土壤或澆濤于混凝土中,它使用176個紅色、藍(lán)色、綠色、淡黃色和白色的LED組成用于建筑外觀或園林景物照明。新型“空中玫瑰”射燈在燈具、光源、自動控制、節(jié)能等方面都采用了世界最新的科技成果和技術(shù),光束垂直照射可達(dá)5km,同時可投射數(shù)十組強(qiáng)光柱,內(nèi)置遙控作150°水平擺動,光束清新亮麗,色譜齊全,顏色還原性好,顏色的可變性強(qiáng),既可單色,也可混色。坐落于荷蘭鹿特丹市的KPNTower在其新落成的總部向我們展示了一種先進(jìn)的PLANON系統(tǒng),外墻采用900個燈具組成的大型顯示器,每一個燈具在其形成靜止和動態(tài)影像的快速循環(huán)周期均可單獨(dú)尋址和開關(guān),組成了一個大型屏幕。采用PLANON這種新型的平面燈使得一個巨大的顯示屏可由許多燈組合而成。這些燈只有1cm厚并可按照用戶的想法制成各種尺寸的各種顏色。3.節(jié)能減排技術(shù)現(xiàn)在,國內(nèi)外都在提倡以“綠色照明工程”為中心帶動建筑照明技術(shù)全面發(fā)展,其中包括四個方面,第一方面是大力發(fā)展節(jié)能技術(shù),如采用細(xì)管徑熒光燈、高壓鈉燈和金鹵燈代替舊式光源,或采用節(jié)能電子鎮(zhèn)流器代替?zhèn)鹘y(tǒng)電感鎮(zhèn)流器,達(dá)到節(jié)能降耗的目的;第二方面是防止頻閃效應(yīng),特別是讀寫區(qū)域,應(yīng)推廣高頻電子鎮(zhèn)流器