论文部分内容阅读
摘要：近年来，LED照明设备在建筑领域中得到了广泛的使用，其发光效率也得到了一定程度的提高，价格越来越低廉，在我国提倡节能环保的形势之下，LED照明设备受到了建筑界的热烈欢迎。因此，本文就此为切入点，概述了LED的发光原理与特征，分析探讨了LED在建筑化照明设计中应用的意义，并对其LED在建筑化照明设计中的具体应用进行了简要阐述，以供参考。
关键词：LED；建筑化；照明设计；应用
中图分类号：U491文献标识码： A
引言
随着建筑设计水平的不断提高，LED灯在现代建筑设计中的应用可说颇为广泛，从人们最常见的室内LED照明到室外LED夜景效果，都少不了工程师们融入了LED灯光的建筑化照明设计。而LED灯应用在建筑上在我国仍属于比较新的课题，如何结合LED灯的特点及其优势，创造性的在建筑上应用LED照明系统并探索出一条可行性高的设计路线，越来越被LED灯设计师们所关注。
一、LED的发光原理与特征
1、LED的发光原理
照明点光源根据其发光机理能够分为气体放电光源、热辐射光源与场致发光光源几种内容，其中气体放电光源的应用范围是最为广泛的，场致发光是一种新型光源，有注入式发光与本征场致发光两种类型。
发光二极管是上世纪60年代开发出来的，到了90年代，就发展成为了各类不同的LED简易结构，发光二极管的种类是多种多样的，根据其发光材料来分，有磷化镓发光二极管、砷铝镓发光二极管、林砷化镓发光二极管几种类型；根据其颜色来分，能够分为绿光、黄光、红光等发光二极管；根据功率来分可以分为大功率发光二极管、中功率发光二极管以及小功率发光二极管几种类型。发光二极管发光原理图见图1。
图1 发光二极管发光原理图
2、LED的光学特征
综合分析LED的性能，总结得出以下几个特点：
2.1由于LED属固定冷光源，所以其光源的辐射范围相对较小，但亮度高，方便动态和颜色调整；另外，LED还具有节能环保特性，适用于建筑装饰工程，一方面能无限拓展设计师的创作空间，另一方面能装饰建筑物，提高其美观性。
2.2LED的可控性强，尤其是在颜色调控上，LED能通过化学修饰方法设计、调控出多种颜色的光。
2.3效率高，且使用寿命长。LED单一光谱的效率并不高，但由于该技术能将全部光谱集中到一个频段上，所以最終获得的光效率便大大增高。一般LED技术的照明效率可达到80%～0%，与白炽光的10%~20%相比，LED光效率要得多。另外，LED技术的应用持久性良好，光源使用寿命也相对比较长，能侧面实现照明节能。
二、LED在建筑化照明设计中应用的意义
1、解决一般建筑照明设计中存在的缺陷
在一般建筑化照明设计中照明性能不高、缺乏专业的设计以及缺乏后期维护的问题显得十分明显。在一般建筑照明设计中存在的这些问题主要表现在:第一，光源利用率较为低下，严重影响灯光效果；第二，耐久性和产品维护率不太可观；第三，设计缺乏人文化和艺术性；第四，光污染十分严重。这些问题让不少业内人士感到头疼，但是，在照明技术革命中问世的LED灯却正好能将让这其中大部分的问题得到解决。
2、LED照明相比较普通照明更具有优势
实际上，LED照明在现代建筑设计中倍受欢迎的原因也主要在于它自身所携带的功能性、艺术性、经济型及其绿色节能的特点和优势。
从表1可以看出LED属于第四代照明灯。相比较而言，第一代照明白炽灯热度高、易爆炸，荧光灯和节能灯易破裂、且光源有辐射。除了从光效上的高性能和寿命的延长上体现出LED照明的功能性。
表1 LED照明相比较普通照明的优势之一
从图2可看出LED灯耗能的大幅耗能减少体现出其可观的经济性。同时，LED照明的低耗能和光源无辐射的优势也绝非对不起“绿色节能”的称号。从生活中建筑外景的彩灯布置，到室内外的各种创意小灯具也都将其“艺术性”体现得淋漓尽致。总而言之，在21世纪建筑化照明设计中对LED的应用已经成为了主流。
图2 LED照明相比较普通照明的优势之二
3、LED灯的调光性很好
我国目前大中型城市基本设施耗能中，路灯用电耗能占很大比重。由于城市道路在凌晨以后，路上行人车辆很少，此时大面积的路灯所用电能均有很大程度上是浪费的。如果采用自动化的调光系统路灯，在车辆行人较少的时段减小路灯光亮，减小功率，就能节约高达500多亿度的电量，将为我国节能减排工作做出巨大贡献。寻求调光性能好的光源，将有效解决这一问题。因此路灯的调光性好坏直接影响着节能程度。而LED灯由于其驱动电流和灯芯亮度有关，数学上成定比关系。因此可以通过控制驱动电流来控制其光度，这点在实践中已经有应用，且效果很好。LED灯还可以用脉亮调制(PWM)方式。这种方式的特点是，驱动电流呈方波式脉冲宽度具有可调节性，在改变LED灯持续亮点的同时还可以对其输出功率进行调整。因为具有多种调光方式，LED灯在调光方面所表现出来的卓越性能已经越来越被关注。
三、LED在建筑化照明设计中的具体应用
1、隐藏式应用
LED的结构紧凑、体积小，应用十分的灵活，能够应用在狭小的空间中，可以摆出多种多样的造型，能耗较低，可以有效的美化建筑环境，营造出一个理想的艺术效果。LED照明的隐藏式应用有以下几种形式：其一，带式隐藏法。带式隐藏法即在天棚四周安装LED条形射灯，将其排成一列或两列，将多个灯具串联起来，这样就可以营造出一个明亮的光带，在使用该种方法时，应该做好遮光措施。其二，点式隐藏法点式隐藏法即将灯槽嵌入天棚中，再装入灯具，根据具体的需求来选择LED灯具，可以采取各种各样的排列方式，该种使用方法有着布局灵活以及便于检修的优势。其三，面式隐藏法。在建筑物中，需要照亮的发光面包括地板、天棚与外墙面三种，在传统的设计方式下，多将灯具直接安装于楼板下面，再将钢框架作为骨架，铺上透光性材料。而发光底板则需要将灯安装在楼板表面，将钢框架作为支架，并铺上透光性材料。在应用LED灯具时，可以将发光条安装于窗户内沿中，这样就能够营造出一种梦幻的装饰效果。
2、LED灯具的一体化使用
在优秀的建筑物之中，建筑与照明间并无确切的分别，照明已然成为的建筑的有机组成部分，实现建筑与照明的一体化使用即将建筑空间、建筑构件、灯具与环境进行密切的结合，积极利用各类手段来解决设计矛盾，LED灯具与建筑设计的一体化使用有以下几种类型：其一，大面积显示屏。LED形状大多是圆形，要将其应用在大面积显示屏之中，可以使用整面式与程式控制相结合的模式，在应用数位化视频处理技术，根据具体的户内外环境应用不同的发光图元来调整解析度、色彩与亮度，这样就可以满足不同的用途。其二，LED和建筑构件的整合。LED灯有着良好的装饰性，能够装入发光条与发光带，只要将其应用在立面构件置入装饰部位即可，光点的分布情况可以根据建筑物的构造与表面来决定，对于网架结构墙面，可以将光点设置在网架的节点位置；对于大片的墙面，光点的布置需要遵循布置均匀的原则。
3、LED灯分别在室内外照明设计中的应用
3.1 LED灯在室内照明应用
LED灯照明在室内设计的应用一般会考虑到设计的人文性，以人为本，以人的体会和心理感受为主观因素去设计和布置LED照明的造型。一般在由“点”、“带”式隐藏法将LED灯光设计于天花板，通过不同颜色和墙面灯光反射灯效果打造不同的室内氛围。一般家庭的LED照明设计以“温馨舒适”为主，而像酒吧类似的娱乐场所的室内LED照明则以“耀眼炫目”为主。除此之外，LED在室内照明设计中还起到了与大致环境相映衬、点缀的作用。譬如不少酒店和公司入口的发光写字台、博物馆展厅的墙面LED照明、走廊和过道的发光带等都体现了LED在室内照明设计中的应用和创新。
3.2 LED灯在室外照明应用
相对于室内照明，LED在室外照明中的应用稍为广泛。比如一些大型娱乐场所外墙，大中城市的夜景观，正是因为有了LED灯的美化，才显得如此繁华而富有活力。在城市的公园、广场、标志性建筑等地LED照明分别以条式、带式、点式造型，以不同颜色搭配的绚丽效果让人眼前一亮。同时，从细小方面来说，不少喷泉的水下彩色照明效果、休息区的底面照明、街道的广告艺术造型等也都少不了LED的应用和创新。
结束语
总而言之，在快节奏的生活中，人类的生活生产制造的污染不断对我们的身体健康和生活环境造成或多或少的威胁。为了设计出符合当下环保观念，集美观与实用于一体的节能型LED灯具。专业人士应充分把握LED等特性及其优缺点，更新设计理念，借鉴有关先进的设计方案，在实践中不断创新，以更好的为人民服务，为我国的城市景观建筑化照明设计锦上添花。
参考文献：
[1]北京照明学会照明设计专业委员会编.照明设计手册[M].第2版.北京：中国电力出版社，2006.
[2]邴树奎,高杰.LED在照明工程中的运用[J].照明工程学报,2010(05).
[3]郝洛西,等.全球视野下的灯具创新设计与应用[C].照明电器行业发展战略研讨会论文集，2009.
[4]常志刚.光视空间概念与照明设计的还原[A].海峡两岸第十二届照明科技与营销研讨会专题报告暨论文集[C].2005.
关键词：LED；建筑化；照明设计；应用
中图分类号：U491文献标识码： A
引言
随着建筑设计水平的不断提高，LED灯在现代建筑设计中的应用可说颇为广泛，从人们最常见的室内LED照明到室外LED夜景效果，都少不了工程师们融入了LED灯光的建筑化照明设计。而LED灯应用在建筑上在我国仍属于比较新的课题，如何结合LED灯的特点及其优势，创造性的在建筑上应用LED照明系统并探索出一条可行性高的设计路线，越来越被LED灯设计师们所关注。
一、LED的发光原理与特征
1、LED的发光原理
照明点光源根据其发光机理能够分为气体放电光源、热辐射光源与场致发光光源几种内容，其中气体放电光源的应用范围是最为广泛的，场致发光是一种新型光源，有注入式发光与本征场致发光两种类型。
发光二极管是上世纪60年代开发出来的，到了90年代，就发展成为了各类不同的LED简易结构，发光二极管的种类是多种多样的，根据其发光材料来分，有磷化镓发光二极管、砷铝镓发光二极管、林砷化镓发光二极管几种类型；根据其颜色来分，能够分为绿光、黄光、红光等发光二极管；根据功率来分可以分为大功率发光二极管、中功率发光二极管以及小功率发光二极管几种类型。发光二极管发光原理图见图1。
图1 发光二极管发光原理图
2、LED的光学特征
综合分析LED的性能，总结得出以下几个特点：
2.1由于LED属固定冷光源，所以其光源的辐射范围相对较小，但亮度高，方便动态和颜色调整；另外，LED还具有节能环保特性，适用于建筑装饰工程，一方面能无限拓展设计师的创作空间，另一方面能装饰建筑物，提高其美观性。
2.2LED的可控性强，尤其是在颜色调控上，LED能通过化学修饰方法设计、调控出多种颜色的光。
2.3效率高，且使用寿命长。LED单一光谱的效率并不高，但由于该技术能将全部光谱集中到一个频段上，所以最終获得的光效率便大大增高。一般LED技术的照明效率可达到80%～0%，与白炽光的10%~20%相比，LED光效率要得多。另外，LED技术的应用持久性良好，光源使用寿命也相对比较长，能侧面实现照明节能。
二、LED在建筑化照明设计中应用的意义
1、解决一般建筑照明设计中存在的缺陷
在一般建筑化照明设计中照明性能不高、缺乏专业的设计以及缺乏后期维护的问题显得十分明显。在一般建筑照明设计中存在的这些问题主要表现在:第一，光源利用率较为低下，严重影响灯光效果；第二，耐久性和产品维护率不太可观；第三，设计缺乏人文化和艺术性；第四，光污染十分严重。这些问题让不少业内人士感到头疼，但是，在照明技术革命中问世的LED灯却正好能将让这其中大部分的问题得到解决。
2、LED照明相比较普通照明更具有优势
实际上，LED照明在现代建筑设计中倍受欢迎的原因也主要在于它自身所携带的功能性、艺术性、经济型及其绿色节能的特点和优势。
从表1可以看出LED属于第四代照明灯。相比较而言，第一代照明白炽灯热度高、易爆炸，荧光灯和节能灯易破裂、且光源有辐射。除了从光效上的高性能和寿命的延长上体现出LED照明的功能性。
表1 LED照明相比较普通照明的优势之一
从图2可看出LED灯耗能的大幅耗能减少体现出其可观的经济性。同时，LED照明的低耗能和光源无辐射的优势也绝非对不起“绿色节能”的称号。从生活中建筑外景的彩灯布置，到室内外的各种创意小灯具也都将其“艺术性”体现得淋漓尽致。总而言之，在21世纪建筑化照明设计中对LED的应用已经成为了主流。
图2 LED照明相比较普通照明的优势之二
3、LED灯的调光性很好
我国目前大中型城市基本设施耗能中，路灯用电耗能占很大比重。由于城市道路在凌晨以后，路上行人车辆很少，此时大面积的路灯所用电能均有很大程度上是浪费的。如果采用自动化的调光系统路灯，在车辆行人较少的时段减小路灯光亮，减小功率，就能节约高达500多亿度的电量，将为我国节能减排工作做出巨大贡献。寻求调光性能好的光源，将有效解决这一问题。因此路灯的调光性好坏直接影响着节能程度。而LED灯由于其驱动电流和灯芯亮度有关，数学上成定比关系。因此可以通过控制驱动电流来控制其光度，这点在实践中已经有应用，且效果很好。LED灯还可以用脉亮调制(PWM)方式。这种方式的特点是，驱动电流呈方波式脉冲宽度具有可调节性，在改变LED灯持续亮点的同时还可以对其输出功率进行调整。因为具有多种调光方式，LED灯在调光方面所表现出来的卓越性能已经越来越被关注。
三、LED在建筑化照明设计中的具体应用
1、隐藏式应用
LED的结构紧凑、体积小，应用十分的灵活，能够应用在狭小的空间中，可以摆出多种多样的造型，能耗较低，可以有效的美化建筑环境，营造出一个理想的艺术效果。LED照明的隐藏式应用有以下几种形式：其一，带式隐藏法。带式隐藏法即在天棚四周安装LED条形射灯，将其排成一列或两列，将多个灯具串联起来，这样就可以营造出一个明亮的光带，在使用该种方法时，应该做好遮光措施。其二，点式隐藏法点式隐藏法即将灯槽嵌入天棚中，再装入灯具，根据具体的需求来选择LED灯具，可以采取各种各样的排列方式，该种使用方法有着布局灵活以及便于检修的优势。其三，面式隐藏法。在建筑物中，需要照亮的发光面包括地板、天棚与外墙面三种，在传统的设计方式下，多将灯具直接安装于楼板下面，再将钢框架作为骨架，铺上透光性材料。而发光底板则需要将灯安装在楼板表面，将钢框架作为支架，并铺上透光性材料。在应用LED灯具时，可以将发光条安装于窗户内沿中，这样就能够营造出一种梦幻的装饰效果。
2、LED灯具的一体化使用
在优秀的建筑物之中，建筑与照明间并无确切的分别，照明已然成为的建筑的有机组成部分，实现建筑与照明的一体化使用即将建筑空间、建筑构件、灯具与环境进行密切的结合，积极利用各类手段来解决设计矛盾，LED灯具与建筑设计的一体化使用有以下几种类型：其一，大面积显示屏。LED形状大多是圆形，要将其应用在大面积显示屏之中，可以使用整面式与程式控制相结合的模式，在应用数位化视频处理技术，根据具体的户内外环境应用不同的发光图元来调整解析度、色彩与亮度，这样就可以满足不同的用途。其二，LED和建筑构件的整合。LED灯有着良好的装饰性，能够装入发光条与发光带，只要将其应用在立面构件置入装饰部位即可，光点的分布情况可以根据建筑物的构造与表面来决定，对于网架结构墙面，可以将光点设置在网架的节点位置；对于大片的墙面，光点的布置需要遵循布置均匀的原则。
3、LED灯分别在室内外照明设计中的应用
3.1 LED灯在室内照明应用
LED灯照明在室内设计的应用一般会考虑到设计的人文性，以人为本，以人的体会和心理感受为主观因素去设计和布置LED照明的造型。一般在由“点”、“带”式隐藏法将LED灯光设计于天花板，通过不同颜色和墙面灯光反射灯效果打造不同的室内氛围。一般家庭的LED照明设计以“温馨舒适”为主，而像酒吧类似的娱乐场所的室内LED照明则以“耀眼炫目”为主。除此之外，LED在室内照明设计中还起到了与大致环境相映衬、点缀的作用。譬如不少酒店和公司入口的发光写字台、博物馆展厅的墙面LED照明、走廊和过道的发光带等都体现了LED在室内照明设计中的应用和创新。
3.2 LED灯在室外照明应用
相对于室内照明，LED在室外照明中的应用稍为广泛。比如一些大型娱乐场所外墙，大中城市的夜景观，正是因为有了LED灯的美化，才显得如此繁华而富有活力。在城市的公园、广场、标志性建筑等地LED照明分别以条式、带式、点式造型，以不同颜色搭配的绚丽效果让人眼前一亮。同时，从细小方面来说，不少喷泉的水下彩色照明效果、休息区的底面照明、街道的广告艺术造型等也都少不了LED的应用和创新。
结束语
总而言之，在快节奏的生活中，人类的生活生产制造的污染不断对我们的身体健康和生活环境造成或多或少的威胁。为了设计出符合当下环保观念，集美观与实用于一体的节能型LED灯具。专业人士应充分把握LED等特性及其优缺点，更新设计理念，借鉴有关先进的设计方案，在实践中不断创新，以更好的为人民服务，为我国的城市景观建筑化照明设计锦上添花。
参考文献：
[1]北京照明学会照明设计专业委员会编.照明设计手册[M].第2版.北京：中国电力出版社，2006.
[2]邴树奎,高杰.LED在照明工程中的运用[J].照明工程学报,2010(05).
[3]郝洛西,等.全球视野下的灯具创新设计与应用[C].照明电器行业发展战略研讨会论文集，2009.
[4]常志刚.光视空间概念与照明设计的还原[A].海峡两岸第十二届照明科技与营销研讨会专题报告暨论文集[C].2005.