从空港建筑室内照明看LED灯具设计趋势


设计不仅能改变生活,更能改变世界。在这个日新月异的时代,科技是发展的硬条件,设计则以软实力渗透到人们生活的每一个角落。随着照明科技的更新换代和LED技术的日渐发展,LED照明在日常生活中的应用已经越来越普遍。如何研发设计出优秀的LED照明产品、牢牢地吸引顾客眼球、迅速抢占市场先机,成为每一个照明设计工作者绞尽脑汁想实现的目标。


  设计不仅能改变生活,更能改变世界。在这个日新月异的时代,科技是发展的硬条件,设计则以软实力渗透到人们生活的每一个角落。随着照明科技的更新换代和LED技术的日渐发展,LED照明在日常生活中的应用已经越来越普遍。如何研发设计出优秀的LED照明产品、牢牢地吸引顾客眼球、迅速抢占市场先机,成为每一个照明设计工作者绞尽脑汁想实现的目标。

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  图1 成都双流国际机场T2航站楼效果图

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  成都素有“天府之国”的美誉,而成都双流国际机场则是天府之国与世界各地紧密连接的纽带。成都双流国际机场T2航站楼(以下简称“成都机场新航站楼”)于2009年开始动工扩建,到2012年4月基本竣工。在此期间,笔者有幸参与成都双流国际机场T2航站楼室内精装整体工程的照明设计与LED照明灯具的研发、制造、安装和调试全过程。而在这个过程中,我们以设计者的身份,与用户站在同一方向,一同针对航站楼建筑与照明的关系进行深入的沟通和讨论,真切感受到用户对照明,对LED灯具产品的需求,同时也对LED照明灯具设计的发展方向有所感悟。结合自身多年的LED照明产品设计、研发经验,笔者认为,现代LED照明灯具的设计,有以下的发展特点和趋势:

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  一、绿色照明,节能照明设计成为照明设计及LED照明灯具设计的首要任务

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  随着人们生活水平的不断提高,人们对生活质量的追求越来越高,同样,对于照明也不仅仅限于视觉效果的明暗程度。LED作为人类照明进程中的第四代光源,与传统的照明光源相比,具有无可比拟的先进性,不仅仅表现在发光机理和发光效率上有着颠覆性的差异,比这远远重要的是,LED照明对全球能源消耗速度和对全球气候环境的影响,这两个对人类生存至关重要的因素,以所未有地速度减小。

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  在科技爆炸的二十一世纪,全球政治和经济都在迅速地变革,能源和气候问题不约而同地成为各国发展所聚焦的热点问题,而照明则是这两个问题的交汇点。在能源消耗排行榜上,照明名列第一,占到了约25%。目前美国、俄罗斯、日本、韩国等经济大国都已经出台了传统光源的淘汰指令政策和LED照明普及方案,我国也不例外,今年已经发布了关于白炽灯泡将逐步被取缔的公告。

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  图2 每一代照明光源的改革进程

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  在这个问题上,国家和企业选取的方向都是一致的。成都机场项目开始之初,就已经明确新航站楼的室内照明将使用LED照明灯具,这样一来,对整个机场的运营成本中的电力成本可以大大降低。但是,在使用LED光源的前提下,如何再进一步提高灯具的节能照明呢?这是摆在我们面前新的课题,也是LED照明灯具设计研发的一个值得深刻思考的问题。

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  而在成都机场新航站楼的室内装修工程中,对于筒灯类产品则明确提出了选用LED光源光效≥110 lm/W,整灯光效≥65 lm/W的要求,这对于室内灯具而言是一个非常高的指标要求,这也是LED光源发展到最近一两年才能达到的技术水平。

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  图3 白光LED发光效率逐年提升

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  在成都机场新航站楼LED灯具的设计研发过程中,我们所有的设计都围绕着如何提高产品光效这个主线来开展,从电源的设计、测试、分析,LED的选型,排布阵列,透光板雾度的要求,到PCB上丝印字体的颜色,都兢兢业业 ,一丝不苟,尽最大的努力来提高光效。最终,经第三方检测机构测试,最为典型的一款筒灯——圆形嵌入式筒灯,整灯光效高达73.26 lm/W,超出成都机场要求的65 lm/W高达十个百分点以上。

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  图4 九洲光电圆形嵌入式筒灯第三方检测报告内容(部分)


  更高光效的LED照明灯具,意味着LED灯具的功率可以降低,意味着整个机场的照明能耗可以进一步降低。就以圆形嵌入式筒灯为例,成都机场原定功率21W,额定光通量1170 lm,实测光通量1282.08 lm,功率只有17.5W,比原定的21W低了3.5W。从整个机场运转计算,灯具总数量10000套,假定平均每天开灯时间12H,则节约的电力:


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  3.5W *10000套 *12H *365天/年=153,300,000WH=153300度


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  按成都电价平均价格1.2元/度,折合费用约18万元/年。而更重要的是在这节约下来的每年18万元背后的碳排放量,环境污染和气候影响,这对于企业,对于地区,对于国家而言,有着更深远的意义。


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  二、整体建筑环境的视觉感受仍然是客户的第一选择


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  机场建筑的照明水平,在国家标准《GB50043-2004建筑照明设计标准》中有明确的照度,眩光以及显色性的要求。但是对于客户而言,仅满足标准中的要求是远远不够的,实际的照明设计必须要密切结合建筑内部不同区域的工作性质、人群范围、建筑结构等因素来进行开展,才能给予客户良好的视觉感受,获得客户的认可。


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  表1 GB50043-2004中 交通建筑照明标准值


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  良好的视觉效果取决于整体照明工程的优秀设计和照明器具的优良性能。九洲光电在为成都机场提供的照明方案中,对在各功能区域的灯具方案做了细致的模拟分析,运用照明仿真计算软件,分别对大厅、安检区、走廊、母婴候机室、卫生间等多个不同区域的灯具排布、灯具的类型、灯具光通量、配光曲线等做了精心的设计,如:安检区人员需要高度集中注意力,因此采用了5000K的冷白光色与较高的照度,走廊等区域的照明采用了4000K的自然白色温和较低的照度。在满足功能要求的同时,也兼顾考虑到很多细节的地方和人性化的设计理念,如:大厅和候机室的空间较大,为避免天花板上大量的灯具造成眩光,大量采用了间接照明,如使用硬灯条进行侧发光照明。而母婴候机室、卫生间等场所则采用3000K的暖白色温和较低的功率及照度,灯光也做的更加均匀、柔和,以提高旅客的舒适度、满意度,更加贴合人们生理上和心理上的需求。


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  图5 九洲光电 软件仿真计算航站楼走廊区域的照明情况(部分)


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  在成都机场照明方案中,应用LED作为光源,结合灯具内高反射及高透光率的面罩等光学材料的应用,LED灯具能够做到光效远高于传统灯具。此外,照明系统的智能控制,通过感光探测器,根据获取的环境光照度结合控制系统调节特定区域的灯具开关及亮度调节,可以完全实现按需照明和二次节能的更高层次的需求。


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  三、LED灯具造型风格必须与建筑契合相融,臻向艺术


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  在成都机场新航站楼项目中,室内灯具我们经过与客户沟通,最终确定下来五款产品,分别如下图:


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  图6 成都机场新航站楼项目LED室内灯具


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  从灯具的造型上看,都采用了非常简单硬朗的直边直角,整体显得非常干脆利索,简洁明快,具有非常强烈的现代气息,与航站楼自身内外部的现代化,科技化的气氛搭配起来非常合适。从灯具的外观配色上看,安装后可看到的部分,主要为亚银色和象牙白,既能很好地与建筑环境融为一体,本身也显得大方、高档。其中圆形嵌入式筒灯的正面特别设计了一个纯黑的台阶,不仅可以产生强烈的视觉冲击对比,还能起到较好的防眩效果。此外,成都机场对产品的细节追求非常完美,表面喷涂颜色均匀细腻,透光板外侧亚光净白,面板灯禁止外露任何螺钉,等等,都是致力于使LED灯具与环境彻底相融合,把LED灯具打造成一件完美的艺术品。


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  除了对灯具的外观造型有着近乎严苛的要求外,成都机场对灯具的安装及节也提出了非常高的要求。圆柱形明装筒灯的安装,既要确保灯具可以在X,Y,Z三个方向的一定范围内精准调节,又要求灯具安装后完全垂直于地面,并且不能看到任何安装的零件螺钉等。而面板灯的安装调节条件更让人伤神——灯具宽度150mm,安装在一个宽度170mm的狭长型的天花槽内,要求出光面与天花板底面,务必调节至完全在同一个平面,同样不能看到任何安装的零件、螺钉。这些苛刻的条件着实给我们的灯具设计带来不小的挑战。经过多个方案的构思和逐步试验,筛选排查,最终得以顺利实现。


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  图7 明装筒灯安装结构


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  在成都机场新航站楼的室内照明设计中,我们不仅仅与客户一起沟通、探讨、研究和解决其中出现的各种难题,还有建筑设计院的设计人员,现场施工单位的项目经理、安装工人等等,这也将成为一种新的设计趋势——多方协作,为项目量身定做配套设计LED灯具。通过这次独特而艰巨的设计,我们不负众望顺利地完成了一个规模宏大的照明工程,完成了一段实现绿色节能照明的旅程,完成了一件崭新的完美地艺术臻品,完成了一个由光,由爱构筑而成的美好的世界。



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  图8 新航站楼LED灯具应用实景1


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  图9 新航站楼LED灯具应用实景2


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  图10 新航站楼LED灯具应用实景3


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  图11 新航站楼LED灯具应用实景4


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  图12 新航站楼LED灯具应用实景5


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  图13 新航站楼LED灯具应用实景6


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  参考文献:


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  【1】中华人民共和国建设部,GB50034-2004 建筑照明设计标准,2004(6)


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  【2】邵民杰 王宏伟,空港建筑中公共大空间照明的实施对策与分析.建筑电气,2006(5):231~236


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  【3】陈刚,廖新宇,为有牺牲多壮志,敢叫日月换新天(LED行业深度研究报告)东方证券,2008(9)

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