LED在城市照明中的应用——以绵阳为例

黄 珂 ，高 明

(西南科技大学土木工程与建筑学院，绵阳621010)

0 引言

四川绵阳的LED产品示范应用始于2004年，利用绵阳市九洲光电科技公司等企业的技术和产品，实施了一批半导体照明示范项目，节能明显、效果良好。2009年4月，绵阳市被列入全国“十城万盏”半导体照明应用工程21个试点城市之一。在实施过程中，结合LED照明技术的现状和发展前景，绵阳市从2009年至2011年，分期完成LED示范城市建设，重点推广市政道路照明工程、市政景观亮化工程、受灾城镇和景区LED示范工程，以及政府办公和市政公共场所LED照明改造，由于LED产品出色的性能，实现了良好的景观效果和节能效益。

1 LED产品特性

随着第三代半导体材料氮化镓(GaN)制备技术的突破和蓝、绿、白光发光二极管的问世，被誉为“照亮未来的技术”的LED(Light Emitting Diode，发光二极管)，渐渐走进了人们的日常生活。作为固体光源的发光二极管，真正点燃了“绿色照明”的光辉，被认为是21世纪最有价值的新光源，将取代白炽灯和日光灯成为照明市场的主导，使照明技术面临一场新的革命，从而在一定程度上改善人类的生产和生活方式。

LED产品最大的特点是它的发光效率高且能耗小，寿命长。美国科锐(Cree)公司于2009年12月初公布，其开发的白光LED发光效率已可达186 lm/W，而市面上的白炽灯或卤钨灯只有12～24 lm/W，荧光灯和HID灯约40～120 lm/W。另外，LED使用的电源为6～24 V，所以它是安全的使用电源，更适用于公共场所，其标称寿命可达100 000 h。

从LED灯具的尺寸来看，它体积小，安装简易，易与建筑结合。由于传统灯具的光线向四面发散，需要反光罩进行二次配光，所以体积相对较大，常常需要用支架进行安装。我们在照明手法中常用外投光与内透光两种照明方式。外投光是利用建筑外表面的凸凹与LED灯结合，将灯具隐藏在建筑构件之中，保证建筑立面的美观;或者是利用离建筑物一定距离的位置装设LED投光灯作为立面照明的光源，将光线射向建筑物的外墙。在现代很多优秀的建筑物外观照明工程中，光源的位置已不再受室内室外的局限，而是在美化环境与建筑的前提下，根据景观的整体需要，以室内光源的充分利用来取得室外景观的良好效果，这就是内透光的表现方式。

从光环境艺术的角度来看，LED本身光色的丰富，是LED技术在艺术领域的一个保证。LED可以产生高纯度的R，G，B三色，采用加色法混合可以得到丰富的色彩，几乎涵盖了所有的可见光波段，也就是我们经常提到的全彩色。所以，在气氛营造上LED就有很大的空间。部分LED灯具可以通过电路驱动的控制实现不同色光、色温的输出，甚至可以编制程序配合音乐、视频，或者人的情绪来实现相应的气氛效果。LED多样的颜色输出和便利的可控性在夜景工程的实践上效果比较显著。例如采用LED灯带、点状光源勾勒建筑轮廓，应用变色投光灯具营造动态泛光效果等等。在光色可变性上，LED较传统灯具更有优势，能实现丰富的照明效果，为艺术表现留下足够的空间，可变性是LED照明相对于传统光源最独特的地方。

2 LED应用方法

2.1 “点”的手法

点光源一般设置在建筑实墙面上，点光源多配合线光和面光使用，例如在局部进行强调或者让图案节奏发生跳跃，使夜景灯光不再平淡。常用多组点光源组成图案，这种方法的单元灯光构图和色彩可以有所变化，可以使得整体建筑夜景更有层次和动感，适合于在稍大一些的建筑物上使用。

2.2 线条的手法

线条常用于建筑勾边，在立面变化丰富的建筑上或者线条优美的桥梁上运用此法较多。

图1为绵阳铁牛广场滨江夜景，广场周边的建筑群以立面勾边为主要照明手法，根据建筑的立面特征分别采用了水平和纵向的线条，形成了鲜明的对比，在建筑楼身和楼顶上又各自选用了冷色和暖色的色调，使得色彩更加丰富。图2为绵阳富乐大桥，LED线条灯随桥拱优美延伸，即显示出大桥的结构美，又突出了桥身的线条美。

图1 绵阳铁牛广场滨江夜景

2.3 发光面的手法

点和线的照明手法虽然最为常用，但是它们在建筑的空间感和层次感上的表现力仍然有所欠缺，为此需要用到发光面的表现方法。例如在外墙的线脚或壁檐隐蔽处设置大功率LED洗墙灯照亮墙壁，使建筑立面获得与白天截然不同的视觉景观效果。或者在LED光源外设计带有造型的半透光乳白聚碳酸酯板，形成较大的发光面积，装饰建筑夜景效果。

图3 绵阳越王楼夜景

2.4 建筑化的手法

外置的灯具往往对建筑在白天的形象造成影响，为此我们可采取将照明灯具建筑化的手法。例如根据立面造型设计发光盒，其内装低功率LED灯。将光盒嵌装在建筑立面需要重点装饰的部位，与建筑结合成为一体，来美化建筑立面(见图3)。

另外，在现代建筑中常常采用玻璃幕墙结构。对此可采用内透光，将建筑与玻璃交界处的墙角或窗沿照亮，以建筑立面本身的韵律与节奏烘托夜间效果。或者在幕墙结构外用满天星墙面的照明手法，但须注意采用与建筑构件相结合的LED灯具，如图4所示。

图4 LED灯具与建筑构件结合

3 比较与分析

目前，常用于城市照明的光源有金卤灯、高压汞灯、高压钠灯、低压钠灯。每种光源的光色都不相同，当需要较丰富的色光时一般会采用滤色片，但由此产生的光通损耗非常多。因LED光源光色纯，颜色鲜艳丰富，无需加滤光片。此外，其他灯具需要体积较大的投光灯具，而LED光源体积小巧，线型投射灯具的研发无疑成为LED投射灯具的一大亮点，因为许多建筑物根本没有出挑的地方放置传统的投光灯。LED灯安装便捷，可以在水平方向也可以在垂直方向安装，与建筑物表面更好地结合，所以为照明设计师拓展了广阔的创作空间。

表1 LED灯与传统灯具比较

根据LED高效、低能、长寿命特点，当绵阳LED试点工程建设全面完成后，预计每年将节约用电2 250万kW/h，节约电费支出1 910万元。

4 小结

通过研究城市照明工程的节能技术，在实践中，既可以提高建筑景观照明的质量和水平，促进城市经济发展与安全稳定，同时，又能节约能源，减少污染，缓解照明需要与电力紧张的矛盾。这是实现经济进步与环保节能和谐发展的有效途径，是建筑照明可持续发展的重要方向，具有非常重要的现实意义和深远的历史意义。

［1］GB50034—2004.建筑照明设计规范［S］

［2］北京照明学会照明设计专业委员会编.照明设计手册第二版［M］.北京:中国电力出版社，2006.12

［3］Mark McClear.LED在城市照明中的应用现状及分析［J］.中国照明电器，2008

［4］李勋栋，郝洛西.建筑外立面LED照明建筑化应用研究［J］照明工程学报，2009，20(3)

［5］段金涛.建筑照明应用的未来［C］.中国(天津)第三届光文化照明论坛论文集(2010)，189～192

［6］肖辉乾，赵建平.LED建筑化夜景照明的思考［J］.灯与照明，2010