建筑玻璃幕墙外立面LED照明建筑化设计应用

陈慧学

[摘要] LED作为照明光源正被大量应用到建筑物外观照明之中，而照明与建筑的一体化设计也倍受关注，因此LED建筑化照明正成为夜景照明的应用趋势。而建筑外立面的材料和构造形式的最新发展也对LED建筑化照明提出了更多的要求。本文对于当代常用建筑外立面材料及其构造方式进行了分析，并探讨了应用于不同形式建筑外立面的LED建筑化照明方式。

[关键词]建筑化照明;LED照明;一体化设计;立面照明 文章编号：2095-4085（2015）01-0025-02

近些年LED在照明工程中的应用越来越广泛，LED产业及市场规模快速提升。数据显示2014年中国仅景观照明市场规模就超过7亿元。虽然LED的应用规模正在不断提升，但是可以看到其在实际应用中仍然存在着不少问题。从建筑设计与艺术的角度来看，灯具尺寸与建筑模数不匹配、灯具表面材料选择不当、亮度过高、色彩变化过于剧烈等问题都导致了照明效果的差强人意。这些问题基本可以归结为LED照明建筑化应用程度低下，导致照明工程的结果不尽如人意。LED的发展不能只求数量而忽视其应用的品质。在LED高速发展的同时，仍然需要在制造、设计和施工维护各个环节注重品质，以进一步提升工程质量。因此LED照明建筑化设计应成为照明工程的一项重要环节。

1 LED与建筑化照明

LED建筑化照明即将LED光源或灯具与建筑外立面、室内空间、景观元素构件融为一体的夜景照明方法。LED在建筑化照明的应用上拥有十分杰出的优势。首先LED光源由于其体积小巧，比其他光源更容易隐藏在建筑构件之中，让灯具更符合建筑空间的需要。其次LED光源寿命相对较长，可达5万小时，这一特点保证了灯具能在较长时间内可做到免维护。另外由于LED的输入电压为低压电。LED光源便更容易直接融入到建筑构件之中。使用LED光源不仅仅是要替换传统光源，更利用其独有的特点来创造出专属于它本身的照明设计及构造方案。

2 建筑立面LED照明建筑化的方式

LED在建筑室外照明中的应用主要表现在与建筑外墙的一体化应用上。根据建筑物的外立面构造形式和材料的不同，LED的建筑化照明应用方式也会有所不同。一般对于建筑物来说外墙的材料有玻璃、金属、石材、混凝土、木材、塑料、纸质以及其他特殊材料。LED照明的结合部位往往在建筑表面的材料上与外表面形成一体或者在支撑外表面的骨架之上。

2.1玻璃材料

玻璃材料对于照明灯具隐藏性的要求比较高，而同时也更容易表现光。对于当今大量的玻璃幕墙建筑来说，建筑化照明的要求更为突出。对于玻璃幕墙来说，LED灯具在白天不能成为影响室内人员观景的阻碍因素。因此，玻璃幕墙的LED照明通常可以归纳为三种：灯具与玻璃明框结合;灯具与幕墙骨架结合，或与室内构件结合;LED灯具与半透明玻璃材质的结合。

对于磨砂玻璃和镀膜玻璃，利用其半透明的特性，可以直接在玻璃构建之后安装LED照明灯具，将外层玻璃作为光线的承载材料。半透明玻璃能将光线变得更为柔和，避免强烈眩光对人眼的刺激。也能将彩色光混合得更为均匀。玻璃在作为外立面围护结构的同时，也成为了发光的材料。其构造方式可以在建筑结构上安装金属构架用以支撑玻璃围护结构，同时将LED灯具安装在金属构架上。外层玻璃在白天可以用以遮挡灯具，在夜间则成为光线的承载体。

2.2砖、石材和混凝土外墙

对于砖、石材和混凝土外墙的建筑物来说，一般采用两种照明方式。一种是嵌入式的LED灯具，这类灯具在外立面上，以点光源的形式作为景观照明，这种方式能够很好地与建筑立面结合在一起。

另一种常用于砖、石材和混凝土立面的照明方式是LED投光照明。LED灯具若要和石材里面有机结合，则需要隐藏在立面的细部构件之后。比如建筑的挑檐、雨篷或其他装饰或功能性的突出物。由于LED灯具小巧，更容易隐藏在这些构件之后，比其他光源更容易实现建筑化照明。需要注意的是由于此类安装方式，灯具距离建筑里面较近，需要特别设计灯具的配光，以保证光线能够较为均匀地投向建筑，避免在近灯处形成强烈光斑，而较远处则得不到照明。

2.3立面塑料

对于透明塑料表面的建筑物，常用的材料有PVC材料、聚酯、PTFE和ETFE材料等。一般的构造形式有塑料薄板和镶板、张拉结构、充气式结构和篷式结构等。透明塑料较高的透光性决定这类材料较适合于非投光照明的内透光的照明方式。特别是半透明的塑料材料由于本身能够承载光线，因此能够创造出较为均匀的光线效果。由塑料材料的构造方式可以看出，其支撑构件往往能成为灯具的安装部位。或者直接成为照明对象，透过外立面表现出来。

2.4金属外立面

金属建筑立面的构造有金属板、钻孔金属板以及金属网等类型。常用材料包含了耐蚀钢、青铜、铅、铝、黄铜以及钛一锌合金。由于金属材料立面构件通常通过预制加工的方式生产，因此尺寸可以精确控制。相比其他材料更易与照明器件结合形成体预制构件而提高照明的建筑化程度。金属面材和金属骨架（梁、柱等）都可以成为建筑化照明的结合点。较高的可预制化程度允许金属立面以不同的形式出现，如板、钱箱、百叶片形式等，也给了建筑化照明的实现提供了更多的可能性。一些特殊的金属编制网为了照明的需要而织入整体光学纤维，将照明灯具和立面构成材料结合成为同一构件。

2.5木材外立面

木材可以通过加工被制造成大小各异的饰面材.料。这些饰面材料按照一定的顺序排列往往能在立面上形成特殊的视觉效果。常用的木材和木制品的类型包括原木和圆构件、胶合层压木、异型板、木瓦和木块板、层压饰面木、结构饰面木、碎屑板、木纤维板以及水泥纤维板等。木材相比其他材料更易于加工，其本身可以成为照明所表现的元素，也可以作为照明灯具所依附的结构。木材立面的照明建筑化应用更为灵活。条形木材可以开槽，将低功率LED灯具嵌入其中，也可以利用木百叶立面遮挡灯具，而同时照亮百叶后的立面，并透过百叶的空隙透出光，形成内透光的效果。也可以在木材空隙之间利用LED小巧的特点进行照明。

3 结论

建筑立面的构造方式多样，所用的材料也各不相同。在考虑灯具安装部位的时候，必须以最终照明效果为目标，对立面构造方式进行分析。利用LED小巧的尺寸将灯具与建筑构件结合为一体。可以选择将半透明材料作为光的承载体，也可以利用建筑构件反射光线，或者直接将灯具作为表现元素形成媒体立面。大致上LED建筑外立面建筑化照明的构造方式可分为l立面材料嵌入方式，2立面材料投光方式，3双层表皮内透方式，4表现支撑构件的方式等。另外，LED照明的建筑化应用也要求照明设计师更早地介入到工程项目中，并配合建筑师共同实现高品质的建筑设计和照明设计。对于大量应用标准预制构件进行建造的建筑来说，将景观照明与构件结合在一起，预先在工厂制作，在现场仅需简单的组装对这类建筑来说将会更精确、快速地完成建设。这也是未来LED建筑化照明方式研究一个重要方面。

参考文献：

[1]肖辉.夜景照明的术语和定义[M].照明工程学报，2013 （15）：55-59.

[2]范西，城市照明设计[M].辽宁科学技术出版社，2013.