LED用于大空间一般照明的可行性及其案例

葛松

摘要：随着LED技术的发展，LED灯具光效接近甚至超过传统金卤灯，因其体积小巧，使得灯具精准配光成为可能。半导体固态发光原理，使LED灯具具有天然的调控优势。大空间照明作业功能复杂，对灯具及照明手法要求较高，本文以烟台蓬莱国际机场为例介绍了LED在大空间一般照明中的照明手法及实际实施效果。

关键词：LED；大空间；一般照明；蓬莱机场

中图分类号：TM923.34文献标识码：A文章编号：1674-3024（2016）13-05-02

前言

随着我国经济建设的快速发展，人们对于时效性的要求越来越高，便捷快速的交通运输方式受到人们的青睐，特别是航空运输在人们生活中扮演着越来越重要的角色，航空业已成为各个城市发展的重要途径，空港建筑也成为展示形象的重要窗口之一。照明作为建筑中一个重要的组成部分，其关乎建筑美化、人体安全，对提升整个机场的形象有着至关重要的作用，并受到极大的关注。

1.大空间照明

1.1大空间

大空间一般指建筑物中空间和面积都特别大的建筑，主要用于综合服务以及公共人群的聚集、流通，如机场航站楼、火车站售票大厅及候车室等。大空间建筑通常用于售票，安检，候机（车）等多种功能，各功能区对照明的要求不同，照明要根据不同的区域，不同的功能进行设计，为不同区域的旅客和工作人员提供良好的视觉环境。这就要求照明设计者选择合适的照明灯具，合理的照明方式，准确控制好各项照明指标（包括照度、亮度、眩光、显色性等参数）使其真正满足人对照明功能的需求。同时大空间建筑一般作为机场或车站的形象区域，照明除满足基本功能外还应与建筑环境，室内设计完美的结合起来，并应用各种照明手段充分表现建筑内部空间和外部形象，以突出建筑环境的特点。因此大空间的照明一直是照明设计界的难题。

1.2大空间照明设计方法

通常大空间照明设计解决方案主要包括以下几种：

（1）直接照明

直接照明无疑是最高效的照明方式，但同时也是安装最困难的方式。采用直接照明方式时，对灯具的布置方式和美观度都有讲究，一般要求灯具外观与建筑风格协调，并且需要仔细考虑配光，选择灯具，以防止眩光。同时应充分考虑与其他专业设备的协调，尽可能借用其他专业设备的检修马道安装灯具。

（2）间接照明

间接照明一般采用大功率投光灯，从下部上射打亮天棚或者其他结构装饰物，利用建筑结构来反射照明。间接照明灯具较易隐藏，且安装高度较低，可有效解决大空间照明灯具安装维护问题，同时由于照明灯具安装在顶棚下部，且光线为上射光，不会产生眩光。不仅如此，间接照明能够更好地表达建筑内部空间，利于创造比较好的照明环境氛围和视觉效果。间接照明的缺点是照明效率低，这当然取决于反射材料的反射率和照明方案的合理性。

（3）直接照明与间接照明相结合的照明方式

即利用间接照明来表现建筑形态，用直接照明来补充及满足功能性照明的需求。目前新建的大空间照明多采用直接照明与间接照明相结合的方式，并通常以间接照明为主，辅以一定的直接照明。

1.3大空间照明现状

国内机场大空间照明系统基本停留在传统照明技术手段。上海虹桥机场T2航站楼采用直接照明的方法，室内大空间的照明均采用传统的金卤光源灯具和荧光灯管，大部分的视角眩光严重，地面反光。新建成不久的深圳宝安国际机场T3航站楼大空间采用直接照明结合局部重点照明（在值机岛，安检柜台等区域）的方式，将直接照射型灯具安装于大空间吊顶马道。根据建筑物内各区域划分为若干控制分区，每个分区内照明控制有五种状态可供选择全开，50%开，25%开，应急照明，全关。大空间照明光源选用4000K金卤灯，平均寿命不低于10000h。上海浦东国际机场二期航站楼大空间采用以间接照明为主，间接，直接相结合的照明方式，照明灯具以1000W和400W非对称配光金卤灯为主，同样采用回路控制各功能分区。总之目前国内机场的照明手法与节能控制仍然以传统灯具为主，限于传统灯具的特性，多以开关回路的方式实现节能控制，当执行节能操作时，同时也降低了照明的质量，照度均匀度及空间表现都会大打折扣。

2.LED技术及LED灯具

LED是继气体放电灯后新一代的照明光源，LED是一种固态半导体发光器件，具有出光效率高，工作寿命长，光衰速度慢，显色性能佳，色温丰富，色彩纯厚，无有害射线，工作电压低，调控容易，体积小巧，耐震性能好，开关时间短，材料环保等显著特点。由于LED的特性使得LED照明产品应用端在二次光学设计、照明系统控制以及照明场景灯具配置等方面有了更为广阔的发挥空间。科锐2014年研发报告显示，在相关色温51 50K和350mA驱动电流条件下，实测得到LED光效为3031m/W，已经远高于传统灯，其量产大功率LED光效也已达到1561m/W，也已超过金卤灯。并且LED能够提供从暖白到冷白，全色段的白光，且能够发出各波长的单色光，色彩纯正，为通用照明、景观亮化、舞台设计提供了丰富的选择。

3.LED灯具在大空间一般照明的可行性

目前用作大空间主照明的多为金卤灯，LED能否应用在大空间一般照明，即LED能否替代金卤灯满足照明需求。主要考量点无非是光通量、体量、配光、显色指数、光色等几个方面。首先是光通量，常用的金卤灯以150W，250W，400W，1000W为主，对应的灯具光通量，光通量约10klm，20klm，30kIm，70klm。LED灯具主流光效约1001m/W，无数实际灯具的例子表明LED替换400W以下金卤灯光通替换完全没有问题，而作为间接照明主力的1000W金卤泛光灯，LED单灯尚无法在有限的体量内达到一对一替换，但由于该灯的应用方式为大空间反射照明，票岛、廊柱等非视野范围内的空间充足，同时在设计灯具时注意灯体颜色与建筑物颜色一致，通过多灯组合的方式完全可以实现1000W金卤灯的替换。

非对称泛光照明的最大相对光强约950cd/kIm，非对称LED配光相对光强为849cd/kIm，两者基本相当，LED完全可以对金卤发光灯进行替换。金卤灯显色指数一般为80左右，用于室内的LED均可以轻易达到显色指数80以上，若有其他特殊要求，显指甚至可达90以上；金卤灯光色一般稳定在4200K左右，不同厂家可能会有所差别，做其他色温相对困难。而LED全色段均可以轻易做到，使得照明设计师在表现手法上更加得心应手。

4.烟台蓬莱国际机场案例分析

4.1项目概况

烟台蓬莱国际机场（原烟台潮水国际机场英文：YANTAIPENGLAI INTERNATIONAL AIRPORT）是一座正在建设的国际机场，新机场选址位于山东省烟台市蓬莱市潮水镇刘家庄附近，距烟台市中心约43公里，规划项目总投资40亿元，于2009年开工。建成后，飞行区等级将达到4E（除空客A380不能降落），航站楼10万平方米，满足年旅客吞吐量1000-1200万人次需要，预计2014年底建成通航。

蓬莱机场项目8m出发层属于典型的大空间照明区域，该区域集票岛、安检、候机功能为一体，分为A，B，C三区，总面积约30000平方米。整个天花为流线形结构，空间高度中部（B区）高，两侧（A区和C区）渐低。B区空间高达18.8m，A、C区空间平均高度为8m

4.2照明解决方案

蓬莱机场8m出发层采用间接照明与直接照明相结合的方式。A、C区大空间，主要用作候机空间，平均高度在8米左右，在建筑外沿直径650mm圆形钢柱和160mm宽的U型槽钢上安装LED照明装置，发光面朝上，IV类配光，将白色天花均匀照亮，通过天花反射给地面提供照度；U型槽钢上的LED灯具，充分体现LED体积小巧，灯具形式灵活的特点，LED灯具通过定制，与槽钢完美结合，嵌入到钢槽里，与建筑融为一体，而传统金卤灯几乎无法做到：采光天窗两侧安装下照式LED线形灯具，灯具安装于格栅天花上侧，光通过格栅投射地面。结合格栅的防眩作用，只有在小范围特定视角才能看到发光面，从而达到很好的整体防眩效果：通过模拟计算地面照度高达100LX，均匀度高达0.5以上，完全满足各功能区域的照度要求。

B区大空间，主要用作票岛和安检，平均高度在18米左右，在建筑外沿圆形钢柱，U型糟钢上，票岛上方，商业区两侧，大空间中间四个1100mm直径的钢柱上安装LED照明装置，发光面均朝上，lV配光，将白色天花均匀照亮，通过天花反射给地面提供照度：四条采光天窗两侧安装下照式LED线形灯具，通过天花格栅直接照明，如图二所示。

钢柱和U型糟钢上的照明装置，总功率分别为700W和340W，光通量分别为600001m和230001m，安装间距为9米。中部四个钢柱上的照明装置功率为1800W，光通量为1680001m。LED线形灯具功率为45W，光通量为32001m，安装间距为1.2米。通过模拟计算地面照度高达150LX，均匀度高达0.68以上，完全满足各功能区域的需求。

同时整个8m出发层所使用的LED灯具，均采用Dali控制，通过飞利浦BA系统对该空间所有灯具进行调光控制，根据季节、天气、客流、航班等因素进行节能控制，在实际运营中给机场管理带来更多操控的可能。

5.总结

LED作为一种新型的照明技术，其综合技术优势已经完全超过传统光源的任何一种，越来越多的一般照明工程项目选用LED灯具，但在有些场所，如机场航站楼，体育场馆等大空间场所人们对于LED应用还是比较谨慎，烟台蓬莱国际机场是一次有益的尝试，其成功实施对于LED灯具在大空间照明中的应用将起到重要的示范作用。