建筑照明设计中LED 光源的运用分析

梁 博

商丘职业技术学院 机电工程学院，河南 商丘 476100

0 引言

当前的建筑照明普遍采用LED 光源，这是新时期的一种绿色照明技术。但在运用的过程中，需结合建筑具体情况开展设计，保证LED 的照明效果与建筑相匹配。

1 LED 光源的照明原理

LED 光源照明是发光二极管借助相应的发光材料、固体半导体芯片进行照明，对两端施加正向电压，半导体内部载流子在电压作用下形成全面复合，将材料内部过剩能量全面释放，促进光子顺利发射各种可见光。发光二极管主要包括主系统、电极及PN 结芯片等部分，对应晶片发光体整体面积约0.25 mm2，当前国际社会中的大晶片LED 面积为1.016 mm2。整体发光过程可以分为正向偏压下注入载流子、光能传输及复合辐射三部分。微型半导体晶片在洁净环氧树脂等物质内被顺利封装，在电子流经对应晶片物体后，携带负电的电子进一步转移至携带正电的对应空穴区域中，使正负电子出现复合现象，空穴和电子同时形成光子。随着空穴和电子之间能量空隙持续扩大，所形成光子能量相继提升。光子能量和光色彩对应，在可见光对应频谱范围中，携带能量最多的是紫色光和蓝色光，携带能量较少的是红色光和桔色光，因为所用材料存在差异，对应带隙各不相同，LED 会散发出多种色彩的光线。

2 LED 光源的类型及特征

2.1 LED 光源的类型

LED 光源根据相应的发光原理，分成场致发光光源、热辐射发光源及气体放电光源三种。其中，在具体实践中应用较频繁的是气体放电光源；场致发光光源充分利用各种新型能源，可以进一步分为本征场致、注入式发光等形式。LED 材料有多种类型，发光材料有砷化镓、砷铝镓及有磷化镓等。按照不同光源色彩划分，LED 光源可分为红光、黄光及绿光等LED 光源；按照不同功率划分，LED 光源可分为小功率、中等功率及大功率三种形式的LED 光源[1]。

2.2 LED 光源的特征

（1）LED 光源拥有较高亮度，以固定冷光源为主，实际应用中辐射范围有限。

（2）LED 光源拥有较佳美感，全面应用于各种建筑装饰领域，能够帮助设计人员扩展创作空间，发挥良好装饰功能，提升建筑美观性。

（3）LED 光源具有较强可控性，主要体现在色彩调节方面，能够随时调整光源色彩。合理改变化学设计方法，能够得到不同色光的LED 光源。

（4）LED 光源有较长的应用寿命和较高的处理效率。尽管对应单一光谱的LED 光源的发光效率较低，但借助先进技术能够使各种光谱全面汇集于相同频段内，提升LED 光源的发光效率。LED 光源的整体发光效率在80%～90%，超过白炽灯的发光效率。

3 LED 光源的优势

3.1 传统照明光源的不足

建筑工程中应用的传统照明光源主要有下列问题：

（1）光源利用率低，光源来源狭窄，无法发挥应有的照明效果；

（2）产品使用寿命有限，增加后期维修成本，资源严重损耗；

（3）照明产品设计形式十分古板，人文性和艺术性不足；

（4）所用材料容易导致严重环境污染，还会形成光污染。

3.2 LED 光源的运用优势

3.2.1 光源柔和

LED 照明技术的持续创新提升了LED 光源的整体发光均匀性，同时发射光相对柔和。和传统照明光源相比，LED 光源能够为建筑装饰提供全新思路。

3.2.2 体积较小

LED 光源体积较小，能够进行灵活组合与安装，将LED 光源融入建筑照明系统，应用LED 光源可以美化室内空间，赋予室内环境强烈的艺术感和人文气息，还可以为部分建筑装修造型设计提供多种思路，为照明技术应用提供更多发展空间。

3.2.3 环保安全

LED 光源主要利用各种无毒、无污染材料生产，可以减少环境污染，实现二次回收。同时LED 光源属于冷光源，不含红外线和紫外线，提升了使用安全性。

3.2.4 结实耐用

LED 光源材料坚固耐用，不会轻易损伤。

3.2.5 使用寿命长

正常电压下，LED 光源应用寿命更长，后续应用中无须投入过多成本，可以节约资金[2]。

4 LED 光源在建筑照明设计中的实际运用

4.1 LED 光源在建筑照明设计中的运用意义

LED 光源在当前发展背景下呈现出一种人文化特征，围绕居民现实生活需求不断创新。LED 光源设计需要合理设计光源亮度，确保拥有较高视觉效果，帮助人们减少用眼疲劳。借助LED 光源还可以塑造合适的光环境，满足人们各项发展需求。设计室内光源时，可以选择点式隐藏模式，将灯具设置于墙壁和天花板中，借助灯光及色彩反射美化室内环境，营造更加舒适、温馨的空间环境；可以借助不同光线和光源色彩优化整个室内环境布局，提升室内空间的人文气息和艺术美感，促进建筑结构和LED 光源充分融合，体现室内装饰美感[3]。

4.2 LED 光源在建筑照明设计中的具体运用

4.2.1 LED 光源的隐藏设计

在建筑照明设计中，常常会对LED 光源进行隐藏设计。许多LED 光源体积颇小，设计师经常会采用组合型设计方法，将一些LED 光源紧密连接，这也使得LED 光源的运用更为灵活。例如，建筑中存在一些狭小空间，大的照明光源不仅占用空间，还会影响美感，为了满足投光需求，会采用LED 光源的隐藏设计方法。

LED 光源的隐藏设计方法主要包含三种。一是带式隐藏设计。这种隐藏设计的LED 光源通常会设置为条形，一般会嵌入建筑顶部周围的灯槽中，让单独的LED 光源成列状组合，再进行电路的科学串联。使用时，会产生从上至下的光源，还可能产生绚丽光带。二是点式隐藏设计。主要是指将小型LED 光源单个安装，嵌入隐藏设计的合适灯槽中，根据建筑实际布局来分散设置多个LED 光源，以此满照明要求并提升功率。三是面式隐藏设计。面式LED 光源隐藏设计是建筑照明设计中比较常见的类型，是指将一部分地板面、墙面或天棚面作为发光照射面，利用内沿嵌入或支架安装线性的LED 发光条，达到预期的光源照射效果，LED 未发光时不会抢占视线，具有隐藏效果。

4.2.2 LED 光源与建筑的结合设计

在建筑设计中，常会运用LED 光源和建筑结合的设计形式，具体是充分利用建筑内部空间或可利用部分，合理设置LED 光源，保证光源和建筑环境之间的协调，让建筑和照明光源完美融合，二者相辅相成，打造出理想的建筑环境状态。在将LED 光源与建筑进行有效结合运用的过程中，应当采用现代化科技，具体可围绕以下两点进行设计。一方面，根据当前的LED 光源应用情况，圆形设计较多。因此在与建筑结合运用时，可以将圆形作为排列方式，再用一些具有设计感的外壳来包装，带给人特殊的欣赏效果和视觉造型体验。另一方面，在建筑中运用LED 光源时，可以让光源与各项建筑构件充分结合。LED 光源本身就具有装饰性，因而可以将光源装进一些透明的、中空的管线中，制成发光带或条状发光物。建筑构件，尤其是立面部分可以安装这些发光带，采用内嵌或外沿形式，促进建筑的立面与具有发光特性的LED 照明结构进行一体化组合；也可将LED 光源制成小发光盒，作为建筑构件的装饰，同时能够提供照明光源[4]。

（1）室内照明的LED 光源设计。室内照明设计为建筑照明设计的重要内容，在进行室内LED 光源设计的过程中，应当遵循着以下基本原则。①考虑适应性及可见度，明确室内布局及面积，计算亮度和照度的实际需求值，避免设计的LED 光源产生眩光或闪烁的问题，在保证光源满足需求的情况下，确保环境舒适感，而不是一味地追求更亮、更多。②考虑到室内设计的艺术感，需要充分了解室内可用空间，科学设计灯具的造型、光源位置及照明方式等，将艺术美感的需求放在重要位置。③充分考虑室内用户的实际使用感受，让照明光源设计与环境之间具有协调性，利用照明效果打造舒适氛围。例如，在民用建筑中设计普通家庭空间的LED 光源照明效果时，应当以营造温馨柔和的氛围为主题；若是建筑用作娱乐场所，可设计耀眼炫目的氛围主题，体现出LED 光源设计的灵活性、适应性强的特征。

（2）室外照明的LED 光源设计。室外照明的实际需求具体来说包括感官信息需求、基本功能需求、审美文化需求三点。建筑室外照明包括功能照明、安全照明及景观照明等不同形式，照明光源可以给人带来视觉上的帮助和精神上的安慰。以建筑室外道路照明设计为例，应当符合三项基本要求：①确保人在室外道路行走时能够发现障碍物，同时能够借助照明光源清晰辨认行进方向，保障人员夜间出行安全；②保障夜间行驶车辆的安全；③对室外的夜间环境有着一定改善效果，提供照明所需，降低夜间事故的发生概率，让照明光源美化环境，但不能产生光污染。在具体进行道路LED 光源设计时，应当结合夜间车流量密度、道路级别及交通控制水平等因素，合理选择光源类型并科学布置光源；在夜景照明的LED 光源设计中，应当充分考虑城市规划，从城市建设的现实意义出发，对建筑表面进行光源设计，或是距离建筑一段距离使用LED 投光灯，提升夜景的照明效果[5]。

4.3 LED 光源在建筑照明设计中运用的注意事项

4.3.1 不可盲目借鉴设计

在设计LED 光源时，需要体现出节能性、环保性、经济性及艺术性，但这些都需结合实际情况来考虑。当前的许多建筑照明设计师为了追求节能或艺术特征，出现了盲目推崇LED 光源的情况。例如，设计人员盲目增加建筑室内外的LED 元素，导致实际设计缺乏独特性，也没有很好地体现出LED 光源的优势，甚至没有发挥出基本的照明效果，导致环境的视力舒适性下降。因此，在建筑照明设计中运用LED 光源时一定要考虑实际情况。

4.3.2 充分考虑LED 光源的质量

在现代社会中，运用LED 光源开展建筑照明设计已经十分常见，LED 光源的出现也给建筑照明的发展带来了很大帮助。目前LED 光源的设计越来越多，市场上也出现了越来越多的LED 照明产品，但是产品的质量参差不齐。若在设计中只考虑照明效果，不考虑质量，可能导致LED 光源使用寿命较短，增加替换成本。同时，建筑照明的设计也要重点关注LED 光源与建筑结构、建筑材质及建筑外观等方面的搭配效果，还要考虑当地的环境、气候是否会对LED 光源造成损害，兼顾设计效果与产品质量。

4.3.3 重视LED 光源的各项参数

从目前国内市场来看，大部分LED 光源的显色指数不高。冷色调的LED 光源显色指数大多在70 左右，暖色调的LED 光源显色指数普遍在85 左右，和国外的LED 光源的显色指数相比还存在较大差距。在节能方面，国内LED 光源的功率若是在5 W 以上，其功率因数都为0.7，较国外偏低，节能效果较差。对此，应当尽可能通过设计来弥补产品缺陷。此外，当前的建筑材料种类越来越多，许多新型材料的立面特性十分复杂，增加了LED 光源的设计难度。因此，在设计的过程中，也要考虑建筑的材料特征。

5 结论

综上所述，建筑照明设计中LED 光源的运用已经十分广泛，在实际设计运用时，需了解LED 光源的类型、特点、优势、产品情况等。由文章分析结果可知，LED 光源在建筑照明设计中的具体运用包括LED 照明装置隐藏设计、LED 光源与建筑的结合设计、室内照明中的LED 光源设计、室外照明中的LED 光源设计等。在使用LED 光源时，一定要重视LED 的质量和显色指数，不可盲目照搬已有设计成果，要结合建筑实际设计LED 光源，以此提高建筑的美感和居住的舒适感。