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地下车库LED智能照明的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-06-27  来源:中国建筑电气网  作者:邴树奎

1 前言

LED在室内照明工程中的应用已快速走来,室内照明涉及的面很宽,应用的照明产品种类繁多,究竟LED产品目前适合在什么场合应用,应该开发什么类型产品,应该引起设计者和企业制造商高度重视。近几年,一些企业对LED光源,灯具制造和照明工程应用还不完全了解,盲目上项目,产品定位不准确,导致一些不应有的损失,甚至企业倒闭。室内照明基本是功能性照明,建筑构造复杂,产品技术性能要求高,产品的性价比要求高。灯具的设计和安装不仅要符合相关设计标准的要求,还要符合工程建设相关规范的要求。灯具制造如果偏离了相关标准和规范的要求,不仅给企业带来信誉上的不良影响,物质上的损失也是巨大的。现阶段LED照明离不开可控性,采用智能控制的照明产品才有较高的性价比,才有生命力,才能实现真正意义上的节能,切实体现出LED光源的优点和特点。

目前,很多企业开发生产的替代T5、T8直管荧光灯和一体化球泡灯产品,只是临时替代产品,适应已有光源的接口,性价比并不是很高,不是LED产品的发展方向。LED照明产品应该有自己的特点,外观造型要有艺术感,接口要方便,功能要创新,控制要智能,灯体结构要标准化、模块化。只有创新才有发展,要突破传统光源灯具的模式,要做中国创造的产品,走创新发展之路。

在室内照明方面,LED灯具用在什么地方,应该用什么类型的灯具,采用什么类型的控制方式,是进行室内照明工程设计基础。要根据LED调光、调色温、控制反应快的特点、优点开发适合室内应用的照明产品,才能有创新,才能有较高的性价比,才能满足照明功能的要求,才能真正实现照明节能,实现按需照明的理念。

照明节能主要由五个方面构成:一是节能设计;二是采用高效光源;三是采用高效灯具;四是采用有效的照明控制系统;五是完善的运行管理;五个方面缺一不可。LED光源作为光效发展最快的光源,是继白炽灯气体放电灯之后新兴的固态光源。由于其体积小、功效高、色彩丰富、灯具造型容易、无频闪、启动快、控制方便等诸多优点,在目前的照明工程中得到广泛应用,特别是近几年室外的夜景景观照明,起到了其他光源不可替代的作用。由于LED光源具有可控性强的优点,更适合在地下车库24小时的照明应用。

2 地下车库的照明现状

现代城市的发展,造就了数以万计的地下车库,目前地下车库照明主要存在以下几个问题。

(1)车库照明功能。地下车库的照明工程设计主要依据是《建筑照明设计标准》GB 50034-2004,该标准规定地面照度为75lx.根据实际使用的情况,75lx的照度标准有些偏高,因为地下车库人员活动需要的是局部照明,对照明的均匀度要求并不高,建议照度标准修定为50lx较为合适,可以满足车库照明的要求。

(2)灯具应用状况。目前车库的照明光源基本是采用T8或T5直管荧光灯,灯具大致分为盒式灯具和防尘型灯具两类。安装采用照明母线方式、吸顶方式和吊链方式等。控制方式基本采用集中人工控制,由值班员在值班操作控制。由于地下车库需要24小时照明,车库照明处于长明灯状态,光源的损耗率非常高,需经常更换灯管,维护工作量大,维护费用高。有些车库为了节电,只装一半的灯管,有些管理不到位的车库,灯管无人更换,几乎处于黑暗状态。

(3)不同类型建筑的车库使用情况。商业及医疗建筑等地下车库车辆的流动频率较高,平均约2小时流动换位一次,但是非工作时间几乎没有车辆流动,照明灯具依然处于常亮状态;交通建筑如机场、火车站等车库午夜期间也很少有车辆流动;办公、写字楼和居住小区等车辆的流动频率较低,早晚上下班是高峰期,其余时间几乎很少有车辆和人员流动,照明灯仍然处于长明状态,照明用电浪费非常严重。

3 地下车库的照明设计与节能

3.1 合理布置灯位

新车库设计。光源宜采用LED光源,行车道灯具宜采用光效大于80lm,约15W LED光源加智能控制方式,色温约为4000~4500K.库内行车主道,应均匀布置灯具,灯具间距约7m(根据灯具配光和地面材料的反射率而确定),由于地下车库的层高较低,灯具的光源功率不宜选的过大,配光角度不宜过小,尽量提高照明的均匀度。

每个车位上方布置一盏灯具,方便驻车时使用,灯具宜采用光效大于80lm,约10W的LED光源加智能控制方式。车辆出入口处,灯具布置间距可以小一些,照度适当提高,在视觉上有一个明暗适应过程。车辆出入口露天处的灯具采用墙面嵌入安装投射光方式的灯具,灯具的防护等级应达到IP55以上,防止雨水浸入,安装高度一般约距离地面30cm,灯光投射地面,不能产生较大眩光,从而影响驾驶。

已有车库改造。已有车库照明节能改造,采用LED智能控制灯具,光源约15W,更换灯具前一定要通过现场实际调查,摸清原有线路的敷设方式和灯具的安装方式,选择合适的替代灯具,改造项目选择单灯单控方式比较简单,配电线路一般不用改造。保留原有灯具,更换智能灯管,只需要改接灯具内部接线。

在室外停车楼,由于白天无需开灯,LED智能车库灯要增加亮度自动控制功能,当库内亮度低于规定值时,照明灯具才能开启。

3.2 光源

车库照明灯具光源应选用LED光源,也是LED光源最理想的应用场所,一是便于控制,二是节能,三是充分发挥LED光源的应用长处,四是提高LED灯具应用的性价比,与T5、T8直管荧光灯相比,投资的回收周期一般为一年。

众所周知,发光二极管(LED—Light Emitting Diode)白光理论光效300lm/W以上,理论寿命10万小时以上,由于制造和应用等不合理,其使用寿命远未达到理想值,其产业远未进入成熟期,无论是在芯片的封装还是在灯具的制造上,都有很大的创新和发展空间,而且近几年在政府的支持和推动下,发展的速度非常快,光源的价格降低较快,为LED应用创造很好的条件。

车库照明目前用智能LED灯代替T5、T8荧光灯管是比较合适的。因为LED光源有很强的可控性,功率可变性,采用智能控制,性价比很高,光效已略高于直管荧光灯,不但节电效果显著,而且使用寿命长,维护费用有效降低,虽然初次安装费用高,但是,大约一年的时间即可回收成本。

3.3 照明灯具

由于LED是固态光源,具有体积小、响应快,可以模块组合,功率大小可以随意调整,直流电源驱动的特点,为灯具制造带来极大的方便。可以根据需要制作成各种功能的照明型灯具,也可以根据艺术照明的需要制作成艺术品灯具,使灯具的制造随心所欲。

地下车库智能LED灯是根据车库的特点,制造与其相适应的灯具。地下车库LED灯一定要与控制结合在一起,才能发挥LED光源的特长,要采用模块化设计,电源控制模块与LED光源模块要采用接插件方式连接,便于维护更换。灯具的外形应创新,不能和传统光源的灯具一样,LED灯具要有艺术造型,由于其长期处于低亮度状态,一般不需要散热处理,要降低材料的消耗,节材也是节能的一部分。

地下车库为常年不间断照明场合,多数时间为无人、无车状态,电能浪费大,光源损耗率高。LED灯可控性的特点是LED在地下车库应用的最佳光源的选择。目前,应用在车库照明的传感器基本上分为两种类型,一种是红外传感器,价格较低,缺点是红外传感器由于受层高和辐射角度的限制有一定的探测盲区。另一种是雷达传感器,可以克服探测角度盲区的缺点,价格要略高一点,两种传感器分别与LED照明灯组合在一起,可有效实现地下车库的照明节能。当有人有车在灯周围活动时,LED照明灯呈满功率运行,满足照明的需要,当无人无车时,灯光处于休眠状态,保持3W左右的低功率照明,维持在安全照明所需的最低照度,实现照明节电。LED智能灯与直管荧光灯相比,其节电率可达85%以上。图1、图2是智能控制LED灯在车库照明应用实景照片。表1是地下车库LED智能灯与直管荧光灯技术经济对比。

从表1可见,采用智能LED灯,每年的节电效果是相当可观的,也可以节约很多物业管理的电费开支和减少维护工作量。图3是带智能控制的LED车库灯,图4是带雷达控制的智能LED车库灯。

3.4 控制方式

红外传感器控制方式。红外传感器用于控制照明灯具的点灭已有很长的历史。最初,起始于室内楼梯灯、楼道灯等的自动点灭控制,由于光源多数是白炽灯,控制还比较方便,但是,也有采用紧凑型荧光灯的,使光源的寿命大为减少,频闪现象也比较严重。随着白炽灯的逐步淘汰,和LED光源的普及应用,为红外传感器的应用带来极广的范围,照明控制的成本逐渐降低,性价比不断得到提高,节能效果更明显。

红外传感器是靠人体发射的红外线工作的。人体发射的红外线,通过菲涅尔滤光透镜增强后聚集到热释电元件上,当人体活动时红外辐射的发射位置发生变化,该元件就会失去电平衡,转换成电信号,即热电转换。人体的正常温度大约为36°,放射出的远红外线峰值是9.4μm.通过检测人体表面温度与环境温度之差的变化,产生的电信号,判断是否有人活动而输出信号。红外线传感器的种类很多,应用也比较广泛,传感器元件的性能和透镜的设计也有很多类型,一般分为大面积型和小面积型。近年来,开发了微型传感器装设在照明灯具内,如车库灯系列、楼梯灯系列、宾馆客房照明灯系列等。

红外线传感器由于价格较低,一般不需要调整,得到广泛应用。在灯具设计时应掌握其特点和使用环境,正确地应用传感器,努力降低灯具制造成本是非常重要的。

雷达传感器控制方式。雷达(微波)传感器的应用案例是很多的,历史也很悠久,早期,广泛应用在军事、航运、汽车、物位测量、生命探测等领域,产品性能稳定可靠。雷达的作用距离与脉冲宽度和波束垂直宽度有关,如脉冲宽度为0.01微秒,距离的分辩力约为25m.雷达是通过发射电磁波和回波,对目标进行探测和测定目标信息的设备。根据这个特点,开发了微型传感器与灯具组合在一起,实现对灯具的控制,达到方便使用和节能的目的。表2是灯具控制系统中常用的红外传感器和雷达(超声波)传感器性能比较,而工程设计时可根据其特点,选择合适的控制方式。

3.5 控制系统

控制系统分为单灯单控的独立控制方式和综合系统控制方式两种。单灯单控的独立控制方式是将传感器与光源组合装在一个灯具内,当传感器感应到移动信号后灯全部点亮;当信号消失后,经过约1min延时后,照明灯具维持在低功率照明状态。这种方式布线简单,安装、维护方便,也适合已有车库的照明节能改造。

综合控制系统智能化程度较高,该系统不仅包含灯具智能控制,而且还包括车位检测,提供车位空位的数量和驻车地点,进场、出场车辆统计,监控录像等一些功能,也可以增加消防和应急疏散功能。车库照明器具引入智能控制系统,其主要作用为:

①能源被充分有效利用,能源的效率提高,节能效果显著。主要做法有两种方式,一是在行车和驻车时,在需要照明的范围内灯光处于高亮状态,满足车辆、行人的照明需求。当行人车辆离开后,延时1分钟左右,灯光处于低亮休眠状态,达到节能控制的目的。二是行车道无车无人时照明灯处于低亮休眠状态,有车有人时照明灯处于高亮状态。驻车位灯无车辆和人员移动时处于关掉状态,有车有人时处于高亮状态,真正实现按需照明,节能效果更显著。

②提高舒适性,进行调光控制,可以方便地实现人性化要求。

③延长光源的使用寿命。LED光源由于长期处于低亮状态,温升较慢,温度较低,有利于延长LED光源的使用寿命。

④降低LED灯具造价和金属材料的用量。由于LED光源高亮时间较短,一般不需要特殊散热处理,降低散热金属材料的用量,减小灯具体量和制造成本,节材也是节能。

⑤降低维护费用,提高照明质量。由于不需要经常更换灯管,节约了大量人工费和灯管更换费用,保障照明灯具的完好状态,提高了照明质量。

4 灯具制造及工程安装中存在的问题

关于LED灯具制造存在的问题。由于生产LED灯具的企业很多是新型企业,多数没有生产灯具的经验,生产的灯具不同程度存在一些问题,主要有以下几个方面。

(1)GB 50303—2002《建筑电气工程施工质量验收规范》19.1.1规定:“灯具重量大于3kg时,固定在螺栓或预埋吊钩上”。大于0.5kg的灯具采用吊链安装。很多重量大于3kg灯具没有固定螺栓和安装吊件的条件,给灯具安装带来很多不便。

(2)外引导线的截面偏小,不符合GB 50303—2002《建筑电气工程施工质量验收规范》19.2.1条的规定,19.2.1条规定灯具的外引线,室内民用建筑为铜线0.5mm2,室内工业建筑为铜线1.0mm2.华北地区标准图集09BD6《照明装置》中规定,灯具内导线大于0.5mm2,灯具外导线为大于1.5mm2.主要考虑导线机械强度和与工程配线连接的问题。

(3)灯具外形与传统灯具区别不大,不美观,没有创新,没有体现LED的特点。

(4)部分产品控制电源的可靠性不高,互换性不强,产品不稳定,质量不佳,整体维护不方便,光源和控制电源那一部分损坏都要整体更换等问题,不仅影响整体使用寿命而且浪费大量的资源。

(5)车库照明是功能性照明,有些LED车库灯,存在着配光不合理,眩光较大的问题。

(6)安全保护接地不符合国家有关规范的要求,车库灯为一类灯具,金属外壳缺少PE线接线端口。

5 结束语

综上所述,LED在车库照明中有其广泛的应用范围和发展空间,有其巨大的商业和节能潜力,随着LED技术的进步,性价比的提高,实际应用经验的总结,LED照明应用将快速步入商业化、系列化、规模化、标准化的轨道。

LED照明应用和照明节电工作是一个综合性的问题,需要多方面的支持与关注,认真总结正反两方面的经验,正确应用LED照明,对这一新兴产业给予鼓励、支持、扶植和推广,对推进我国LED照明产业的健康发展,对缓解国家目前电力供应的紧张状况,节约经费开支,实现低碳经济,节能减排,都具有其实际的意义。

参考文献
      北京照明学会设计专业委员会编.照明设计手册

 
 
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