建筑照明与LED灯的低温照明.doc

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建筑照明照明就是利用各种光源照亮工作和生活场所或个别物体的措施。利用太阳和天空光的称“天然采光”；利用人工光源的称“人工照明”。照明的首要目的是创造良好的可见度和舒适愉快的环境。建筑照明设计就是照明工程师运用与相关的照明知识，设计相应的照明系统，使得建筑物获得特定环境所需要的光源。建筑照明主要分为公共建筑照明、民用建筑照明、工业建筑照明等。根据国际照明组织所制定的标准，现今人们用于衡量一个照明系统质量的主要参考数据主要有：光照度、光照度均匀度、显示指数、眩光限制、光源颜色和反射比。设计一个建筑照明系统主要有一下原则：1、应该选用与建筑相应的照明，比如图书馆和一般的生产车间所选用的照明的显色指数要求就不一样。2、要求做到高效节能，这个要求做到以下三点：第一：充分利用天然光。天然光是无偿的，在一定意义上是无限的。但是我们国家天然采光的设计和研究比较落后，与国外同期发展水平相比有不小的差距。第二：使用能效比较高的光源和灯具。光源发展至今有三代：第一代是白炽灯。白炽灯使用寿命短，光效低，但价格便宜、显色性能好。第二代是气体放电灯，包括荧光灯、低压钠灯、荧光高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯、陶瓷金属卤化物灯等。其中荧光灯是当前用量最大的气体放电光源。它具有结构简单、光效高、发光柔和、寿命长等优点。第三代是固态光源，主要产品是LED和OLED。第三，照明设计要遵守标准规范，设计师要有节能意识。3、照明系统要安全稳定。确保在突发状况下提供应急照明。例如：对工作场所下列情况应设置应急照明：1）正常照明因故障熄灭后，需确保正常工作或活动继续进行的场所，应设置备用照明；2）正常照明因故障熄灭后，需确保处于潜在危险之中的人员安全的场所，应设置安全照明；3）正常照明因故障熄灭后，需确保人员安全疏散的出口和通道，应设置疏散照明。关于《建筑照明设计标准》（内容见附件GB+50034—2004《建筑照明设计标准.pdf》）为了使建筑照明标准化和规范化，国家建设部于2004年12月1日发布了《建筑照明设计标准》（以下简称《标准》）。该标准以国际照明组织CIE制定的标准为依据。《标准》是国内照明设计最新的标准。它是我国关于建筑照明最新的标准。《建筑照明设计标准》GB 50034-2004，《标准》主要规定：1.《标准》规定的照度水平有大幅度的提高，一般照明的平均照度标准值提高约为50％～200％。同时《标准》规定采用房间或场所一般照明的照明功率密度(LPD)作为照明节能的评价指标。双管齐下，保证照明总体用电负荷的降低。2.新标准还规定了在一般情况下，设计照度值与照度标准值相比较，可有-10%～+10%的偏差。3.《标准》规定了照度均匀度。一般照明照度均匀度，不宜小于0.7，而作业面邻近周围的照度均匀度不应小于0.5。4.《标准》规定长期工作或停留的房间或场所，照明光源的显色指数不宜小于80。5.《标准》规定了眩光限制，这对降低视觉疲劳、满足视觉舒适感和提高工作效率有重要作用。LED灯于南极南极环境恶劣，气候严寒，温差变化大。为了保证科研工作人员有一个良好的光源环境，对那里的照明有者比一般地区更严格的要求。用于南极照明的灯具应符合低温照明的标准。低温照明是指运用人造光源来照明，环境温度在摄氏5度C以下场所。过去低温照明光源以荧光灯为主，如今LED光源在低温照明上也占有一席之地。而将LED灯运用于低温照明也是现今LED发展的一个热点。相比较传统用于低温照明的灯具，LED应用于低温照明还是具有特殊的优势：一、LED即使在零下40摄氏度的低温环境下，也能达到瞬间启动而且不需要特殊的电路或程序设计。二、LED低温照明系统由于在低温中可维持良好发光效率，并且本身具有光指向性同时在低温环境下发光效率几乎不受影响，甚至有可能好于常温环境三、由于日光灯管用于低温时，会因为灯管内的水银蒸汽压便低而使得发光效率变差，只有部分光线照射出来并且效果不佳，造成被照物照度不均匀，能源浪费。而LED照明系统却随着温度越高发光效率递减，在低温中发光效率良好。四、是LED的光色、色温、演色性都具有可变性，可以依据不同照明要求，选择合适的LED光源，达到不同的效果。五、是LED只需经过LED Driver就能直接供电，让整个变压电路的效率高达90%，具有较大的节能优势。如果要将LED灯用于南极建筑的照明，还要注意一下问题：一、Led灯应用于南极等极地气候的地方，会由于冰雪在灯具表面堆积，受热融化后形成的冰凌，冰凌一旦形成，就会给工作人员带来不便甚至存在安全隐患。研究结果表明：外形结构简单、组织结构紧密、表面防水、疏水性能优异的构件，就不容易发生冰凌凝结。凡是灯具外观圆滑、光洁、平整的;没有冰雪或水积存承载结构的;表面材料具备优异疏水性能的LED灯就不会产生冰凌凝结。二、有于led灯配合太阳能电池作用最佳，但由于南极地区会出现极夜现象，所以太阳能田间受到局限。所以led能源来源要改为其他形式的能，不能完全依赖太阳能。三、冷热冲击的温度变化可能引起LED器件的失效由于LED芯片封装后，属于固态的实心器件，存在着芯片、硅胶(或树脂)、金属支架以及引线之间膨胀系数的失配现象，加上寒冷地区温差较大的冷热冲击的影响，会使硅胶在温度变化的过程中膨胀和收缩加剧，器件内部应力过大，这将导致LED引线键合点位移增大，引线过早疲劳和损坏。同时也会使原本键合状态较差的焊点出现脱焊的可能，而造成焊球和芯片电极脱焊的现象，甚至使LED芯片出现分层脱落的失效现象。一盏大功率LED灯应用的LED器件多达上百颗，通常采用以串联为主的混联组态方式，如果一颗LED发生故障，将会引起多颗LED连带失效，因此应用在寒冷地区的LED灯首先要根据特定使用环境下的灯具温度变化特性，设置合理的超声功率、键合压力、键合时间及键合温度等封装工艺参数，保证每一颗LED器件在低温运行环境下的可靠性。三、LED灯驱动装置在低温运行环境下的可靠性问题。较为突出的表征是低温无法正常启动和长期低温运行环境下的失效率较高现象。主要原因在于，驱动电源在设计阶段的器件选型没有考虑低温工作状态的可靠性，部分关键元器件低温环境下的特性发生变化，造成驱动装置无法低温启动或正常运行，引发故障的具体原因主要有以下几方面：(1)开关管在低温条件下载流子的密度和活性都会降低，过载保护的启动点也会因此降低。(2)电解电容电解液在低温下冻结，失去电容效应(溶液中的离子此时只存在离子极化)，无带载能力。(3)部分类型的光藕器件在低温状态下无法正常工作。(4)输入端防止浪涌电流的热敏电阻，在低温下阻值变大(是常温的3~5倍)，也会造成低温无法正常启动。总体来说，将LED灯具用于极地环境下的照明在技术上是做得到的。说明：本文所有资料均来自互联网。