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1、LED灯灯及在住住宅照明明中的应应用LED灯灯（Ligght Emiittiing Dioode）19622年，美美国通用用电气公公司的HHoloonyaak博士士，用气气相外延延方法（VVPE）制制作成功功化合物物半导体体材料磷磷砷化镓镓，开发发出第一一批发光光二极管管，即发发明了LLED光光源。当当时，发发光二极极管的发发光效率率低，仅仅为0.1lmm/W-0.22lm/W，应应用前景景为显示示器、指指示器光光源。但但是在119633年2月月，Hoolonnyakk就预言言：“我们坚坚信LEED会发发展成实实用的白白色光源源”。20110年，LLED开开始进入入普通照照明领域域，我国国半导
2、体体照明产产业规模模已达112000亿元，其其中，上上游外延延心片产产值为550亿元元，中游游封装产产值为2250亿亿元，下下游应用用产值为为9000亿元，主主要产品品为LEED球泡泡、MRR16、PPAR灯灯等。国家发改改委统计计数据显显示，我我国LEED照明明芯片、封封装和应应用产值值之比为为1922，从从产业布布局来看看，LEED产业业发展不不平衡。而美国GE、荷兰飞利浦、德国欧司朗等世界三大照明公司，纷纷与上游半导体公司合作组建半导体照明公司，积极创造竞争优势，并正在中国抢占专利制高点，对我国的半导体技术发展形成了合围之势。因此，如何有效整合国内上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家
3、庄七个国家半导体照明工程产业化基地、以及长三角、珠三角、闽三角以及北方地区四大半导体照明产业聚集区域的优势资源，通过产业集群协同创新，共同应对跨国公司的竞争成为国家及地方政府和企业家的核心问题。2.4.1LEED灯的的发光原原理与特特点最早应用用半导体体P-NN 结发发光原理理制成的的 LEED 光光源问世世于 220 世世纪 660 年年代初。当当时所用用的材料料是 GGaAssP ，发发红光（ pp =6650nnm ），在在驱动电电流为 20 mA时，光光通量只只有千分分之几个个lm，相相应的发发光效率率约 00.1 lm / W。700 年代代中期，引引入元素素 Inn 和 N ，使使
4、 LEED 产产生绿光光（ p =5555nmm ）、黄光（ pp =5590nnm ）和和橙光（ pp =6610nnm ），光光效也提提高到 1 llm / W。到了了 200世纪880 年年代初，出出现了 GaAAlAss 的 LEDD 光源源，使得得红色 LEDD 的光光效达到到 100 lmm / W。20世世纪900 年代代初，发发红光、黄黄光的 GaAAlInnP 和和发绿、蓝蓝光的 GaIInN 两种新新材料的的开发成成功，使使 LEED 的的光效得得到大幅幅度的提提高。在在 20000 年，前前者做成成的 LLED 在红、橙橙区（ pp =6615nnm ）的的光效达达到 1
5、100 lm / W，而后后者制成成的 LLED 在绿色色区域（ pp =5530nnm ）的的光效可可以达到到 500 lmm / W。图2-9为一一款LEED灯。图2-99 LEDD灯1. LLED光光源的发发光原理理50 多多年前人人们已经经了解半半导体材材料可产产生光线线的基本本知识，LLED的的心脏是是一个半半导体的的晶片，晶晶片的一一端附在在一个支支架上，一一端是负负极，另另一端连连接电源源的正极极，使整整个晶片片被环氧氧树脂封封装起来来。半导导体晶片片由两部部分组成成，一部部分是PP型半导导体，在在它里面面空穴占占主导地地位，另另一端是是N型半半导体，在在这边主主要是电电子。但但
6、这两种种半导体体连接起起来的时时候，它它们之间间就形成成一个PP-N结结。当电电流通过过导线作作用于这这个晶片片的时候候，电子子就会被被推向PP区，在在P区里里电子跟跟空穴复复合，然然后就会会以光子子的形式式发出能能量，这这就是LLED发发光的原原理。而而光的波波长也就就是光的的颜色，是是由形成成P-NN结的材材料决定定的。对于一般般照明而而言，人人们更需需要白色色的光源源。白色色LEDD灯几乎乎不含红红外线与与紫外成成分，显显色指数数可达885，光光输出随随输入电电压的变变化基本本上呈线线性，因因此调光光方法简简单，效效果可靠靠。19966 年9月月发白光光的 LLED 由日本本日亚工工业株
7、式式会社成成功推出出。这种种 LEED 是是将 GGaN 芯片和和钇铝石石榴石（ YAGG ）封封装在一一起做成成。GaaN 芯芯片发蓝蓝光（ pp =4465nnm ， Wd=30nnm ），高高温烧结结制成的的含 CCe3+ 的 YAGG 荧光光粉受此此蓝光激激发后发发出黄色色光发射射，峰值值 5550nmm 。蓝蓝光 LLED 基片安安装在碗碗形反射射腔中，覆覆盖以混混有 YYAG 的树脂脂薄层，约约 2000-5500nnm 。 LEDD 基片片发出的的蓝光部部分被荧荧光粉吸吸收，另另一部分分蓝光与与荧光粉粉发出的的黄光混混合，可可以得到到得白光光。现在在，对于于 InnGaNN/YA
8、AG 白白色 LLED ，通过过改变 YAGG 荧光光粉的化化学组成成和调节节荧光粉粉层的厚厚度，可可以获得得色温 35000K-1000000K 的的各色白白光。到到20001年，美美国的hholyy grraill光效已已达400lm/W -50llm/WW。目前实现现LEDD照明有有三种技技术路线线：利用用红、绿绿、蓝三三基色LLED合合成白光光；利用用紫外LLED激激发三基基色荧光光粉，由由荧光粉粉发出合合成白光光；采用用蓝光LLED激激发黄光光荧光粉粉实现二二元混色色白光。其其中，利利用红、绿绿、蓝三三基色LLED合合成白光光，不仅仅可实现现白光光光谱，而而且光源源颜色可可调。2LE
9、ED灯的的分类照明LEED产品品一般有有两种分分类方法法。（1） 根据LEED模块块与驱动动控制电电路的集集成程度度分类根据LEED模块块与驱动动控制电电路的集集成程度度分为自自镇流LLED模模块和非非自镇流流LEDD模块。1）自镇镇流LEED模块块是指LLED模模块与驱驱动控制制电路集集成在一一起，形形成了一一个不可可分割的的整体。2）非自自镇流LLED模模块是指指不带驱驱动控制制电路的的LEDD模块。（2）根根据LEED模块块与灯具具的集成成程度分分类 根据据LEDD模块与与灯具的的集成程程度，LLED灯灯分为集集成型、内内置型和和独立型型三种。1）集成成型是指指LEDD模块作作为灯具具中
10、一个个不可替替换的部部件，与与灯具集集成在一一起，形形成了一一个不可可分割的的整体。2）内置置型是指指LEDD模块作作为灯具具中一个个可替换换的部件件，但不不能离开开灯具单单独使用用。3）独立立型则提提供了安安全保护护，LEED模块块可以脱脱离灯具具单独使使用。3 LLED光光源的特特点（1）节节电、寿寿命长LED单单管功率率为0.03WW-0.06WW，采用用直流驱驱动，单单管驱动动电压11.5VV-3.5V，电电流155mA -200mA。在在同样照照明效果果的情况况下，耗耗电约为为白炽灯灯的1/8。LLED灯灯体积小小、重量量轻，环环氧树脂脂封装，可可承受高高强度机机械冲击击和震动动，不
11、易易破碎，理理论平均均寿命达达10000000h。另另外，LLED灯灯具使用用寿命可可达5年年以上。（2）安安全环保保LED是是冷光源源，发热热量低，无无热辐射射，可以以安全接接触；能能精确控控制光型型及发光光角度，光光色柔和和，无眩眩光。特特别是LLED灯灯不含汞汞、钠元元素等可可能危害害人体健健康的物物质，其其废弃物物可回收收，无污污染，这这是绿色色光源的的重要指指标。（3）近近阶段适适合城市市景观照明明LED启启动时间间只有几几十纳秒秒，可反反复频繁繁亮灭；LEDD光源色色彩纯正正、丰富富，可演演变任意意色彩，其其装饰性性优秀；LEDD光源体体积小，可可以作成成点光源源，并可可以进行行多
12、种组组合，从从而形成成点、线线、面、体体多种形形状；LLED光光源通过过微机智智能化控控制技术术，对点点状LEED光源源组合进进行动态态控制、闪闪变控制制，适合合形成“点、线线”；进行行渐变控控制，适适合形成成“面”。使图图案纵向向、横向向动感变变化。以以上三种种变化也也可形成成球体的的旋转运运动，能能够作到到单灯控控制和群群灯控制制。美国能源源部（DOEE）20012年年初发布布了LEDD灯泡测测试结果果。太平洋洋西北国国家实验验室（PNNNL）对来自自18个个不同厂厂家的A199、G225、MMR166、PAAR200、PAAR300每款灯灯都进行行了三个个样本的的测试，使使用积分分球进行
13、行lm-779光度度测试，这这些灯泡泡是在220111年夏季季购买，在在秋季进进行的测测试。本次次测试包包含了111个AA19样样品，这这些样品品光效都都接近660lmm/W，耗耗电小于于10瓦瓦的灯泡泡光效为为5055 lm/W，大大于100瓦的光光效为555770 llm/WW。G225样品品，光效效为355555 lmm/W。 MR16和PAR20LED样品的测试结果较好，被测试的8个PAR30样品光效在节能灯的上下浮动，光效为5055 lm/W。测试的所有样品色温范围为2500K6000K，大部分样品在2700-3000K范围内。整个测试中，显色性差异显著，价格较低者显色性较差，一些样
14、品显色指数低于70，大部分样品在80左右。2.4.2 LEDD灯具LED灯灯具，以以其高效效、节能能、长寿寿、小巧巧等技术术特点，正正在成为为新一代代照明市市场的主主力产品品，并且有力力地拉动动环保节节能产业业的高速速发展。1.LEED灯具具的形式式目前LEED灯具具中使用用的最普普遍形式式主要有有两类, 一类类是采用用传统的的灯具外外壳, 只是在在灯具内内, 在一一个几乎乎是平板板的安装装面(也是反反光面)上, 装上上了矩阵阵式的LLED , 这这种设计计方式是是不可能能得到良良好的灯灯具配光光的。另另一类是是把多个个LEDD 集成成在一个个圆形的的区域内内，区域直直径大约约为300mm40
15、mmm，再再利用灯灯具反射射器进行行配光, 但这这种设计计方式的的灯具分分布光度度也不会会优于传传统的灯灯具, 并且由由于在一一个很小小的区域域内集成成了高密密度的LLED , 使使LEDD的散热热情况明明显不良良, 不仅仅影响到到LEDD 的发发光效率率, 而且且也往往往影响到到LEDD 的使使用寿命命。反射器是是一个重重新分配配光源光光通量的的器件，光光源发出出的光经经反射器器反射后后，调整整光线到到预期方方向，同同时减少少光损失失和眩光光。灯具具常用反反射材料料的反射射特性见见表2-25 。 表2-25 灯具常常用反射射材料的的反射特特性反射材料料反射率（%）吸收率（%）特性镜面反射射银
16、90-9928-100亮面或镜镜面材料料。光线线入射角角等于反反射角。铬63-66627-334铝40-55010-440不锈钢50-66040-550定向扩散散反射铝（磨砂砂面、毛毛丝面）55-55842-445磨砂面或或毛丝面面材料，光光线朝反反射方向向扩散。铝漆60-77030-440铬（毛丝丝面）45-55545-555亮面白漆漆60-88515-440漫反射白色塑料料90-9928-100亮度均匀匀的雾面面，光线线朝各个个方向反反射。雾面白漆漆70-99010-330照明用LLED灯灯的最大大特点是是具有定定向发射射光的功功能，因因为目前前功率型型LEDD灯几乎乎都装有有反射器器，并
17、且且这种反反射器的的效率都都明显高高于灯具具的反射射器效率率。另外外，LEED灯的的光效检检测时已已经包括括了自身身反射器器的效率率。采用LEED灯的的道路灯灯具应尽尽可能地地利用LLED灯灯的定向向发射光光的特性性, 使道道路灯具具中的各各个LEED灯分分别直接接把光线线射向被被照路面面的各个个区域, 再利利用灯具具反射器器的辅助助配光, 来实实现合理理的道路路灯具的的综合配配光。应应该说, 道路路灯具要要真正做做到符合合城市市道路照照明设计计标准CJJ45 2006 和CIE31 以及CIE115 标准的照度和照度均匀度要求, 灯具内应包含三次配光的功能才能比较好地实现。而带反射器并且具有
18、合理的光束输出角度的LED灯本身就具有良好的一次配光功能。在灯具内, 能按照路灯灯具高度及路面宽度设计各个LED灯的安装位置和发射光的方向就能实现良好的二次配光功能。在此类灯具中的反射器, 只作为辅助的三次配光手段, 来保证道路照度更好的均匀度。由上海市市照明学学会组织织的对山山东省威威海市次次干道采采用LEED光源源道路灯灯具的试试验道路路段的验验收, 这一试试验道路路的灯具具及布局局就是采采用上述述原理设设计的, 从现现场的实实测结果果来看, 这一一试验路路段正是是充分利利用了LLED灯灯合适的的定向发发光功能能, 并采采用了三三次配光光方式, 不仅仅使次干干道道路路的照度度和道路路路面的
19、的照度均均匀度达达到了国国家标准准的要求求, 而且且在灯具具的主要要照明方方向上, 也防防止了此此区域的的局部的的过度照照明。由由于充分分利用了了LEDD灯的特特点, 并用合合理的配配光方式式充分地地利用了了LEDD灯的光光输出, 从而而弥补了了LEDD灯本身身光效不不如HIID光源源的不足足, 使整整个道路路单位面面积在达达到标准准要求的的前提下下，其能能耗仅为为采用高高压钠灯灯道路灯灯具的原原照明设设计的能能耗的770 %左右, 取得了了明显的的节能效效果。目前各级级政府都都大力推推行节能能减排, 在室室内照明明中, 已经强强制执行行照明功功率密度度(LPPD) 的限值值。我国国的道路路照
20、明节节能认证证的技术术标准道道路照明明灯具节节能认证证技术要要求提提出了道道路照明明功率密密度(LLPD) 的考考核要求求, 其核核心部分分是在满满足道路路路面的的照度和和照度均均匀度的的前提下下尽可能能地降低低照明功功率密度度(单位为为W/m2 ) , 从从而达到到节能的的目的。上上述采用用LEDD灯的道道路灯具具的设计计思路正正是迎合合了道道路照明明灯具节节能认证证技术要要求考考核要求求。目前前加拿大大政府已已经按道道路照明明功率密密度(LLPD) 的要要求, 推行其其道路照照明节能能工作, 估计计在不远远的将来来会有更更多的国国家按LLED灯的要要求推行行其道路路照明节节能工作作。在实际
21、的的照明灯灯具的设设计中, 可采采用在基基本设定定每一个个LEDD灯投射射方向的的前提下下, 把每每一个LLED灯灯用球形形万向节节固定在在灯具上上, 当灯灯具使用用于不同同的高度度和照射射宽度时时, 可通通过调整整球形万万向节使使每一个个LEDD灯的照照射方向向都达到到满意的的结果。在在确定每每一个LLED灯灯的功率率、光束束输出角角度时，分分别计算算出各LLED灯灯在基本本选定光光束输出出角度时时应该具具备的功功率, 并且可可以通过过调整各各LEDD灯的功功率以及及LEDD灯驱动动电路，输输出给每每一个LLED灯灯不同的的功率，来来使每一一个LEED灯的的光输出出都达到到预计值值。这些些调
22、整手手段都是是采用LLED灯灯具所特特有的，充充分利用用这些特特点就能能降低照照明功率率密度, 达到到节能的的目的。2 LLED 的散热热工况和和IP防护护散热是LLED灯灯要重点点解决的的问题。LED是冷光源，不象白炽灯那样产生灼热的高温，但是，LED本身耐温能力比较差，因此不耐高温，而且发光效率会随芯片温度上升而降低,所以必须将LED 工作时产生的热量有效的散发到空气中去，保证LED 光源芯片工作在安全的温度环境下，这样LED 灯才能真正的体现寿命长的优势。（1）LLED散散热目前LEED组件件的光效效不高，输输入的能能量只有有约155%转化化为光能能，其余余85%变成热热。如果果这些热热
23、无法排排出，将将使LEED温度度升高，影影响其光光效和使使用寿命命。实验验证明，LLED心心片界面面温度升升高会造造成亮度度下降，加加快LEED组件件的损坏坏。据LLED厂厂商资料料分析，LLED故故障原因因有700%是由由于温度度过高引引起。首先要解解决大功率LEED照明明光源的的封装结结构，对于大大功率LLED，采采用铝基基板或陶陶瓷基板板替代铜铜箔印刷刷电路板板，新近近又开发发出散热热性更好好的兼顾顾传导率率与热膨膨胀系数数匹配的的复合基基板。这这样将加加快内部部热量的的散发，有有效降低低心片的的温度。其次是心心片制作作采用倒倒装焊（FFpippchiip)。FFpippchiip结构构
24、将心片片通过焊焊料倒装装在硅衬衬底上，LLED出出射的光光线不经经过P电电极，减减少了被被吸收量量，使发发光效率率得以提提高。第三是设设计二次次散热装装置降低低热阻，在在器件内内部，填填充透明明度高的的柔性硅硅橡胶，替替代传统统的环氧氧树脂，能能获得良良好的整整体热特特性。（2）LLED的的IP防防护LED 的工况况和散热热直接关关系其发发光效率率和使用用寿命。LED灯应具有一定等级的防尘防水功能(IP) , 良好的IP 防护往往会妨碍LED 的散热。解决这个相互矛盾的问题是灯具设计时应关注的一个重要方面。国内目前使用中出现的不合格及不合理的情况有：对LEDD 采用用了散热热器, 但LEDD
25、连线线的接线线端子及及散热器器的设计计无法达达到IPP45 及以上上等级, 无法法满足GGB70000. 5PP标准的的要求。采用普通通的灯具具外壳, 在灯灯具出光光面内用用矩阵式式LEDD , 这种设设计虽说说能满足足IP 试验, 但是由由于灯具具内的不不通风会会造成在在工作时时, 灯具具内腔的的温度会会升高到到50-80 , 在如如此高的的工况下下，LEED 的的发光效效率是不不可能高高的，同时LEED 的的使用寿寿命也将将大打折折扣。在在灯具内内采用了了仪表风风扇对LLED 及散热热器进行行散热, 其进进风口设设计在灯灯具的下下方, 以避免免雨水的的进入, 出风风口设计计在下射射LEDD
26、 光源源的四周周。这样样也能有有效避免免雨水的的进入, 另外外散热器器和LEED光源源腔不处处于同一一空腔内内, 这种种设计如如果做得得好，按按灯具的的IP 试验要要求, 能顺利利通过。3 灯具具设计灯具设计计要兼顾顾灯具中中LEDD 的散散热及IIP 防防护, 较合理理的设计计有：（1）导导热板的的应用关键的散散热位置置采用导导热板，导热板板是在金金属板的的内部, 均匀分布有有供冷媒媒体流动动的细导导管, 并在细细导管内内充有冷冷媒体，当当导热板板的某一一部位受受热时, 细导导管内的的冷媒体体会快速速流动而而使热量量迅速地地传导。好好的导热热板的热热传导系系数可以以达到同同厚度铜铜材板的的8
27、-12 倍, 虽说说价格较较高, 但如在在关键部部位使用用, 对LEDD 的散散热将起起到良好好的作用用。（2）灯灯具的外外壳设计计成散热热器状目前大部部分的道道路灯具具外壳是是铝材的的, 直接接利用灯灯具外壳壳表面作作为散热热器，既既可以保保证IPP 防护护等级的的要求, 也可可以得到到很大的的散热面面积, 另外, 灯具外外壳组成成的散热热器在有有落尘时时, 可以以通过自自然的风风雨而冲冲洗, 从而可可保证散散热器工工作的持持续有效效性。（3）LLED 驱动电电路的效效率和输输出特性性LED 对驱动动电路的的要求是是能保证证恒流输输出的特特性, 因为LEED 正正向工作作时结电电压相对对变化
28、区区域很小小, 所以以保证了了LEDD 驱动动电流的的恒定，也也就基本本保证了了LEDD 输出出功率的的恒定。对对于我国国电源电电压的现现状, 道路灯灯具LEED 的的驱动电电路具有有恒流输输出特性性是十分分必要的的, 可保保证光输输出恒定定并且防防止LEED 的的超功率率运行。要要想使LLED 驱动电电路呈现现恒流特特性, 从驱动动电路的的输出端端向内看看, 其输输出内阻阻抗一定定是高的的。工作作时, 负载电电流也同同样通过过这一输输出内阻阻抗, 如果驱驱动电路路由降压压、整流流滤波后后加在其其上必定定也消耗耗很大的的有功功功率, 所以此此两类驱驱动电路路在基本本满足恒恒流输出出的前提提下,
29、 效率是是不可能能高的。正确的设设计方案案是采用用有源电电子开关关电路或或采用高高频电流流来驱动动LEDD , 采用上上述方案案可以使使驱动电电路在保保持良好好的恒流流输出特特性的前前提下，仍仍具有很很高的转转换效率率。2.4.3 有有机发光光二极管管OLEED有机发光光二极管管(OLLED) 发展展的重要要里程碑碑为200世纪880年代代中期。美国柯柯达公司司华人工工程师邓邓青云于于19779年发发现了具具有发光光特性的的有机材材料，并并提出多多层结构构，引入入芳香族族胺类为为传递层层, 成功功建立了了高效率率及低驱驱动电压压的元件件结构，1987年获得了OLED设计的第一个专利。之后历经2
30、0多年的改进，OLED有了长足的进步。由于OLED 为平面发光，而且可在轻薄、可挠式的基材上形成阵列结构,，所以也非常适合应用于照明光源，2010年，OLED 的发光效率为80lm/W，目前最好的OLED器件的发光效率为102 lm/W。到2015年有望达到120lm/W-150lm/W，将有可能与大功率白色LED竞争，广泛应用于照明。1OLLED的的构成有机发光光二极管管（OLLED）是是一种薄薄膜多层层器件，由由碳分子子或聚合合物组成成。它们们的构成成是：（1）金金属箔、薄薄膜或平平板（刚刚性或弹弹性）平平台；（2）电电极层；（3）活活性物质质层；（4）反反电极层层；（5）保保护层。2OL
31、LED的的技术优优势有机发光光二极管管OLEED几乎乎具有LLED的的所有优优点，因因为OLLED器器件结构构简单，制制造工艺艺成本低低，还具具有以下下技术优优势；（1）OOLEDD本身为为面光源源，容易易扩展成成大面积积平面光光源；（2）OOLEDD可制作作在柔性性塑胶基基板上，在在住宅照照明设计计中可结结合墙壁壁、顶棚棚、地板板及家具具进行整整体设计计；（3）OOLEDD是自发发光元件件，可以以大面积积挂于室室内墙壁壁上，或或嵌在窗窗户玻璃璃上。美国显示示协会制制定的照照明用OOLEDD成果目目标如表表2-226 所所示。表2-226 美美国显示示协会制制定的OOLEDD应用于于照明的的成
32、果目目标性能参数数单位第一阶段段第二阶段段第三阶段段第四阶段段时间年20044200772010020133能量效率率%515.552030发光效率率Lm/WW205080120景色指数数CRI75808590寿命(220000cd/m2)h100000200000400000500000最大面板板尺寸英寸14404040面板厚度度mm2.01.00.50.5单位面积积重量g/cmm20.50.2550.10.1制造成本本美元120604030注：表22-266来源：U.SS.Diispuuly Connsoyytiuum,220022 住宅照明明住宅是人人们生活活居住的的场所，住住宅环境境质
33、量直直接影响响我们的的生活质质量。现现代人需需要的是是高质量量的生活活环境，住住宅照明明设计就就是要营营造一个个温馨舒舒适的灯灯光环境境。住宅照明明质量的的优劣，直直接影响响人的情情绪、视视力健康康、活动动范围和和舒适感感。住宅的的各个部部分一般般有特定定的功能能，因此此在照明明时就有有不同的的要求。住宅照明的要求包括：合理的照度、光色、灯具与环境、陈设协调美观以及局部照明与整体照明的和谐统一。人们从事事的活动动不同，对对照度的的需要也也不相同同，缝纫纫最高，依依次是读读书、看看报、电电脑操作作、写字字、烹饪饪、听音音乐、看看电视和和休息。现现代住宅宅讲究室室内装饰饰的美观观，对居居室照明明也
34、有更更高的追追求，居居室的色色彩会对对人的生生理和心心理产生生影响。因此设计计和布置置居室照照明时，除了应考虑色彩的选配，以求光色与居室布置和家具的色彩和谐之外，还要重视节约能源，以获得典雅、大方、舒适、豪华又节能的效果。3.1照照明设计计 照明规规划与照照明设计计作为城城市建设设的专项项学科，分分为照明明总体规规划、照照明详细细规划、照照明设计计三个逐逐层递进进的设计计阶段。照照明总体体规划作作为城市市总体规规划的一一部分，起起到功能能照明、景景观照明明、分期期建设、照照明管理理等综合合协调作作用；照照明详细细规划为为照明项项目的设设计、建建设提供供引导；而照明明设计则则是依据据照明详详细规
35、划划中的规规定，通通过设计计师的创创作，实实现光与与载体作作用的结结果。3.1.1照明明技术的的基本概概念电气照明明灯光稳稳定、色色彩丰富富，容易易实现控控制和调调节，能能够满足足人们对对照明的的需要，因因此成为为现代人人工照明明中应用用最广泛泛的照明明方式。电气照明明是以光光学为基基础的，照照明技术术的实质质主要是是光的控控制与分分配技术术，包括括光、视视觉、颜颜色等。住宅照明明设计要要素 住宅照照明设计计要素包包括住宅宅照明评评价指标标、住宅宅照明的的基本要要求以及及住宅照照明设计计的主要要参数等等。1住宅宅照明评评价指标标与住宅照照明设计计有关的的照明评评价指标标主要有有：照明明水平、最
36、最佳亮度度、眩光光、色表表和颜色色显现等等。（1）照照明水平平从照明技技术的主主要参数数可知，反反射光通通与投射射光通之之比为反反射比，被被照面单单位面积积上接受受的光通通量为照照度E，被被照射的的表面亮亮度L和和照度EE与表面面反射比比的乘积积成正比比。也就就是说，被被照面的的反射比比将照度度和亮度度两个指指标紧密密地联系系在一起起。荷兰兰著名学学者德波波尔(DDe BBoerr) 等等首次提提出，对对于漫反反射面而而言，其其表达式式为： （3-5）式中：LL亮度度，cdd/m22； E照度度，lxx；反射射比。由于照度度和亮度度有密切切的联系系，因此此将它们们共同称称为照明明水平。在在住宅
37、照照明设计计中，需需要的照照明水平平一方面面要考虑虑人对视视环境的的满意不不满意问问题，另另一方面面则取决决于视觉觉工作的的难易程程度和视视功能水水平。照明水平平可以用用假想的的水平工工作面的的照度来来规定，也也可以用用特殊表表面的亮亮度来规规定，还还可以同同时用照照度和亮亮度来规规定。经经验证明明，这些些量中无无论哪个个量的量量值发生生变化，对对人的工工作功能能和舒适适感都有有深刻影影响。因因此，国国际照明明委员会会CIEE在其室室内照明明指南中中，建议议在制定定照明规规范时应应推荐三三种照度度标准。我我国的住住宅建筑筑照明的的照度标标准值也也有三个个标准，如如下面的的表3-6所示示。（2）
38、最最佳亮度度一般认为为人眼看看高反射射比的表表面比看看低反射射比的表表面要亮亮得多，这这就是为为什么室室内照明明规范用用照度而而不用亮亮度的原原因。从式3-5可知知，物体体的亮度度是照度度和反射射比的函函数，物物体的反反射比增增加，或或者落在在物体上上的光通通量增加加，或者者两者同同时增加加，都将将使亮度度增加。经经验和实实验室的的研究表表明，人人的眼睛睛能够响响应一定定范围的的亮度而而对亮度度的辩别别力没有有严重的的损失，也也不会感感到不舒舒适，这这种亮度度范围的的界限是是由眼睛睛的适应应亮度决决定的。因因此，人人视野内内的各种种物体，如如灯具、墙墙壁、顶顶棚的亮亮度必须须设置在在亮度界界限
39、之内内。室内墙壁壁的最佳佳亮度范范围，BBaldder和和Barrthees、RRichhardd分别作作了两个个研究。研研究表明明，墙壁壁的最佳佳亮度不不仅与作作业照度度有关，还还与墙壁壁的颜色色和反射射比有关关。当相相对的墙墙壁照度度比，即即垂直照照度与水水平照度度之比在在0.55-0.8之间间时，可可能得到到最佳的的状态。顶顶棚的最最佳亮度度主要受受顶棚灯灯具的亮亮度决定定。Baaldeer、CColllinss、Pllantt、Fiischher等等人的研研究表明明，顶棚棚亮度的的上限由由所用灯灯具的相相应眩光光界限确确定。在在照度范范围的低低端(5500llx)，顶顶棚的最最佳亮度度
40、大约是是墙壁最最佳亮度度的4倍倍；而在在照度范范围的高高端(2200000lxx)，顶顶棚的最最佳亮度度与墙壁壁的最佳佳亮度几几乎相等等。在照照明设计计中，如如果使顶顶棚亮度度和墙壁壁亮度相相等，眼眼睛就会会感到单单调，除除非所用用的颜色色不同。顶棚亮度度是室内内照明设设计的一一个因数数。在顶顶棚足够够高，以以至于在在视线之之外时，顶顶棚亮度度对在它它下面工工作的人人的舒适适感没有有直接的的影响，此此时，顶顶棚的亮亮度就可可经从提提高利用用系数的的角度来来选择，一一般将顶顶棚高度度定为33m左右右。在这这个高度度，顶棚棚在视觉觉上是舒舒适的，顶顶棚的亮亮度可以以适当选选择。（3）眩眩光（ggl
41、arre）眩光是指指视野中中由于不不适宜亮亮度分布布，或在在空间或或时间上上存在极极端的亮亮度对比比，以致致引起视视觉不舒舒适和降降低物体体可见度度的视觉觉条件。视视野内产产生人眼眼无法适适应之光光亮感觉觉，可能能引起不不舒适或丧失失明视度度。眩光光是引起起视觉疲疲劳的重重要原因因之一 。直射眩光光有两种种：损害害视觉的的眩光称称为失能能眩光，引引起不舒舒服感觉觉的眩光光称为不不舒适眩眩光。在在室内照照明的实实践中，不不舒适眩眩光引起起的问题题要比失失能眩光光多，而而且控制制不舒适适眩光的的措施，也也能用来来控制失失能眩光光。试验结果果的分析析表明，引引起眩光光的因素素有：灯灯具亮度度；房间间
42、长度和和灯具安安装高度度；由平平均水平平照度表表示的视视适应水水平；灯灯具种类类，例如如灯具侧侧面是否否发光。控控制眩光光要从灯灯具本身身开始，要要保证灯灯具不会会有过高高的亮度度。灯具具一般有有两种类类型，一一类是用用半透明明的漫射射板或折折射板来来增加灯灯具发光光面，使使其亮度度减低；另一类类是用反反射器或或格片或或反射器器-格片片组合来来遮档灯灯具中的的灯，使使人不能能直接看看到它。在室内，低低功率的的荧光灯灯才可以以使用裸裸灯，而而且应该该平行于于主要视视看方向向来安装装灯管。大大面积和和低亮度度的灯具具有助于于减少眩眩光出现现的机会会。（4）颜颜色显现现1）色表表色表表示示看到的的光
43、源本本身的颜颜色表象象，光源源的颜色色越接近近红色，色色温越低低，光源源的颜色色越接近近青色，色色温越高高。光源和物物件的最最佳色表表与室内内的照明明水平有有密切的的联系，所所用光源源的光色色和由此此光色产产生的亮亮度对室室内的气气氛有很很大的影影响。光源的色色表用色色温来描描述，单单位为（开开尔文）KK，光源源与黑体体的颜色色相同时时，该黑黑体的温温度就称称为光源源的色温温。天然然光源与与荧光灯灯的色温温如表33-2所所示。表表3-33表示在在相关色色温范围围内色表表的变化化。 表3-2 天然然光源和和荧光灯灯的色温温光源色温（KK）蜡烛19000-19950月光41000日光（太太阳+睛睛
44、空）58000-65500太阳光53000-58800阴天天空空64000-69900晴天天空空100000-2260000荧光灯30000-75500表3-33 色温和和色表相关色温温（K）色表55000冷色（蓝蓝白色）33000-55500中间色（白白色）33000暖色（红红白色）用低色温温的暖色色光源产产生的低低照明水水平可以以使室内内形成缓缓和的气气氛，而而室内所所需要的的活泼气气氛则可可以由高高色温的的冷色光光源产生生的高照照明水平平形成。2）颜色色显现 灯的颜颜色性质质由灯的的色表和和灯的显显色性能能来表征征。灯的的显色性性能是指指灯对在在其照明明之下的的物体的的色表的的影响能能力
45、，灯灯的显色色性由它它的显色色指数RRa来描述述，Raa越高，颜颜色显现现就越好好。荧光光灯的显显色系数数见表33-4。荧荧光灯的的显色指指数与颜颜色显现现的关系系见表33-5。表3-44 荧光灯灯的显色色指数光源显色指数数Ra参照光源源100超级白色色荧光灯灯92-997高级白色色荧光灯灯80“标准白白色”荧光灯灯60“标准暖暖白色”荧光灯灯50 表3-5 荧光灯灯显色指指数与颜颜色显现现荧光灯显显色指数数Ra颜色显现现90-1100真实的颜颜色显现现70-990好的颜色色显现50-770普通的颜颜色显现现注：有33-2至至表3-5来源源：J.B.dde BBoerr DDr.DD.Fiis
46、chher , PPINTTFRIIOR LIGGHTIING , PPHILLIPSS TEECHNNICAAL LLIBRRARYY KLLUWEER TTECHHNISSCHEE BOOEKEEN BB.V. DEEVENNTERR-ANNTWEERPEEN, 198813）室内内色彩 房间表表面的色色彩设计计是影响响房间视视觉舒适适感的一一个颜色色因素。一一般来说说，为了了得到高高效率的的照明，主主要表面面应该采采用淡颜颜色，顶顶棚采用用白色或或近似白白色。一般情况况下，多多数人喜喜欢的物物体颜色色是蓝色色、蓝绿绿色和绿绿色，这这与光源源的色表表和背景景的颜色色无关。在在这些颜颜色之后后，按照照多数人人喜欢的的次序排排列，依依次是红红色、橙橙色和黄黄色。彩色环境境只有在在看起来来既生动动又富于于变化时时，才是是令人满满意的。虽虽然某种种色彩环环境本身身是令人人满意的的，但大大量重复复这种设设计就会会导致单单调，而而得到与与愿望相相反的效效果。2住宅宅照明的的基本要要求住宅照明明的基本本要求是是：适用用、经济济、美观观。适用用是指能能够提供供人们生生活、休休息、娱娱乐所需需要的照照明，保保证规定定的可见见度水平平。经济济是指一一方面选选用高效效光源和和高效灯灯具，能能以较少少的投资资获得较较好的照照明效果果；另一一方面是是在符合合有关照照明标准准、规程程的前提提下，