LED在地下车库照明工程中的应用

时间：2024-07-28

邴树奎王云峰高杰

(中国人民解放军总后勤部建筑设计研究院，北京 100036)

1 前言

LED在室内照明工程中的应用已疾步走来，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，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，真正体现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，性价比并不高，不是目前LED产品的发展方向。LED照明产品应该有自己的特点，外观造型要创新，功能要创新，控制要创新，灯体结构要创新，只有创新才有发展，千万不能什么产品都做，什么产品也没特点，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，才能满足照明功能的要求，才能真正实现照明节能。

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，更适合在地下车库照明中应用。

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)车库照明标准。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，对整体照明要求不高，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间控制。由于地下车库需要24小时照明，车库照明处于长明灯状态，灯管的损耗率非常高，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、写字楼及医疗建筑地下车库车辆的流动频率较高，平均2小时左右流动换位一次，但是非营业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，灯具宜采用12～16W左右LED光源加红外或雷达控制方式，色温4500K左右。库内行车主道，应均匀布置灯具，灯具间距7米左右 (根据地面材料的反射率确定)，由于地下车库的层高较低，灯具的光源不宜选的过大，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，方便驻车使用。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方式，灯具的防护等级应达到IP55以上，防止雨水浸入，安装高度一般距离地面30cm左右，灯光投射地面，不能产生眩光，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12～16W左右，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。

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

3.2 光源

车库照明光源应选用LED光源，它是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左右。

众所周知，发光二极管 (LED)白光理论光效可达300lm/W以上，理论寿命可达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一些，但是，一年左右的时间即可回收。表1是LED智能车库灯光源与常用荧光灯光源基本技术参数比较，从表中可见，LED在车库中应用有其明显的优势，也符合其可控性的特点。

表1 LED地下车库灯与常用荧光灯光源基本技术参数比较

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，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。

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，其节电率可达80%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2是地下车库LED智能灯与直管荧光灯技术经济对比表。

图1 雷达控制LED灯休眠状态

图2 雷达控制LED灯全亮状态

从表2可见，采用智能LED灯，每年节电是相当可观的，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是带红外控制的智能LED车库灯，图4是带雷达控制的智能LED车库灯。

图3 带红外控制的智能LED车库灯

表2 智能LED车库灯与荧光灯技术经济对比表

图4 带雷达控制的智能LED车库灯

3.4 控制方式

(1)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。人体的正常温度为36摄氏度左右，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，一般不需要调整等特点，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。

(2)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25米。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3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，工程设计时可根据其特点，选择合适的控制方式。

表3 地下车库常用红外传感器和雷达传感器性能比较

(3)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1分钟左右延时后，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。车库照明灯引入传感器智能控制系统，主要作用是:

1)能源被充分有效利用，能源的效率提高，节能效果显著。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1～2分钟，灯光处于低亮休眠状态，达到节能控制的目的。

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，同时也降低工程造价。

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0.5 mm2.，室内工业建筑为铜线1.0 mm2。华北地区标准图集09BD6《照明装置》中规定，灯具内导线大于0.5 mm2，灯具外导线为大于1.5mm2。主要考虑导线机械强度和配电线路保护的分断能力问题。

3)小型灯具可以直接固定在86系列接线盒上，但是，很多灯具的安装孔、出线孔不标准，不能与86系列接线盒和导管匹配。

4)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。

5)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。

6)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。

7)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。