建筑外立面LED照明建筑化应用研究

【摘要】LED作为照明光源正被大量应用到建筑物外观照明之中，而照明与建筑的一体化设计也倍受关注，因此LED照明建筑化正成为夜景照明的应用趋势。而建筑外立面的材料和构造形式的最新发展也对LED照明建筑化提出了更多的要求。本文对于当代常用的建筑外立面材料及其结构方式进行了分析，并探讨了应用与建筑外立面的LED照明建筑化方式。

【关键字】建筑；LED；建筑化；应用

1 前言

传统的ＬＥＤ主要应用于信号显示领域、建筑物航空障碍灯、航标灯、汽车信号灯、仪表背光照明，如今建筑物室内外、城市美化、景观照明中应用也越来越广泛。但是目前ＬＥＤ光源的寿命还不能达到所标出的100，000小时，实际寿命约在50，000小时左右，这主要与其散热方面的问题有关。 过去10年来，ＬＥＤ在颜色种类、亮度和功率都发生了极大的变化。ＬＥＤ以其令人惊叹而欣喜的应用在城市室内外照明中发挥着传统光源无可比拟的作用。ＬＥＤ寿命长达10万小时，意味着每天工作八小时，可以有35年免维护的理论保障。低压运行，几乎可达到100％的光输出，调光时低到零输出，可以组合出成千上万种光色，而发光面积可以很小，能制作成１平方毫米。经过二次光学设计，照明灯具能达到理想的光强分布。快速发展的ＬＥＤ技术将为照明设计与应用带来崭新的可能性，这是许多传统光源所不可能实现的。

2 建筑外立面特点

建筑外立面，指的是建筑和建筑的外部空间直接接触的界面，以及其展现出来的形象和构成的方式，或称建筑内外空间界面处的构件及其组合方式的统称。一般情况下建筑外立面的所指包括除屋顶外建筑所有护部分，在某些特定情况下，如特定几何形体造型的建筑屋顶与墙体表现出很强的连续性并难以区分，或为了特定建筑观察角度的需要将屋顶作为建筑的“第五立面”来处理时，也可以将屋顶作为建筑外立面的组成部分。

3 LED照明建筑化结构特点

LED显示在建筑的许多领域都有广泛的应用。在LED显示的众多应用领域中，建筑化显示是其中的重要应用领域之一，特别是信息时代的到来，智能交通系统的发展，在建筑领域，信息的成为重要的服务内容，各类信息显示设备成为机场、火车站、码头、公交车站、高速公路、城市道路、停车场等各大建筑等面向公众信息的主导手段，其中，LED显示以其高亮度、高可靠性等特点受到青睐。

4 LED照明在建筑住宅中的推广

我国作为建筑业大国，每年新建建筑20亿平方米，相当于全世界一半的新建筑在中国，每个建筑单元里起码要有20盏灯;再加上“十二五”期间，政府出钱要盖保障房3600万套，这将会有5―6亿盏LED灯的应用潜力。在城市中已建的建筑面积达200多亿平方米，据专家估算，如果30%用LED照明，就可以节约1000多亿度电。与其他的节能项目相比，LED灯的潜力十分巨大。如将全国电动机的50%改为高效率电动机，则只能节能34亿度电，这是因为电动机节能10%就了不起了，但LED取代传统白炽灯可节能50%以上。

5 ＬＥＤ照明产品研发亟待解决的问题

5.1 满足人们对照明的个性化需求

ＬＥＤ的模块化，为照明设计带来了便利，通过设计者充分合理的布局，使ＬＥＤ处于良好的工作状态。ＬＥＤ产品在满足个性化照明方面是传统光源相形见绌的，ＬＥＤ产品形式的多样化将达到前所未有的程度。因此，ＬＥＤ产品个性化的研发与设计是所有ＬＥＤ照明灯具必须要面临的最大挑战。

5.2 面发光ＬＥＤ产品考虑建筑的模数化

面发光的ＬＥＤ必须与城市设计和建筑设计相结合，才能满足设计者的需求。例如作为地面铺装的夜间装饰，产品的尺寸与地砖的尺寸相协调，是艺术的创意设计，小功率的ＬＥＤ产品应该能够找到他的用武之地。ＬＥＤ发光角度小，方向性强，可作局部重点照明。问题是要给设计师提供有足够大的选择范围，外观上也应有美观的要求。可以肯定地说，ＬＥＤ将会在未来引领照明的时尚与新潮。

5.3 大功率、高光效、高显色性的白光ＬＥＤ照明产品研发

ＬＥＤ在照明领域的使用目前还受到技术水准和价格的限制，目前我国ＬＥＤ在照明领域应用的困难是ＬＥＤ白光光效不高（每瓦只有20流明左右），功率不大（几十毫瓦至一瓦）、价格贵。但是白光ＬＥＤ的发展前景看好，发光效率将达到 100lｍ／ｗ，单颗的输出功率达到10Ｗ，大功率、高亮度ＬＥＤ集成封装技术的研究，包括驱动电路及特种灯具的开发，无疑是ＬＥＤ最终走入照明领域的关键。一旦光效和价格问题得到解决，ＬＥＤ将是未来照明的主体。

6 LED照明建筑化中的控制系统

以北京大厦东立面LED照明控制系统为例，将大厦东立面分为3个显示区，1-11列为第一显示区；12-22列为第二显示区；23-32列为第三显示区。控制原理为“1套电脑主机”接“1套DVI分配器”接“3套帧控制器”（每套帧控制器控制一个显示区）接“6套异型处理器”（每套帧控制器接2套异型处理器）接“扫描控制器”（扫描控制器之间进行串接）接“差分接收器”（每套扫描控制器接8套差分接收器）。差分接收器与驱动电源固定在每个单元板上，扫描控制器水平连接列项，垂直连接行项，每个扫描控制器有8个扫描接口对应单元板。连接系统电脑主机、DVI分配器、帧控制器放置于灯控室内，引出6根网线分别接每个区的“异型处理器”。每列的扫描控制器统一用控制箱，放在六层走道吊顶内对应位置。便于控制，从控制箱中出线接各单元板。所有设备均采用独立敷设的超五类非屏蔽双绞线外加镀锌钢管或镀锌线槽连接安装，通过铝合金连接件达到要求。

控制软件系统为单独定制，具有功能强大、操作简便、使用灵活的特点。分内容与播放两部分；内容部分：导入编辑好的图片、图案与视频文件；使用文字程序来编辑文字信息进行。播放部分：上述内容可灵活的保存、组合、调用并进行时段分配，定时自动播放。整个控制系统、显示系统与连接系统的大部分网线与电源管线都安置在三种主要单元板与两侧的连接板内，其余安置在建筑物顶楼的灯具控制室内和室外的顶棚上，很好地做到了这部分的建筑化设计。

7 结束语

综上所述，ＬＥＤ光源具有体积小、寿命长、色彩丰富、可塑性强的特点，不仅可以较为简单、自然地与建筑构建相结合，又可以做到长时间免维护，建筑物外立面照明设计方案涉及到节能LED新产品、新工艺、新技术的应用，不仅能得到普通市民的喜爱，更能得到业主、专家、国家检测单位等认可和支持。ＬＥＤ照明必将得到越来越多地推广，未来建筑外立面ＬＥＤ照明建筑化将有广阔的市场。

参考文献

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