办公室LED面板灯照明设计

办公室LED面板灯照明设计

王好娜

（佛山市国星光电股份有限公司广东省佛山市528000）

摘要：采用绿色节能LED面板灯，依据GB50034--2004《建筑照明设计标准》和JGJ67—2006《办公建筑设计规范》，结合工程实例，介绍办公室照明设计的主要内容。

关键词：照度；照度均匀度；室空间比；距高比；功率密度

我国经济处于高速发展阶段，而能源却成为制约我国经济发展的瓶颈，其中照明能耗占有相当大的比例。在能源如此紧张的情况下，节能就成为社会问题，办公室照明节能也不例外。在LED照明技术迅速发展的今天，LED照明灯具以其耗电量低、使用寿命长、亮度高，逐渐成为办公室照明的首选。

1.LED面板灯介绍

LED面板灯是1种优美高档的室内照明灯具，其外边框由铝合金经阳极氧化而成，光源为LED。整个灯具设计美观简洁、大气豪华，既有良好的照明效果，又能给人以美的感受。从绿色健康照明设计方面考虑，LED面板灯设计独特，光经过高透光率的导光板后，形成1种均匀的平面发光效果，照度均匀性好、光线柔和、舒适而不失明亮，不仅可有效缓解眼疲劳，还能防辐射，不会刺激皮肤。采用宽频电压设计（AC85．240V／50．60Hz），可在世界各地使用。大功率LED采用隔离电源、恒流或恒压驱动，电源效率高，对电网无污染，性能稳定、安全可靠。除此以外，LED面板灯还有如下独特优势：

（1）设计灵活

LED是1种点状发光体，通过点、线、面的灵活组合，可设计各种不同形状、不同颗粒的光源，其设计非常灵活。

（2）照度高

LED面板灯采用发光均匀的反光面板及密封式设计，配合高效导光板及铝合金材料制成，发光效果均匀，照度更高。

（3）发热少

LED面板灯外形轻薄，散热功能完备，功率低，发热少。

（4）耗电低

（5）抗震能力强

在LED面板灯中，LED光源是1种高硬度树脂发光体而非钨丝玻璃，不易损坏，抗震能力相对较高。

（6）寿命长

LED理论寿命长达l0万小时。如按每天8h计，其理论寿命在27年以上。

（7）易于控制

LED面板灯可通过外接控制器根据不同需要和环境变化调节光色，即能够进行色温调控以及明暗程度的调节。不仅没有辐射和眩光产生，而且还可保护视力，使光色更为温和。综上所述，LED面板灯照明技术是1项绿色照明技术，产品不含汞、废弃物少、制造过程几乎不存在污染，具有可循环、可回收的特点，对经济社会的可持续发展具有重要作用，应用前景非常广泛。

2.LED侧发光面板灯的基本结构

与其他直发光的灯具不同，LED侧发光的面板灯光源发光面与灯具出光面垂直，光线通过导光板的折射改变方向，基本的结构如图1所示。从结构上看，影响LED侧发光面板灯的出光性能除了光源外，还有主要的材料———导光板，目前主流的光源是4014灯珠，配合的导光板厚度主要为2mm，导光板与灯珠的间距直接影响着光效。图2是在某种灯珠与导光板材料不变的情况下，导光板与LED灯珠不同的间距对光效影响曲线图。

图2导光板与灯珠间距-光效曲线图

2.1结构对LED灯具色容差的影响

面板灯是一种常见的室内照明灯具，其特点是产品的厚度比较薄，发光面比较大，且发光面的出光效果比较均匀、柔和。用导光板发光这种方式最早是用于笔记本电脑液晶显示屏的背光照明。它的工作原理是利用P透明导光板将由冷阴极荧光管线光源发出的纯色白光，从透明板端面导入并扩散到整个板面，当光照射到导光板背面印刷的白色反光点时发生漫反射，从与光源入射面垂直的板面（工作面）射出。导光板照明通过巧妙运用光在透明板界面上全反射的原理，将端面射入的光偏转90°，从正面射出，从而起到照明的作用。其中导光板是PMMA、PC或PS等透明塑料板材，在板材的一面用激光打上凹坑或是丝印上二氧化钛（TiO2）和硫酸钡（BaSO4）混合丙烯基粘合剂组成的油墨，此作用是增加光的折射，将更多的光反射到出光面。面板灯正是利用了显示屏的背光原理，在导光板的背面增加反射纸，以减少光损失，并在发光面增加了扩散板，以改善发光的均匀性。如图3所示，反射纸、导光板、扩散板构成了面板灯的主要光学部件。

图3面板灯结构

2.2用于LED侧发光导光板的主要材料

LED侧发光面板灯导光板采用的材料主要有PC、PMMA、PS以及MS，其性能各有优缺点。从性价比考虑，市场主流的导光板材料为PMMA和PS，MS市场正在逐步推广中，由于LED光源在侧面布置，要使光线改变方向向下发光，导光板必须进行网点设计，使光线发生折射，目前常见的导光板网点有热压，丝印，激光打点等多种方式，而网点设计也直接决定着整灯的光效，常用GTOOLS软件进行网点设计，用LIGHTOOLS、TＲACEPＲO进行光学模拟，以达到预期的出光效果。

2.办公室照明设计要求

优良的室内照明质量由以下5个要素构成：

（1）适当的照度水平；

（2）舒适的亮度分布；

（3）宜人的光色和良好的显色性；

（4）没有眩光干扰；

（5）正确的投光方向与完美的造型立体感。然而，不同应用场合对照明质量要求的重点也不相同。JGJ67—2006《办公建筑设计规范》对办公室照明的主要要求有：

（1）办公室照明宜采用高效节能荧光灯及节能型光源，应选择无眩光的灯具。

（2）办公室照明应满足办公人员的视觉生理需求和工作照度需要。照度标准值应符合本规范第7．3．4条（表1）规定。

表1办公建筑照明标准值

（3）办公室一般照明宜设计在工作区两侧。采用荧光灯时，宜使灯具纵横与水平视线平行，不宜将灯嚣4丐差毫高墨等淼，应避免在屏幕上3力、公室LE。照明设计内容（）在有计算机的办公用房，应避免在屏幕上出现人和物的映像。

（5）在难以确定工作位置时，可选用发光面积大、亮度低的双向蝙蝠翼式配光灯具。

（6）会议室照明要考虑会议桌上方的照明为主要照明，使人产生中心和集中的感觉，照度要合适，周围加设辅助照明。

（7）以集会为主的礼堂舞台区照明，可采用顶灯配以台前安装辅助照明，并使平均垂直照度不小、公室LE。照明设计内容（）在有计算机的办公用房，应避免在屏幕上于3001x。

3.办公室LED照明设计

3.1照度均匀度

表示给定平面上照度的变化量，通常用最小照度与平均照度之比表示；有时指最小照度与最大照度之比。办公室照明的照度均匀度通常是一般照明系统在工作面上产生的最小照度与平均照度之比，不应小于0．7；工作房间中非工作区的平均照度不应低于工作区平均照度的1／3；直接连通的两个相邻工作房间的平均照度差别也不应大于5：1。因此，办公室照度均匀度建议0．8；非工作区域平均照度／I作区域平均照度大于0．5（最小照度3501x）；相邻房间平均照度比小于5：1（最小照度1501x）。

3.2统一眩光值UGR

度量室内视觉环境中的照度装置发的光对人眼造成不舒适感的主观反应的心理参量，其量值可按规定计算条件用CIE统一眩光值公式计算。

3.3亮度

单位投影面积上的发光强度，定义为该光源单位的亮度，其公式：

式中，d函为通过给定点的辐射束元传输并包含给定方向立体角dO内传播的光通量；dA为包含给定点的辐射束截面积；臼为该截面与辐射束方向的夹角。该量的符号是三，单位：cd／m2。办公室内亮度分布由照度分布和表面反射比决定，视野内的亮度分布不适当会损害视觉功效，过大的亮度差别会产生不舒适眩光。办公室照明推荐室内反射系数：天花板0．7，墙面0．5～0．7，地板0．1～O．3；办公室照明光源显色性及色温，中性色调（自然色）3000～5300K最好。

3.4利用系数

即工作面上接受的光通量与光源发射的额定光通量之比。

3.5维护系数

照明设备使用一定周期后，在规定工作面上产生的平均照度或平均亮度，与该装置在相同条件下新安装时所产生的平均照度或平均亮度之比。

3.6距高比

距高比是照明装置中两个相邻灯具的中心距离与灯具至工作面的悬挂高度之比。

3.7面板灯均匀性计算

首先从理论上计算接收面上在两个ＬＥＤ之间任意一点的照度值，试分析如下：ＬＥＤ间距为５０ｍｍ，接收面与光源的距离同上，如图4所示，在接收面上选取了６个点，在相邻两个ＬＥＤ间选取５个点以及在相邻４个ＬＥＤ的交点处共６个点位，点Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ与Ａ点的距离分别为５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ和２５ｍｍ。鉴于ＬＥＤ阵列分布的对称性，其他位置的照度分布具有相同的分布。同样地，在计算接收面上某点的照度时，当某一ＬＥＤ光源到该点的照度与垂直位置的照度相比小于１％时，忽略其对该点的照度。在不考虑边缘部位的照度时，接收面上任意点的照度值变化应该按照一定的规律变化。

图4接收面上照度计算点位图

结论

LED面板灯照明效果好，易于调光和智能化控制，节能环保，美观整洁，安装使用方便，寿命长，便于维护，是办公室照明的理想灯具。办公室照明设计应与时俱进，在满足基本照明功能的同时，强调绿色照明，做到既节能，又环保。

参考文献：

[1]GB50034--2004建筑照明设计标准[s】．

[2]JGJ67--2006办公建筑设计规范[S]．

[3]北京照明学会照明设计专业委员会主编．照明设计手册（第二版）[M]．北京：中国电力出版社．

[4]龚兆岗．洁净厂房LED面板灯照明设计[J]．高工LED，2012（11）．

作者简介：

王好娜；1984年；女；本科学历；助理工程师；研究方向：LED照明灯具开发。