LED冰雪景观照明设计所要考虑的几个问题

黑色理想 2021年2月23日07:21:40
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  1、LED冰雪景观照明的灯具选型

  LED冰雪景观照明灯具分为投光型和透光型两种类型。投光型LED灯具是指将光投射至景观立面,通过平面反射表现景观效果的灯具类型。自从冰雪艺术景观出现以来,设计师们就想寻求一种只见冰发光,而看不到灯具的照明方案,这在传统光源应用时期是很难做到的。而LED的出现为制造“一种通体发光的冰”提供了有效的技术手段。我们需充分利用LED的单边发光特性,将LED灯具嵌入冰体内部,让灯具的光轴法线与观察方向垂直,因此观察者看不见灯具光源发光,只能看见冰体被照亮的反射面发光。这种冰体内部嵌入式的LED灯具对冰的质感表现效果最好,因此将会成为LED冰雪景观照明应用量最大的灯具类型。这种灯具要求有较大的光辐射功率,因此往往采用大功率LED器件作为灯具光源。另外,有些雪雕景观还需要一种外置投光式LED灯具,用于外立面投光照明。

  另外一种类型是透光型LED灯具,它的光轴方向与观察方向平行,大部分光从冰外立面直接辐射出来,因此无论将其置于冰内或冰外,视觉最敏感的就是光源本身,因此降低了冰雪景观材料晶莹剔透质感的可观赏性。通常这种类型的灯具应用于冰雪景观建筑需表现的主体线条和外轮廓装饰。

  2、配光方案

  LED冰雪景观照明灯具的配光方案推荐采用RGB三基色的构成方式。这个配光方案尽管成本较高,但是有三个方面的积极因素:一个是采用RGB三基色合成光的色彩表现力最强,可形成对大多数颜色可见光的模拟表现;另一方面的因素是这种配光方案能够适应不同景观的设计要求,保证回收重复使用的兼容性最好;最后一方面的积极因素是便于LED冰雪景观照明系统的标准化。

  与以往相比,传统光源属于每年冰雪景观建设投入的耗材,而LED灯具属于固定资产,因此从LED的配光方案设计开始,就要保证LED照明灯具对不同应用设计方案的适应性和兼容性。

 3、LED冰雪景观照明的投光效果研究。

  投光效果是决定整体LED冰雪景观照明效果的一项重要参数,最理想的投光效果是将LED的光泛射到冰层上,形成通体发光的多面体光源,同时面光源的亮度显着性要符合景观的观赏性要求,这里需要掌握两方面的内容。

  (1)冰的透光和反射特性

  通过实验对比LED各基色光在1m厚冰体和0.3m厚冰体内的光强,两者透光特性几乎相同,也就是说冰体本身的透光性非常好。但是由于采冰属于粗犷型工作,冰材被分割成长方体后,6个端面的平整度和透明度非常差,两块冰之间的分割面会对光线产生严重阻隔,透光性极差,因此在冰雪景观立面艺术效果设计过程中,要充分考虑投光效果在冰体内部和拼接处的变化,以指导冰雪景观立面艺术效果的设计方案。

  (2)LED各基色光在冰体内的光通量最低限定值

  为了达到冰雪景观立面投光的亮度显着性,我们通过实验测试和主观评价的方法,总结了LED投光灯具各基色光在冰体内的光通量最低限定值,为 LED冰雪景观照明的推广应用提供了宝贵的指导数据。应用环境条件是:冰体长度1m,光投射方向冰体厚度1m,灯具光轴距冰体外立面水平距离 0.2~0.3m。各基色光的辐射能量为:

  红色光源通量≥150lm;

  绿色光源通量≥300lm;

  蓝色光源通量≥50lm。

  这是指导LED冰雪景观照明推广应用最重要的数据,也对LED冰雪景观照明的系统成本起到了决定性的影响。

  4、保证LED冰雪景观照明系统稳定可靠运行和较好可回收性的几个技术要点

  LED冰雪景观照明系统施工和运行环境恶劣,维修难度大、可回收性要求好,这就对系统的可靠性提出了很高的要求。保证LED冰雪景观照明系统的可靠性有两个要点。

(1) 提高各部构件的防护等级和抗冲击性

  LED灯具、线缆接头、驱动电源以及外置控制器的防护等级都应保证达到IP67以上,同时提高这些构件的抗冲击性,对保证系统可回收重复使用至关重要。

  (2) 提高各部构件在低温环境和冷热交变环境运行的适应性

  各主要构件的技术要求如下:

  1) LED光源器件封装:一般来讲硅胶灌封LED较为可靠,硬质环氧灌封LED,蓝绿色经常发生掉电极故障,红色经常发生因冷热交变引起的下面电极开路故障。

  2) LED灯具:要充分考虑密封工艺是否会因冷热交变引起灯具壳体开裂,可以考虑用硅胶材料密封、用环氧树脂封顶的处理工艺。

  3) 集成电路选型:驱动类IC推荐采用普通商用等级的高速CMOS型芯片,控制类IC可选用工业等级产品,无源器件的选型比较特殊,在设计时一定要充分考虑低温-20℃下与器件标称值的偏差。

  4) 线缆选型:无论电源线缆还是信号线缆,必须采用耐低温橡胶绝缘导线,不能选用聚氯乙烯塑料绝缘导线。

  5、LED冰雪景观照明系统的标准化

  LED冰雪景观照明系统的标准化会最有效地降低景观照明投入成本,降低管理成本,降低工程成本,并提高工作效率。在LED配光方案部分,已经提到了选用RGB配光方案的出发点就是为了日后的标准化做准备。在其它方面,包括驱动部分、控制部分,甚至灯具的外形尺寸,都需要形成标准,让更多的LED 企业按照标准提供产品,并通过投标竞争,提高产品的性价比,让我们的冰雪景观照明建设承包方通过标准化得到最大的受益,这也是LED冰雪景观照明系统未来发展的一个重要目标和方向。

  总之,LED冰雪景观照明是一个全新的LED照明应用领域,也是一种前所未有的创新,它对LED照明产品的应用技术开发是一种挑战,对冰雪景观艺术效果的提升也会带来一场革命!

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