摘 要 本文主要介绍LED在我国城市夜景照明领域广泛使用，但有相当一些城市在对LED的特性不了解，在夜景照明设计、施工及维护管理等方面出现许多误区。本文提出了在应用中存在的问题和如何正确应用的建议和意见。
关键词 夜景照明 LED照明 掌握特点 科学应用
LED照明在我国迅猛发展，已越来越广泛地应用到城市照明领域，如交通信号、应急照明、广告标识、商业步行街、建筑物、城市广场、园林景观等，照明应用范围不断扩大。LED电光源被称为21世纪新一代光源，因其具有节能、长寿命和环保等优势，人们预测它将替代传统光源。通过国家863项目、有关研究部门攻关等一系列科技计划的支持，我国已初步形成了LED产业链。随着国家对发展LED照明的高度重视和我国LED产业快速发展，中国有望成为世界LED主要生产基地和LED照明应用大国之一。
目前，LED在我国城市夜景照明领域开始普及，全国的大城市夜景照明都在广泛使用LED,特别是我国已明确提出将以2008年北京奥运和2010年上海世博会为契机，推动半导体光源在城市景观照明的应用，这将进一步推动我国的城市照明更广泛地使用LED.
但是，我们应该看到，相当一些城市在夜景照明方面由于对LED的特性不了解，在夜景照明设计、施工及维护管理等方面出现许多误区，造成城市夜景照明使用LED效果欠佳，评价不高，特别是出现一些滥用LED的现象，使城市夜景美感受到破坏，造成负面影响，导致了部分人对城市夜景照明使用LED产生怀疑，影响了LED在城市夜景照明中的声誉，如不及时加以解决，必将影响我国LED产业的健康发展。
一、当前LED在城市夜景照明应用中存在的主要问题
1. 对LED的工作原理不了解
LED是一种直接将电能转换成光能的固体元件，又称发光二极管，其基本结构是半导体的基础单元PN结，PN结是携带电子的N层和携带空穴的P层两种半导体材料之间的过渡层。在PN结上加正向电压时，电流从P层（空穴层）流向N层（电子层），而电子是从电子层注入到空穴层，电子与空穴复合后产生了光。根据能量守恒定律每一次结合辐射一个光子，其能量为hv=Eg,可见光光子的能量范围为Eg=1.9ev（红色）至Es=3.0ev（紫色）。一般而言LED材料的内部量子效率为10%-15%,其损失来自晶体缺陷与错位等材料缺点。LED晶片中的光子辐射仅是制造使用LED的第一步，PN结发出的光射向各个方向，光子射向晶片表面时，大部分光子从界面内侧反射回晶片，仅1.5%-2.0%左右的光子可能逸出上表面。一个晶片共5个对外表面（上面和四个侧面），因此逸出的光子总计为7.5%-10%,其余90%以上的光子在晶片中被吸收掉，这是晶片在空气中的情况。
把晶片嵌在折射率为1.5的环氧树酯中，光子逸出率将提高至20%-25%左右。发光效率低的原因是内部光子吸收，大部分光子不能逸出晶片表面而被折射回去，最终在内部被吸收掉，比较有效的晶片设计是形状为倒置的切去顶部的金子塔形晶片（晶片表面彼此处于非垂直状态）放在环氧树脂中制成的LED,外部量子效率已达到55%,还可更高。
发光效率是光源的重要指标，白炽灯和卤钨灯发光效率为12-24lm/W,平均数15lm/W.高效率荧光灯和HID灯发光效率为50-120lm/W,平均约为75lm/W.这些光源的缺点是仅把一小部分电能转变成可见光。LED从理论上讲其转换效率可达100%.经过几十年的研究，LED效率提高很快。在半导体材料中，采用不同的元素掺杂，可以制造出不同的LED,其发光的不同波长会引起人眼的不同感觉。按人眼的判色习惯，LED可分为：紫光（波长为400-430nm），蓝光（波长为430-470nm），蓝绿光（波长为470-500nm），绿光（波长为500-530nm）黄绿光（波长为530-560nm），黄光（波长为560-590nm），橙色光（波长为590-620nm）红光（波长为620-780nm）“.由于有色LED的光谱窄，能量集中，发光效率高，光色纯正等优点，被广泛用于城市景观照明中。
2.业主与管理部门在认识上存在误区
LED光源高效节能与长寿命等优点被广泛宣传，这使人们产生一些误解，认为LED可以解决夜景照明中的所有问题了。据有关资料，到目前为此，小功率LED器件本身发光效率约为80-100lm/W.大功率高亮度LED器件本身发光效率目前约为50-70lm/W.（lm/W意味着仅把12%左右的电能转变为光，预计2012年可达150lm/W,2020年可达200lm/W）。LED单灯功率小，光效低，其驱动电路的功率损耗约占LED器件总功率的20%以上（其它气体放电灯用镇流器功率损耗约占灯功率10%左右），由于单个LED光源体积太小，光通输出量太少，对于夜景照明来说，往往需要成百上千，甚至上万颗LED光源组合才能代替常用照明光源，这就带来LED组合光源与LED灯具的匹配等问题。由于LED光源光束发射角小，光源方向性强也造成不是任何场合都适用LED作夜景照明。在使用寿命上，LED器件本身的理论寿命可达10万小时，但在实际应用中影响LED寿命的因素太多太复杂，除LED器件本身的材料、制造工艺、技术外，LED颗粒的组合、灯具的设计、控制驱动电路性能、配套元器件、散热、防水防尘、防紫外线及防高低温变化等众多因素和条件都影响着LED作为夜景照明光源的使用寿命。以理论寿命作为工程应用寿命的宣传，只能损害LED的发展。特别当一些使用业主和政府夜景建设管理部门被不当宣传误导对LED的期望值过高，而工程应用中又出现一些问题后，对LED产生的不信任感影响了LED在夜景照明中的应用。
3.城市夜景照明设计方法不当影响了LED的使用
在城市夜景照明中应用LED已较为普遍。由于一些照明设计者对LED的性能不完全了解，在夜景照明设计中不根据被照对象、载体特征、功能及具体环境而大量使用LED,造成有的城市依靠LED进行夜景照明，出现夜景塑造手法单一的现象，没有达到城市夜景应有的美感。有的在政府行政办公楼玻璃幕墙上采用矩阵满布方法，变幻各种图案，追光闪动的形态动感和艳丽的色彩，被误以为是夜总会；有的在医院大楼、写字楼、住宅楼及小区用LED线状、点状光追光闪动，五彩缤纷变化多样；有的在重要建筑山墙、顶部用LED另加附一些构造型组成图案，白天破坏建筑风貌，晚上改变建筑形态；还有一些在学府区、静溢区到处设置光色变化的LED,光怪陆离，造成严重的色光污染；有的在背景亮度很低的环境中使用众多高亮度LED造成对比反差太大的眩光：有的在交通信号灯附近使用色光变化的LED,造成驾驶员及行人的交通信号错觉等等。这些不正确的设计，影响了LED在城市夜景照明领域的发展。
4.城市夜景照明用LED产品质量良莠不齐
在检查中发现有相当部分夜景照明用LED存在严重质量问题。主要有如LED本身的材料、生产工艺等质量问题；有单颗LED组成多颗至数百颗形成灯具后的如防水、散热等一系列问题；有驱动电路性能品质等问题；有控制系统问题等等。这些问题影响了LED在夜景照明中的使用效果和质量，对LED在夜景照明中的应用产生了不良影响。
5.夜景照明运用LED在建设、监管与维护管理方面存在问题
LED作为一种新光源运用在夜景照明中是一件非常好的事情。但LED有其自身的特点，由于相当一部分城市夜景建设管理者不了解这个问题，加上一些厂家、媒体不当的宣传，人们一度认为LED能解决夜景照明所有问题，如夜景照明耗能是一大难题；夜景多是室外，有各种极端气候问题；有高层超高层建筑夜景灯具更换难问题；有雨水、防尘等一系列有关灯寿命的问题：城市夜景需要彩色、闪动变化光等问题。LED节能、长寿命、光色丰富变化多样，似乎LED正符合解决这些夜景照明的所有难题。因此，有一段时间，部分城市在夜景建设方面，只要有运用LED的夜景照明方案，管理部门都会认为是科技含量高的优秀方案会获得通过。在实施夜景过程中从购买LED产品到施工，进而在工程完工后运行中缺乏有效的LED质量审查、工程监督和运行维护这一系列管理机制。
二、对城市夜景照明正确应用LED的建议
LED在我国发展极快，特别在夜景照明方面。LED地埋灯、水下灯、应急照明灯、庭院灯、各种标识灯、LED局部投光灯、LED线光源灯、LED点光源灯等等，为城市夜景工程增光添色起到了极大作用。特别是LED颜色好，耗能相对少、寿命相对长、电压低使用安全、无污染、抗冲击抗震性好、体积小便于隐蔽，适合见光不见灯的夜景照明原则等等，为夜景照明使用提供了可选性。但夜景照明一定要根据LED的自身特点进行应用设计。
在设计上，对于有的建筑山墙、顶部等需要较大面积投光或展现其构造形体的地方，一般不要用LED,目前LED还没有泛光照明的优势。在需要较宽光束角照明的地方也不要强用LED,因为LED光源光束发射角小，光源方向性太强，在一定角度内几乎没有多少光，LED适用于轮廓、点光源或玻璃幕墙内矩阵组合成图案，商业场所，需要动感变化色彩丰富等的场所或载体。如有的建筑夜景适合其他光源与LED互相配合使用，更能衬托出LED的优势。如一些建筑物局部需要投光照明，但一般灯体太大会影响建筑白天景观，这时就可以选用体积小，便于隐蔽的LED投光灯。
这些需要在夜景设计与建筑管理等方面加强注意。如在审查夜景设计方案时就严把设计审查关，设计时不能充分发挥LED长处的夜景方案不予采用。在实施中，对购买夜景用LED严把质量关，我们不提倡只选购价格低廉产品，凡不符合质量要求的LED灯具等一系列配套设施设备及附件禁止购买，严把LED产品进货关。对施工过程中实行严格工程监理制度，凡 不符合施工安装规范和要求的必须改正，杜绝不规范的施工安装行为。在施工完成后要严格实施验收制度，按照规范标准进行验收。对投入使用的LED夜景工程要建立运行维护制度，一旦发现问题，要及时维修排除。
? LED作为一种具有美好前景的新光源，虽然白光LED在满足功能照明替代其他光源还有相当长的道路，但在城市景观照明方面已显示出它强大的优势。LED具有节能、安全、环保、色彩丰富、寿命长、体积小、响应时间短等优点，非常适合城市夜景照明。只要对城市夜景照明使用LED加强正确的引导，采取正确的设计方法，随着LED各种性能不断提高，价格的下降以及LED的应用研究进一步深入，城市夜景照明运用LED的一个高潮即将到来。
摘自《中国照明报》