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水立方LED建筑物景象照明设计研讨
来源:http://www.tennissh.cn 责任编辑:尊龙用现金娱乐一下 更新日期:2018-10-09 15:43

  水立方LED建筑物景象照明设计研讨

  作者:李兴林
众所周知,“水立方”是以“水”为主题的修建,四个立面与顶面均是由形状模仿水分子结构的两层气枕所构成,两层气枕中心是按“泡沫理论”构成的钢结构。
1.1照明方法的研讨

   四个立面的内外气枕是由3层ETFE膜构成,顶面的内外气枕是由4-5层ETFE膜构成。ETFE膜对各种波长光的透射率很高,见图1。

  

  


图1 ETFE膜光学特性图

   如选用“外投光照明方法”,因为没有杰出的反射面,大部分光通将透过气枕投射到修建内部,构成搅扰光,气枕外表亮度不会很高,将无法到达预期作用,特别是关于顶面无法完成外投光照明。并且如选用外投光照明,在修建物四周要建立支架,对环境将会有晦气影响。

   如选用“一般内透光照明方法”,因为光线需求经过6-8层膜才投到外层气枕外层ETFE膜上,光的丢失较大,气枕外外表亮度也不会很高,相同达不到预期作用。

   因为“水立方”外外表虽有弧度但很润滑平坦,气枕的边框尺度较小,不适宜在上布线和布灯,并且如选用“笼廓照明方法”将损坏修建物的立面作用,所也不宜选用“概括照明方法”。

   经过各方屡次证明与现场实验,断定选用了“空腔内透光照明方法”,即在固定外层气枕的钢结构内侧装置灯具向外侧投射的照明方法,这样光只透过单个气枕,光的丢失仅为空腔内透光照明方法的一半,可到达较为抱负的照明作用。这种照明方法的选用,为修建物景象照明添加了一种新的方法,创始了修建物景象照明的先河,关于膜修建和玻璃幕墙修建的修建物景象照明有着重要意义。

   1.2 光源挑选的研讨

   因为两层气枕之间尺度相对狭小,散热条件较差,不适宜装置尺度较大、散热量较大的光源。在这样的条件下,比较合适的光源只要荧光灯与LED灯两种光源,因而咱们要点对这两种光源进行了屡次多计划技能经济比照。LED寿数长,达5万小时,是T5管的2.5倍。在整个寿数周期内,LED是性价比最好的产品。LED不含汞,低辐射,废弃物可回收,有利于环保。光散布易于控制,经过一次、二次光学规划,经过光学透镜使光投射到需求的部位。易于集成,集计算机、网络通讯、图画处理等技能为一体,可在线编程,当令立异。可纳秒级快速呼应,瞬时场景改换。更首要的是色彩丰厚,运用三基色原理,照明可构成256X256X256种色彩;在点阵屏上可构成8192X8192X8192种色彩。灯体尺度小,易于与气枕的边长尺度合作。

   如选用荧光灯,因为含有汞晦气于环保。因为灯体尺度较大,无法运用透镜只能运用反射体来进行布光,配光曲线很难抱负。荧光灯尺度较大不宜与气枕的边长尺度合作。荧光灯是气体放电灯,呼应速度较慢,无法完成场景快速改换,晦气于场景规划。并且荧光灯RGB三色的混合也将是一个难题,需求开发新的灯具。荧光灯调光镇流器需求在必定电流时才干安稳作业。如选用荧光灯不只所需功率并且耗费的电能都要明显地大于选用LED的计划。

   经过多方屡次多计划证明,终究断定选用LED光源。

   1.3布灯方法的研讨

   “水立方”要求LED灯具白日不要影响修建外观,夜晚LED照明不要影响室内的照明,做到见光不见灯。因为LED光源外表亮度较大,如投射方向和视点不合适,在必定方位会看到光斑,影响照明作用。经过很多现场实验,断定了在气枕的下侧钢结构框上装置灯具,向上投射,这样就不会看到光斑。咱们把这种布灯方法称为“沿边布灯单向投射”。这种布灯方法将是“空腔内透光照明方法”的首要布灯方法,为今后其它修建物选用“空腔内透光照明方法”时,处理了布灯方法的大问题。

   1.4 色彩构成的研讨

   “水立方”是以蓝色为根本色彩的修建,灯火是否还需求红光也成为讨论的论题。蓝色标志“水”,赤色标志“火”,“水”与“火”是对立的统一体,有了赤色会添加水的美。特别是在奥运期间或赛后的严重节日期间,为与喜庆的气氛相和谐有必要要有赤色。选用RGB三基色,灯具可混合出256X256X256种色彩,点阵屏可混合出8192X8192X8192种色彩,丰厚的色彩为场景规划供给了宽广的空间和舞台。

   1.5场景构成的研讨

   上述的照明计划虽能在必定程度上满意照明均匀度、色彩等方面的要求,可是无法构成动画,构图比较简单,还不能满意奥运会以及赛后运营的需求。经过屡次现场实验,断定了在南立面装设2000m2点阵屏,与四个立面及顶面的灯火一起构成雄伟壮丽的场景。经过体系集成技能,还可与护城河照明、环境照明、室外音响联动,光色与音响一起构成愈加庞大的场景,画中有诗将使人们心神沉醉。

   1.6 LED灯具RGB功率比的研讨

   在一般白平衡情况下,RGB的亮度比(光通量)为3:6:1。因为ETFE膜呈浅蓝色,灯火经过多层ETFE膜今后,会产生色移,色坐标X值与Y值发生变化。别的蓝光LED的光通量较红光或绿光LED光通量偏低。怎么装备RGB的功率,为今后场景规划供给一个杰出的硬件渠道,这是一个十分要害的问题。经过屡次现场实验断定了功率比为RGBB。

   1.7 LED芯片及光源首要参数挑选的研讨

   半导体照明工业是一个高新技能工业,是一个朝阳工业,正在逐渐走向大规模运用,其运用规模正在逐渐扩展。因为环保节能,各发达国家政府都拟定了本国的发展计划。我国半导体照明工业近几年来得到了飞速发展,但与发达国家比较仍有较大距离,一些重要专利把握在国外的企业手里。在对国内外有关产品深入调查的基础上,终究断定选用世界著名品牌的芯片,立面照明LED选用国外封装。顶面照明LED可选用国内封装,点阵显示屏LED可选用国内芯片及封装。

   投标成果顶面照明也变成了国外封装。因为LED有差异于传统光源和灯具的一些参数。怎么挑选和断定这些参数也成为了研讨的课题。

   ⑴单颗大功率LED功率和额外作业电流的挑选

   依照功率对LED进行分类,一般把0.5W及以上的LED称为大功率LED。世界著名品牌lumilaids、Creen、Osram的产品系列,额外作业电流为350、500、700、1000、1500mA等几个等级。在选用相同技能的条件下,单颗LED功率愈大,光效愈低,但可削减灯具数量,有利于节约出资;单颗功率愈小,光效愈大,但每个灯具内需求LED的颗数添加,灯体尺度增大,添加了光学透镜的技能难度,对配光曲线有晦气影响。在归纳考虑技能、经济以及产品老练的程度与实践运用经历等要素的基础上,断定了单颗LED额外作业电流为350mA,即功率为1W。

   ⑵峰值电流的挑选

   依据世界几家著名品牌的产品,关于350mA的LED其峰值电流有500mA、700mA两个系列。峰值电流为700mA系列的产品较新,价格较贵。终究断定峰值电流挑选500mA系列产品。

   ⑶单颗LED光通量的挑选

   世界著名品牌的产品,不同LED系列产品的光通量不同。考虑到价格与产品的老练程度,终究断定,在额外作业电流下,RGBLED的光通量分别为35、60、15Lm。

  ⑷LED主波长的挑选

   主波长是决议LED色彩的首要参数,挑选正确与否会对场景作用产生影响。咱们挑选LED主波长为:R:622-629nm,G:520-525nm,B:465-470nm。

   ⑸LED半波长宽度与色纯度的挑选

   这两个参数实践上标明LED的同一个光学功能。LED半波长宽度挑选:R:20-25nm、G:35-40nm、B:25-30nm;LED色纯度挑选:R:≥97%,G:≥75%,B:≥95%。

   (6)LED芯片答应作业结温的挑选

   答应作业结温愈高,产品功能愈好,价格愈贵。归纳考虑产品老练程度与价格要素,LED芯片答应作业结温大于125℃。

   ⑺最大作业壳温的挑选

   这是对封装技能要求的一个参数,最大作业壳温愈低,对封装散热要求愈高。标明封装散热技能愈好。最大作业壳温挑选110℃。

   ⑻LED光源热阻的挑选

   热阻这个参数直接反映了封装技能的水平。散热技能愈好,热阻愈低,光衰愈小,灯的寿数愈长。咱们挑选PN结至封装底座的热阻:R:≤12℃/W,G、B:≤10℃/W。

   ⑼LED的寿数与光衰的挑选

   LED的理论寿数为100000小时,但现在世界上实践能到达的是50000小时,即运用50000小时后,光衰不超越30%,光通量仍能坚持初始值的70%。

   1.8对灯具功率的要求

   在对世界著名品牌灯具功率考察的基础上,咱们提出了对LED灯具功率的要求。灯具输出光通量不小于芯片封装后的光通量的80%。

   1.9对驱动电源功率的要求

   水立方LED修建物景象照明能够选用几种电源驱动方法。为了体系的功率损耗,节约能源,在考察了世界著名品牌产品参数的基础上,咱们提出了对驱动电源整体功率的要求,从交流电源到芯片的功率大于75%。

   1.10 对灯火网络控制体系通讯协议的要求

   世界上灯火网络控制体系盛行的通讯协议是DMX512,、欧洲的ARTnet、美国的CAN。依据我国在IPv6的实验运用上,已有必定经历,整个奥运公园灯火网络控制体系选用了IPv6协议,水立方灯火网络控制体系上层选用IPv6协议,一起兼容DMX512协议。 (小汤)
 

  

   水立方LED修建物照明规划

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