我们在照明设计中越来越多使用LED灯,面对LED市场目前良莠不齐的LED光源产品,作为厂商和用户我们应如何更专业的设计和挑选我们所需要的产品?
LED光源的参数主要有:电流、功率、光通量、光衰、光色、显色性。设计师会关注哪些方面参数?有些参数是很早之前就有,而有些参数在一直变化。来自广州市科柏照明工程设计有限公司设计总监---徐庆辉将为大家重点讲解LED照明设计在功率,光色,显色以及光形四大方面需注意的问题。
功率
首先传统光源都是固定功率,由其是金卤灯,只有35,70 ,150W 功率可选,如果你想买个110W的,却没有。但是在LED时代,什么功率都可以做到,所以,在LED时代,你还在讲功率吗?因为只要改改电流,功率就随之变化。LED时代不鼓励讲功率,尤其是大家经常会问每瓦多少钱,站在设计师的角度,其实是十分不支持这样的做法。实事上,我们不会要求这么大的功率,因为我们会看到电流和效率之间的比例,简单的说,加大电流,提高功率,当提高到一定的阶段的时候,光输出已经没有多大的提升了。在很多时候,冗余等于浪费。而实际上,在LED时代,冗余却不等于浪费。例如,LED灯明明可以推到100W,但是建议推到70W来使用。它可以带来更多好处,虽然牺牲了一点点光效输出,但是它可以减缓光衰,延长使用寿命,改善可靠性,提高光的利用率,牺牲光通量却带来了这么多的好处,是一件利大于弊的事。所以喜欢的灯,不是说把LED推到极致去使用,而是用到7成便可以。
再例如,我们用的是5W的LED,实际只用到3W在工作,反之,拿3W的LED硬推到5W去工作,这是作为设计师是不希望出现的。因为它会带来更多的不利之处。
设计师应该直接要求光通量,由厂家去决定要求多大的功率,这样可以促进厂家去更好的追求效率和稳定,而不是一味的推高它的瓦数,事实上我们买灯买的不是瓦数而是光通量,所以虚推高瓦数的意义并不是很大,设计师并不希望这样做。
光色
说到色温,大家只关心“黄光、白光”,不大关心光色跑偏的问题。反正传统光源色温就那几种,选一个就行,一般也不会跑偏去哪。到LED时代,我们发现:LED的光色啥样都有。即使是同一批灯珠,都有可能偏差到千奇百怪,红红绿绿好生热闹。鉴于此乱象,有个良心LED灯具厂向客户承诺:“我们的灯具,色温偏差±150K以内!”,也有设计公司在做产品选型时,规格书上注明:“灯珠色温要求偏差±150K以内”。
先举个例子,就在这个厂的老化室里,我看到两组明显不同光色的灯条,一组正常暖白,另一组明显偏绿。如图,能发现两根灯条的区别吧?
人眼看上去完全不同的两个光源,“相关色温”只相差20K,那么为什么会出现这样的情况呢?
地图上的经纬度表示城市的位置,“色坐标图”上的(x、y)坐标值表示某个光色的位置。看下图,(0.1,0.8)这个位置就是纯绿色,(0.7,0.25)这个位置就是纯红色。靠中间部分基本是比较白的光,这种“白的程度”无法用文字描述,就有了“色温”这个概念。
我们最早的钨丝灯泡,无论怎么做,他的光色都只能落在这条表示冷暖白光的线上(上图里的粗黑线),我们把这根线上不同位置的光色叫做“色温”。现在科技发达,我们做出来的白光,光色不一定就正好落在这根线上,只能找一个“最近”的点,读出这个点的色温,叫做他的“相关色温”。
现在终于知道了,别说偏差±150K了,两个光源就算CCT一模一样,光色也可能大不相同呢。
显色性
就照明领域来说,我们最熟悉的是显色指数CRI。显色指数其实是评价被测光源相对于基准光源而言忠实显色能力的指标。Ra的算法类似于工厂里评估工人KPI,选几个色点来评估它和标准光源的差距,正是因为只是取了几个关键点,所以会给一些厂家造假的空间。以前传统光源无法做到针对某个点,但是LED可以做到,Ra可以做到很好,实际上呢,显色不一定好。
在实际应用中,我们通常会标示CRI或者Ra是多少,但是,与以前不同的是,LED时代,R9正在越来越多被提及和关注。R9为什么突然变得这么重要?
是因为LED光源的关系吗?R9其实我前面已经提到的14个标准色中除去8个具有中等彩度后剩下6个标准色中的一个,是用来评价光源对于高彩度红色的忠实显色能力。
我们之所以如此强调或者说关注R9指数,其实是因为红色对于我们而言特别重要,光源对于红色的显色能力直接影响光源对于我们人体肤色的显色能力,并且我们特别在意红色物体以及我们肤色在灯光下的颜色。
而R9对于LED来说就更为重要。随着LED的快速发展,我们能够越来越方便的调节白光LED的光谱。为了提高光效,大家纷纷减少了在波长较长区域的能量,也就是红色波长区域的能量,而把更多的能量放在了555nm左右。这样一来LED对于红色,尤其是彩度较高的红色的显色能力就会下降,而这种下降不能被CRI表现,这也就是为什么R9对于LED说尤为重要的原因。
从技术上来说,为了提高光效,LED更容易削减红色部分光谱成分。图为同样质地颜色的凳子在不同的光源下呈现的不同效果,左为卤素斗胆光源、中间为2700K色温LED光源,右侧为4000K色温LED光源。
同样的食物在不同R9显示指数灯具下的效果。
光形
射灯打出来的光斑,就叫做光形。无论是主光斑,还是副光斑,对于设计师来说,这些光斑只要是符合应用场所特征的就可以认为是好的光斑。举例说明(见下图),如果干净的光斑这样用,主光斑只能打到前几件衣服,而后面的衣服根本无法看见,此时,便需要提供副光斑来照后面的几件衣服。如果仅仅使用干净的光斑来打光的话,则至少需要7盏灯,如果主副光斑有过渡的话,就只需要2盏灯。所以这也是一种节约,节能能源不是说把金卤灯替换为LED就是节约,这需要很好的去设计才能真正达到节能效果。
无论是什么样的光形,防眩是必须的,反射器虽然设计十分漂亮,但是往往很多厂家加了防尘玻璃,因此多次反射便造成了眩光。对于设计师而言,无论反射器设计是有多么好,最终关心的是整个产品的设计是否符合实际需求。因此设计师们需要因此而带来的芯片温度,散热等可能出现的问题。
总结
你还在要求功率吗?NO,要求光通量便可;你还在要求色温正负150K,不只是色温 ,还需要加上算准色容差;你还是只会看Ra吗?至少要加上R9,或者GAI;你的光形和防眩符合要求吗?不要只看漂亮的反射器,一定要看整灯的设计。
这种知识教育和培养会给厂商和用户带来专业的需求,当需求变的专业了,你的产品也要做的专业,否则,产品跟不上用户的专业需求,自然就会被淘汰,这也是渠道的呼声之一。