一、教室照明的標準要求
現行有效的教室照明的標準要求匯總如表1,最早有上海市教委的文件,隨后又有上海市地方標準和多個國家標準的頒布。因為教室照明直接的主管部門是國家教委,但是建設部也是相關的部委,所以即使是國家標準,也出自不同的部委。但是這些標準的總體要求基本是一致的,主要指標是教室的平均照度和照度均勻度;黑板的平均照度和照度均勻度;統一眩光值;顯色指數;光源色溫;燈具效率和功率密度。前7個指標是教室照明的要求,后2個指標是節能的要求。這些標準存在一些指標上的差異,但現階段的工程建設和改造中應該按要求高的指標執行。(見后表)
除了以上的標準要求以外,學校的照明光的波動系數(頻閃)的問題也應重點關注,按新制定的國標燈具性能要求,學校的教室照明光的波動系數應該達到低風險級別,對于學校的網球館、乒乓球館和羽毛球館的照明光的波動系數應該達到無頻閃級別。對于所有的照明場合,應全面達到上述標準要求的才是教育系統需要的照明。
二、LED照明燈具在教室照明中的優勢
由于近年來LED照明產品技術的快速發展,LED照明產品的各項指標已經全面且穩定地超過了傳統三基色熒光燈的水平,主要優勢如下:
1.光的利用率及燈具的能效高
傳統熒光燈在發光的圓柱面上是全發光的,這種特征對于安裝在室內頂面的燈具來說是一個很大的缺點。因為熒光燈管發出的光只有不到40%是直接照到工作面上的,還有60%左右的光是通過燈具反射器的反射后才到達工作面的,好的燈具反射器一般也只有70%的反射效率。目前高效三基色熒光燈管光效約為105lm/W,加高效電子鎮流器的損耗,效率約為95lm/W,裝入燈具后,燈具的總效能僅為72lm/W。但是,目前的高效LED照明燈具在輸出很舒適的光(色溫4000K日光色;顯色指數≥80,R9>10)時,其綜合燈具效能可達95lm/W~100lm/W,也就是說,LED燈具在保證光照舒適性的前程下,因為其發光效率高且有方向發光造成的光利用率高,所以燈具的效能已明顯超過了傳統的三基色熒光燈具。
2.黑板燈的照度均勻度可滿足要求
對于中小學教室,黑板的寬度是早已確定的(單塊約2米),傳統熒光燈管的長度也是按國際統一標準固定的,例如(32W/36W)的發光體長度1.2米,58W的發光體長度為1.5米。用傳統熒光燈具對黑板進行照明就會發現,用2個T832W/36W的燈具,因為受燈管長度的限制,黑板的照明度及照度均勻度遠遠達不到GB50034-2013或DB31/539-2011的要求,如果用2個T858W的燈具來照明,照明度均勻度指標得到明顯改善,但仍有較大的不合格比例,并且能效指標,教室的照明功率密度變大,往往達不到9W/m2的指標值。作者所供職的單位測量過全國各地500多間教室,用傳統熒光燈照明的黑板照明均勻度項目合格率不足20%。LED燈具因為其光源的形狀和光分配可以是任意且精準的,所以可做到在保證照明功率密度達到要求的前提下,滿足黑板的照度及照度均勻度的要求。
3.超長的使用壽命及很低的維護成本
照明燈具的使用壽命和維護成本對國家層面來講,關系到節能減排和建設節約型社會的大局,因為較短的使用壽命意味著燈管生產過程能耗和污染的增加。對使用單位來說,關系到使用維護的物力和人力的成本。傳統熒光燈具雖然有燈管號稱使用壽命達(8000~10000)小時,但由于所配鎮流器的指標影響,在保持70%以上光輸出時的使用壽命僅為(6000~7000)小時,每年基本需換一次燈管。而LED燈具目前在保持70%以上光輸出的前提下使用壽命可達(4萬~5萬)小時,可實現5年才換一次。目前LED燈具的成本較傳統光源的燈具,也僅為1.1~1.2倍的價格,所以性價比已具有非常明顯的優勢,已經使用(3~5)年的LED照明項目最明顯的特點是綜合維護成本僅為使用傳統光源燈具的20%左右。
4.在智能化和人性化高效照明方面具有獨特的優勢
LED燈具的最大優勢是優良的調控功能,是實現智能化及人性化的照明的最佳選擇。雖然傳統電子鎮流器和熒光燈管的組合也能實現調光和控制,但是當燈光下調后,系統效率下降并且熒光燈因電極溫度太低而使壽命大幅下降。但是LED的調光幾乎可實現0~100%的調光,響應快,而且在光輸出下調運行時還能大大延長使用壽命。如果用微處理系統調控時,可以實現人離開時,可自動調整到1~3%左右的光照,即能看清周邊障礙物,又可明顯節電,當有人進入時,立刻上升到正常照明。另外還能實現按需要進行調光和調色溫控制與遠程遙控的功能等,這無疑對提高照明質量,體現智能化和人性化及實現調控節能等都有著廣闊、誘人的前景。