站在电机工程师的角度看照明工程
图书馆项目实景图
自1995年开始,我每年在海峡两岸就节能与照明技术研发推广演讲均超过40场,是最早应邀到大陆就照明学术交流演讲的台湾学者。每一次演讲,我说得最多的一句话就是“一家人不说两家话”,积极参与内地各大LED照明会议与论坛,将台湾LED领域研发专家引见到内地,为什么呢?通过这个活动我想告诉大家,我的责任并不只是将台湾先进的LED技术理念与经验毫无保留分享给内地学员,我更想要以一种正能量的方式让大家知道我们是“一家人”。
优质光环境是第一考虑
我是一个电机工程师,在台湾,照明设计是电机工程及建筑科系学生的一段学习过程,我应该可以算是台湾第一位从18岁正式学习照明工程原理、大学本科、研究所硕士、博士,一路都是研究修读照明工程科技的人。钻木取火、击石成光,这都是从功能性开始的。现如今,灯火通明不再不可求,照明工程师们所关心的问题已从光的功能性上升到照明品质;现代化照明品质,更进步到要求优质光环境、健康照明。什么样的光才是健康优质的光呢?要有充分的照度、要有均匀的配光、不会出现有害视觉的眩光。LED最大的致命伤就是眩光,早在十多年前我就有提出,如果不把LED的眩光问题解决,LED的应用推广是没有前途的;外观漂亮的灯具、高显示指数的光源很重要,但更重要的是确保不会发生频闪的现象,而节能只是最后的考虑,毕竟视力无价!但即使现已进入到LED照明的时代,优质照明、节能环保至今没能好好的与市场相互交融,往往好的照明设计、规划项目,最后败给的是成本考虑及市场削价竞争,所以照明工程师需要做的努力还有很多。
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台湾科技大学图书馆照明工程改善项目,是我亲自设计监造,2006年时的台湾照明学会室内照明设计首奖,也是我唯一亲自操刀设计的工程项目。一辈子只做这一次照明设计参赛,2006~2010年间,台湾各大学图书馆照明改善时必到观摩学习的图书馆照明改善项目。到现在2017年,仍是台湾图书馆照明工程中,质量第一的工程。当年是用荧光灯,创下多项台湾第一:(1)灯具效率最高,全馆用电密度LPD(W/m2)最低;(2)照度最高及最均匀;(3)视觉舒适度全台湾最高。
好的照明设备是锦上添花
从照明设计的角度来看,科技和设计之间的关系特别密切。智能照明要有好的照明设备支持,利用计算机、无线通讯数据传输、电力载波通讯技术、计算机智能化信息处理及节能型电气控制等技术组成的分布式无线遥测、遥控、遥讯控制系统,具有灯光亮度的强弱调节、灯光软启动、定时控制、场景设置等功能,并达到预定的展示功能效果,这些软硬件设备的整合,是构成智能照明控制系统的一部份,甚至变成智能家居、智慧城市的一个环节。与传统照明相比,智能照明可达到安全、节能、舒适、高效的目的,因此好的照明设备在家居领域、办公领域、商务领域及公共设施领域均有较好的发展前景。
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人性化设计是最终目的
把智能照明的控制技术和健康、人体工程、以人为本的概念加在一起,实现便利化操作,才是符合人性化的设计。优质光环境+好的照明设备+人性化设计+健康的生理舒适照明,这才是真正的智慧照明。它需要广泛而长期的人体实验统计分析、视觉及非视觉的健康照明基础研究、软件程序规划设计与人性便利化的统合整合。下面我举两个例子具体说明一下:
人体排毒时间表
根据生理时钟一天24小时的变化,从早上到黄昏,照明随时间的改变在变色温,模拟阳光。晚上睡眠时要在2000k以下的色温才不会失眠,白天需要5500k以上的色温保持一个有活力的工作态度,根据人体的需求设计光控,就是智慧照明。
智慧台灯
这是一个台灯,它会在你到床上躺下两分钟不动之后自动熄灭,半夜若人从床上起来时,灯会自动亮起。如果说晚上睡觉的时候灯的开关还需要手机控制,那么这只能叫智能照明,因为不够智慧化。我们要做到感知人的活动、体温和动作,让你知道什么时候该睡觉,什么时候该开关灯,所以真正的智慧灯光是不需要手机控制的。由此可见,智慧照明和人体工学是密不可分的。
由简单到深入,设计才会好
每一个新事物的发现,都源自于生活本身亲自的体验、观察与学习。把光当成生活中不可或缺的一部分,就能更深入的去了解光、懂光。你参与光与照明科技的发展成长,就能够清楚地知道它现阶段所存在的问题:
1、LED的驱动电源和光源模组到现在还没有办法互换与兼容,这是急需解决的根本问题,或许有人说未来是整个发光模块含驱动电源一起更换就好,那同样无法克服智慧调光的兼容问题。
2、通讯界面到现在没有整合,这也是未来要克服的一大问题,否则灯光控制仍然无法做到随心所欲的地步与要求。
台北101夜景图
我们有做过实验,用不同的颜色和瓦数区隔,设计一个驱动电路,在15瓦以下,一个LED驱动电源可以涵盖所有15瓦以下各个不同电压、电流规格的LED光源发光模块,15~30瓦是另一个等级,在等级内,驱动电源可以自动调整到LED模块所需要的电压、电流及功率要求而输出到LED发光模块点灯,我们做到这一步之后,可以在一定的范围中通用,解决了各家照明企业开发灯具时寻求驱控电源的困扰,也自动解决了互换及兼容的问题,这才叫做创新科技与LED智慧驱控电源,我们研究室所从事的研发就是这种挑战别人无法达成的技术困难。
高效率照明工程设计中,照明设计应优先满足客户应用的需求,而不是供应端照明企业开发出自认为满意的灯具,推上市让消费者吞食,无法解决消费者的困难及满足消费者需求的产品及企业,都注定是要被淘汰的。新科技及新产品虽然看起来很多,但关于照明设计,还需要你重新用心思考。
注:此文为我在上海论坛演讲稿,谢谢《第一设计》协助整理。
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