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LED照明转型升级中的光污染问题

2015-11-12    

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导语: 本文通过对LED照明照明市场的转型、发展等问题的理性分析,指出了未来照明发展应该注意的问题,并给出了相应建议。

  摘要: LED是新一代高效节能光源,传统电光源企业向LED照明转型升级是大势所趋.依靠科技进步来提升产品性能,扩大节能产品应用,有巨大的经济效益和社会效益。政府和行业管理部门要加强引导和监管。全社会要重视科学普及工作,防止劣质LED带来的光污染。

  关键词: LED产品 照明设计 节能改造 光污染 科学普及

  引言

  LED被称为第四代照明光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景亮化工程等等领域。

  2014年10月7日下午,瑞典皇家科学院宣布,将2014年诺贝尔物理学奖联合授予日本科学家的赤崎勇天野浩以及美国加州大学圣巴巴拉分校的美籍日裔科学家中村修二,以表彰他们在发明一种新型高效节能光源方面的贡献,即蓝色发光二极管(LED),为能源节省开拓了新空间。这一切,更加强了人们的对21世纪将是被LED灯照亮的期待。在中国经济换档运行,结构调整的新常态下,2014年照明行业的出口增长依然超过20%,这无疑是中国经济活力中的亮丽风景。各路社会资本纷纷加入LED战略投资。归属于轻工产业的传统电光源企业,在新的机遇和挑战面前,转型升级是生存和发展的唯一选择。本文就LED照明产品热门背后的问题,进行理性的分析,希望得到政府行业管理部门和全社会的重视。

1.LED照明产品的优点及其成功应用

  LED具有寿命长、耗能低之外,LED照明产品与传统电光源产品相比,还有以下特点:一是应用非常灵活,可以做成点、线、面各种形式的轻薄短小产品;二是环保效益更佳,由于光谱中没有紫外线和红外线,既没有热量,也没有辐射,属于典型的绿色照明光源,而且废弃物可回收,没有污染;三是控制极为方便,只要调整电流,就可以随意调光,不同光色的组合变化多端,利用时序控制电路,更能达到丰富多彩的动态变化效果。

1.1LED在城市景观照明中大显身手

  LED作为城市重点建筑的夜景照明,在勾勒轮廓上可以大显身手,能够模拟任何色彩,光通量的损耗和维护费用也大大降低。由于体积小,LED适合制作成线条灯具,LED作成地灯,指示方向、步道和车道,安全可靠,经久耐用。以往,在城市照明的夜空中,由于霓虹灯容易损坏,我们常常看到,其显示的画面和文字总是缺胳膊掉腿。采用LED取代霓虹灯作为显示标志,可以通过计算机编制程序控制软件,几乎可以达到随心所欲的光色变幻效果。因此,在世界各地的著名建筑,城市标志,文娱活动等等方面,LED用于城市景观照明发挥了积极的作用。例如:南京青奥村的景观照明,长江滨水风光带的夜景,开幕(闭幕)式上的灯光秀。通过电视镜头的转播,向全世界各地的人们,传递了《青春南京,活力奥运》的新形象,美丽灯光下的南京城市风貌令人难忘。

1.2LED在室内停车场照明中的节能效果明显

  地下停车场的照明,由于是长时间连续照明,如果用普通的日光灯照明,一是灯具(电器)受高温度长时间工作的影响,衰减很快;二是在没有人的时候,浪费电力,所以,要解决地下停车场的照明,就必须要做到智能化控制。停车场使用LED照明+自动感应监测系统可以提供人(车)来亮灯,人(车)走灭队方案。其节能效果可以达到80%以上,一般情况下,当年就可以从节约的电费中收回投资。因此受到了广大用户的好评。

1.3LED在商业性剧场、电视演播厅舞蹈和摄影的舞台气氛照明

  采用RGB集成技术的LED光源通过调光和调色,可以创造静态和动态的照明效果,从白光到全光谱的任意颜色,渲染出一种强烈的娱乐气氛和制造情调的功能 ,展示出个性化的光环境,LED光源在局部照明、重点照明和区域照明方面的优势,能营造出其他传统照明电光源所无法比拟的高质量光环境,非常适合用于文化娱乐照明领域。

1.4、博物馆、美术陈列馆等专业场所的特殊照明

  博物馆、美术陈列馆等场所属于对照明环境要求较高的特殊场合,其展示物品的特殊性要求照明光源不含紫外线,没有热辐射。LED是冷光源,光线中不含紫外线,完全可以满足博物馆、美术陈列馆对照明的特殊要求。

2.传统照明产品向LED照明产品转型

  近年来,LED制造工艺的不断进步和新材料的开发和应用,各种颜色的超高亮度LED取得了突破性进展,其发光效率提高了近1000倍,色度方面已实现了可见光波段的所有颜色,其中最重要的是超高亮度白光LED的出现,使LED应用从电子显示领域跨越至高效率照明光源市场,从事传统电光源生产制造和应用的企业必须向LED照明领域转型。

2.1转型是要对未来行业发展趋势作出前瞻性预判

  照明行业从上游到下游都在谈转型,说明大家都已经意识到:企业的唯一出路就是主动转型。但大家都是按照自己想当然地理解去战略转型,自然是八仙过海,各显神通。最终,大家都陷入了“摸着石头过河”的误区。由于企业战略模糊,转型与升级的思路不清醒、途径不正确,也只能掉进“不转型是等死,转型是找死”的战略困境。

  转型这个词对于企业经营者来说一点都不陌生,但是它的确切含义却非常让人混淆,不少人误把经营目标当成战略,把追求当成了战略,把点子当成战略,把想法当成战略,才有今天的普遍误解。正是因为这些误解,企业经营者面对错综复杂、瞬息万变的市场就变得茫然。当“茫然”加上每天面对各种大大小小的“突发事件”,企业家就不得不把大量的时间用于“救火”,思考战略更是遥遥无期了。

2.2转型就是直接面对生存与发展的问题

  当前中国经济从高速增长转为中高速增长,经济结构不断优化升级,从要素驱动、投资驱动转向创新驱动。中国照明学会窦林平秘书长10月在深圳的讲话数据“中国照明企业约20000家,照明市场产值约5000亿,3年以后存活率可能只有25%,约5000家。”他指出当今LED照明企业应该先求生存,再谋发展:“LED企业要先求生存再求发展。尤其是小企业要从细分领域下手,找到自己的优势,在竞争中求生存。”大企业掌控了大众产品和规模效应,跨国公司飞利浦开始分拆照明业务,重新制定铁三角战略“1/3传统照明,1/3 LED 照明,1/3数字照明和照明服务”就是一种很好的创新。小企业面对小众产品,从“产品细分、分工细分、服务细分、客户细分、渠道细分”等领域也能各得其所。小微企业可以通过重新定位,专注细分领域,也能找到自己发展的“春天”。

  LED球泡灯、LED直管灯等就是典型的替代传统照明产品,如果再加上其他功能,就可以在替代的基础上开始超越。照明领域可以细分为智能照明、互动照明、移动照明、应急照明、等等细分市场,这就为LED灯具设计提供了无限想象的空间。

2.3日本照明企业成功转型高端LED市场

  三位日本科学家因“蓝光LED”获得2014年诺贝尔物理学奖,给整个照明产业树立了科技创新的榜样。

  Nichia(日亚化学)前身是生产荧光灯、显示器所用的荧光粉公司,年收入仅20亿日元(约2000万美元),不到200人的小公司。1993年,日亚化学职员中村修二发明蓝色发光二极管,这一发明使日亚成为世界知名的LED领导企业。专利与技术是日亚化学称雄LED照明行业的两大核心竞争力。2013年,全球LED市场营业收入180亿美元中,日亚化学就达到30亿美元,名列第一。在中国北京国庆60周年庆典、上海世博会等大型国家项目工程中,大量使用了日亚生产的LED作为其灯具制造和大型显示屏等产品的基础元件,使得日亚在中国LED高端市场获得数亿美元/年的收入,年增长率超过20%。

  在日本的LED照明市场中,松下的市场占有率达25%,排名位居第一。2013年该公司所生产的照明产品中,有80%属于LED光源,已经成功从传统照明转型LED照明。松下于2014年4月底公布2014会计年度业绩预测,其中,与照明相关的「Eco Solutions」事业部营收将为1兆6,370亿元(约160.7亿美元)、营业利益将为625亿日圆。值得注意的是,松下预估2015会计年度照明事业营收将为3,450亿日圆,仅较2013会计年度微增7.4%,相比其他行业仍然是高增长。该公司未来经营方向将着重提升海外市场营收目标至25%等。

3.国内LED照明市场的机遇与挑战

  随着LED技术的进步与成熟,国际社会对于环保节能的呼声愈加强烈,中国政府也适时出台相应的政策,扶持照明企业向LED照明领域转型升级.,传统照明企业里80%的企业早已布局LED照明,投入资金与力量进行LED照明应用技术研究和市场开拓营销.。

3.1LED进入室内照明领域是新的经济增长点

  中国绿色照明工程办公室节能调查结果表明:中国能源的12%用在了照明上,每年约3000亿度以上,如果用LED技术取代全部白炽灯或部分取代荧光灯,可节省1/3的照明用电,就意味着节约1000亿度,相当于一个总投资超过2000亿元人民币的三峡工程全年的发电量。这对能源供给紧张日益凸显的中国来说,节能照明无疑具有巨大的经济效益和社会效益。室内照明是成长性非常大的LED应用领域,台湾工业技术研究院提供数据:2006年室内照明应用仅占全球LED照明市场3%,市场规模仅650万美元,但是2008年室内照明应用市场规模约达3900万美元,占照明市场10%,比2005年度增长5倍 .随着展示空间商业照明应用逐渐提升,室内照明应用在快速成长,到2011年全球LED室内照明应用市场规模达到1.44亿美元,占全球LED照明市场比重将提高到30%。 飞利浦照明、欧司朗照明等代表照明行业技术尖端的国际照明巨头纷纷展出L E D室内照明应用产品。日本、欧美等地LED灯泡正在全面的流行,到2011年5月LED灯泡在日本国内的市场占有率达到了42.3%,这是LED灯泡首次在日本市场超过传统电光源产品。

  中国照明电器行业协会提供的最新数据:2014年1--9月份,中国LED照明产品出口额达60亿美元,增长率达70%,出现井喷式行情.。品质优良的企业产品依然占据欧美发达国家的专业市场。浙江横店得邦,上海强凌,浙江阳光一直走品质为先的路线,节能灯时代已经完成积累,转型LED照明优势明显。

  更为喜人的是:东南大学设计研发的LED自动生产线(专业生产室内LED灯泡和灯管)已经分别出口美国和欧盟,想想20年前,中国从欧美高价引进制造技术;看看现在,我们自己制造的LED生产线,打败西门子的技术垄断,进入欧美发达国家企业。中国制造从产品到装备,实现升级换代。

3.2LED室内照明国内市场出现一片混乱局面

  欧美市场对LED室内照明产品的需求,拉动了中国LED产业的出口。另一方面,欧美市场对品质的严格要求,也促进了中国LED产业的技术进步.。但是,这毕竟只是少部分中国LED照明企业的市场,多数企业面对国内市场是一片混乱局面.。外行主导下的价格混战,造成劣质LED产品充斥市场,消费者盲目性的网络购物,不计健康的冲动行为,正在付出惨痛的代价。这些应该引起政府管理部门和全社会的重视。

  国家标准GB--50034(建筑照明设计)中第4.4章节中也已经对LED用于室内照明的质量有了明确的规定:平均显色指数Ra>80.相关色温Tc=3300--5300K。国家标准是政策法规性质的文献.看看现实中的执行,其实是非常的令人不安:身边的优质幼儿园,名牌小学和高级中学以及大学城,照明质量大多数都没有达到国家标准的要求:幼儿园和小学没有使用低色温的灯光,中学教室基本没有使用三基色节能荧光灯,是设计师不懂还是根本就没有执行设计规范,不得而知?xx大学城,原设计是达到国家标准的,可是物业公司管理几年下来,教室的灯光明显降级.为了省钱,把三基色节能荧光灯替换为更便宜的卤粉荧光灯。

  北京同仁医院调查了1.5万名学生的视力情况:小学生的近视率已经超过30%!(农村小学生相比城市小学生近视率低20%)中学生的近视率已经高达70%!大学毕业的年轻人75%离不开眼镜!找出其中的原因,有多重因素.不可否认的是照明光环境不健康是重要因素.学校和家庭使用高色温刺眼的灯光,长时间玩弄电脑和手机.液晶显示屏背光源中LED蓝光辐射,过强的或者过弱的书写台灯等等都是光污染的来源.

  国家质量检测(江苏省)中心,在市场抽查的xx上市公司LED产品,数据表明:按照国家标准的要求,它不适合应用在人们长时间工作和生活的室内空间,仅仅适应于停车场,过道等等人们短暂停留的场所。实际情况:该产品因为价格便宜,被一些单位用于所谓的节能产品推广。相当于GDP高增长的同时,要承受PM2.5=300.

  2014年”双11“,淘宝网照明产品销售额4.54亿元,同比增长38.88%。 网络购物是现在的时尚潮流,一些年轻人自以为《淘宝得便宜》,仅仅在电脑上,靠一张图片,比一下价格。作出《非常聪明的选择》,至少对于照明产品---光线的质量,基本是没有办法判断。抽查测试了网络销售热门产品---几十元/盏的LED护眼灯,更是触目惊心,Ra和Tc两个重要指标100%不合格。为什么会有那么多的人图便宜而不关注光污染对健康的影响:是因为贫穷而无奈吗?过去的中国人确实是有这些因素,20年前,三基色节能灯推广应用时,按照国家标准生产优质节能灯的企业,因为相对价格高一些(使用相当于彩电用的荧光粉),产品在国内卖不掉,基本是出口代工。一些小厂使用卤粉(相当于黑白电视机的荧光粉)生产节能灯,因为价格便宜占领国内大量市场,结果老百姓得出:节能灯节能不节钱的误读。经历过花钱买教训的阶段以后,节能灯的应用才真正得到推广。

3.3 LED照明光污染的危害与防治

  光污染泛指影响自然环境,对人类正常生活、工作、休息和娱乐带来不利影响,损害人们观察物体的能力,引起人体不舒适感和损害人体健康的各种光线,包括眩光,溢散光,辐射光和闪烁效应等.

  光污染对人体健康有着有重大影响。在不舒适眩光的作用下,视觉易疲劳,视力下降。夜晚在溢散光的照射下、影响睡眠、大脑神经得不到正常休息,造成头晕目眩、失眠、情绪低落等神经衰弱症。如果长期受光污染影响,会破坏人体褪黑激素的分泌,雌性激素增加,患乳腺癌的几率增高。

  长期在彩色光的环境中,干扰大脑的中枢神经,使人恶心呕吐、血压升高、体温起伏、心急气燥、损害人的生理功能,影响心理健康。

  光污染也会构成安全隐患。由于人工照明的不妥,产生不同程度的眩光,它会妨碍人的正常活动。过高的光源亮度值或光源与环境的亮度对比值都会降低眼睛的适应能力,从明亮到黑暗的环境中需要较长的适应时间,此时看不清周围的物体。对行人和驾驶员的视力受到损伤,容易引发交通事故,构成安全隐患。

  光污染破坏了生态环境。夜间在灯光的长期照射下,会影响植物的生长,有些植物只会开花不会结果;有些树木会落叶、脱皮;在红色光的作用下,植物变得细小。城市夜间照明就是延长了白天,破坏了鸟类和昆虫的活动规律,光污染使它们变得精神萎缩,食欲不振,影响正常的繁殖,甚至逐渐消失。为了“引鸟进城”,对树林、公园、山林的照明应严格控制。

4.几点建议

4.1夜景灯光需要统一规划管理,打造照明设计精品意识。

  夜景照明是整个城市发展规划的组成部份,每个单体设计应符合全市的总体规划要求,并组织专人对单体方案进行审核。在实施过程中,应评估其亮度控制、照明色彩和效果、节能技术以及和周围环境的协调等。对照明设计单位和设计师进行资格审核,在照明设计过程中应注重技术与艺术有机结合。每个工程应该有自己的创意设计,切勿各单体景观采用类同的照明手法和灯具。随着电子技术的高速发展,为LED照明配套的各种控制和调光的智能系统已获得较广泛的应用。中国照明学会正在与国际接轨,大力推进国家注册照明设计师制度,充分发挥专业教育的作用,在照明设计时要求使用节能,舒适和健康的照明产品,把现代的高新技术和计算机照明控制、太阳能的照明装置等等充分应用。

4.2LED用于室内照明要贯彻执行国家标准

  国家标准是一个国家发布的政策法规性质的文献,是依法治国的基础。政府管理部门要加强市场监管,对于市场检测过程中,产品质量不能达标的,要坚决处理。通过媒体曝光,提醒消费者健康比便宜更重要。电商渠道的兴起,给LED照明产品的销售提供了新的平台,但也给那些以劣质低价为卖点的不良厂商,提供了浑水摸鱼的机会。这些无质量保证、光污染严重的照明产品,给正规卖品质及品牌的LED照明厂家,形成了巨大的冲击,没有经过照明专业教育的装饰设计师,不懂得执行照明设计的标准规范,却承接了大量室内装潢(照明)。青少年用错灯,伤害了眼睛,不仅是个人的损失,更是民族的悲剧。中国现在戴眼镜人数已有4亿,试想一下,一个全民戴眼镜的国家,绝不是习近平主席倡导的《中国梦》。

4.3开展科学普及工作,提高全民素质

  行业协会作为政府和企业之间的桥梁,有责任和义务积极开展科学普及工作。联合国大会已经宣布2015年为国际光年,希望以此纪念千年来人类在光领域的重大发现,强调推动可持续发展、解决能源、教育、农业和卫生等世界性问题的光技术的重要性。光能为广泛领域中的各种问题和挑战提供切实可行又可盈利的解决方案,例如照明领域的创新在减少光污染的同时还可以减少能源消耗和环境影响,让大家在黑暗天空中欣赏宇宙的美。

  2015年国际光年是让所有人了解光领域各种进步的绝好机会。 现代人类的生活中有许多发明,从视力矫正眼镜,用X光检查骨骼状况,到高清晰电视,DVD,手机和互联网,以及卫星对地球的环境观测等等。人们在享受这些发明的同时或许没有意识到,它们都与光和光学的应用有关,而且这一领域拥有非常广阔的发展前景,就连科学家都难以预测光电技术将来会把人类带入怎样的境界。正是由于光的重要性。所以,人们需要了解光,用好光,而不要被光伤害。

  参考文献:

  1. LED照明光色对健康的影响 潘有彬 诸玉华 《中国照明电器》 2015,1

  2. LED照明及其医学效应初步探讨 诸玉华 潘有彬 沈吉梅 《 江苏省照明学会年会报告》 2014

  3. 中国LED照明企业状况 窦林平 《中国照明学会报告》 2014

  4. 中国照明行业出口情况报告 陈燕生 中国照明行业出口情况报告

  5. LED照明市场分析报告 《台湾工业技术研究院报告》 2011

  6. 照明光色对儿童视力和情感的影响 诸玉华 潘有彬 严振志 《中国长三角照明科技论坛》 2005

  7. 夜景照明的规范化和科学化 诸玉华 潘有彬 《南京照明学会二十周年报告》 2004

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