前言

　　上海市政府規定氣溫高于35℃時夜景燈光關閉，有些城市關燈的時刻可能更多。照明節能的問題突顯出來。從領導到群眾很自然的加以關注，媒體也紛紛報導各種“節電”的方法。但是，照明是一門技術與藝術相結合的科學。節約能源是我國的基本國策，從倡導“科學發展觀”的今天來看，更應重視采用科學的方法來審視現在中國的城市照明，提出切合實際的解決方案。作者提些自己的意見與各位領導、同行溝通，以利于照明節能工作的開展。

　　一、照明與人類健康的關系
　　照明對人會引起視覺與生理兩方面的效應。
1.照明的視覺效應
　　人類以往幾十年的研究，重點在視覺功效與工作環境（包括情感）的研究，大致有以下一些基本的認識；
　　(1)作業面上要有一定的照度，且作業與背景要有一定的亮度對比才能看清物體。視覺與亮度對比成線性關系，而與光的數量并不成線性關系（不是越亮越好）。
　　(2)視野中的亮度分布或亮度范圍不適宜或存在極端的對比會形成眩光。眩光分為失能眩光（降低觀察細部或目標的能力）和不舒適眩光（有不舒適感）兩種。
目前對不舒適眩光的機理研究只知道與瞳孔活動有密切聯系。但其資料尚不能滿足應用于工程實踐，因此大多數不舒適眩光是根據視場內眩光源的大小、亮度、數量、位置及背景亮度等因素來評價的。
　　(3)對于一個固定光譜成分的光，在不同適應亮度條件下，其感覺亮度與實際亮度不同，或者在同一亮度條件下，不同光譜成分的光，其亮度感覺也不同，即客觀的（計量）亮度與人感受到的亮度之間有差異。為此，引進了一個“主觀亮度”的概念，稱之為視亮度“brightness”。視亮度受適應水平和視覺敏銳度的影響，沒有量綱。
　　(4)人眼介質對不同波長的光透射系數不同，紅光透過率高，藍光透過率低，且隨著年齡的增長透射系數降低，即進入老年人眼睛的光線比年青人少，且藍光更少。
　　(5)人的視覺器官不但能反映光的強度，而且也能反映光的波長特性，即人眼不但有亮度的感覺，還有顏色感覺。顏色是物體的屬性，通過顏色視覺，人們能從外界獲得更多的信息。
　　(6)人眼對波長的變化感覺很靈敏，在整個光譜區，人眼能分辨出上百種不同的顏色。
　　(7)光環境的舒適、宜人與光的空間分布有關。研究結果表明，在水平視線上下20°球帶范圍內垂直面的亮度要達到一定的水平，人才感覺適宜。晴天與陰天人的感覺不一樣。陰天使人有一種朦朧的感覺，朦朧是一種視覺心理現象，會產生抑郁的情緒。
2.照明的生理效應（與健康有關）
　　2002年美國人發現在人眼的視網膜中除了桿體細胞(感受明暗)與錐體細胞(感受顏色)外，還有第三種光感受器，它對藍色敏感，與人的生理效應相關，藍光在被傳輸至大腦的過程中會影響人體荷爾蒙的分泌。
　　(1)人的生理節律在24小時內除體溫變化外，皮質醇、氧基色胺(退黑激素)也隨著變化，它們隨著光照、黑暗而周期性變化，皮質醇是興奮荷爾蒙，退黑激素是睡覺荷爾蒙。24小時的周期幫助校準生物鐘。
　　(2)腦體的生理器官與生物時鐘有關。照明與敏感度有關：午夜后0-8小時內靈敏度降低非常多，工業生產的事故多數發生在午夜后，可以通過提高照度(10倍)有所改善。照明與腦電波活動(沉睡度)也有密切的關系，可以通過提高照度降低沉睡度。
　　(3)照明與緊張度有關。人工照明與天然光結合的照明可以降低人的緊張度，因為天然光中有不少的藍光。
　　(4)閃爍對眼睛有影響。熒光燈接近損壞時經常會一明一暗的閃爍。科學實驗證明，眼睛所能辨認的閃爍是每秒鐘40次以下，尤其是每秒5～15次時，眼睛特敏感，極易造成視覺疲勞。
　　(5)紫外線對眼睛有影響。氣體放電燈中有一定數量的紫外線，如果紫外線特強時，極易使眼睛引起角膜炎。

二、照明質量與相關的參數
　　視覺效應的研究著重于視覺功效(visual perfor-mace)與工作環境的研究。視覺功效是指根據視覺作業的速度和精確度評價的視覺能力，提出的照明質量與相關的參數可歸納于見下表：

　　照明質量 質量參數
　　可適應的照度水平（根據不同作業） 維護照度Eav
　　光空間分布 均勻度Emin/Eav、Lmin/Lav眩光限制UGR
　　顯色性 顯色指數

　　生理效應研究提出的照明質量指標與視覺效應研究提出的照明質量可對應的列入下表：

　　與生理（健康）相關 說明
　　照度水平 視網膜上需要更多的光照
　　光的空間分布 從上部來的光線對人很重要，希望室內有更多的天然采光
　　可適應的色表 藍光非常重要，傍晚不需要更多的藍光，可以改變一下色表
　　適時 什么時候進入
　　持續時間 日照持續時間

三、光環境設計與節能
　　光環境設計應在正確設計理念指導下，以人為本，按設計規范的要求進行。
　　1.滿足基本的功能性要求。一般照明條件下大約需要20lx的水平照度才能分辨人臉的特征，故規定室內最小照度為20lx，在連續工作區域維持照度不得低于200lx。室內、道路等要有一定的作業面照明，照度、亮度要滿足一定要求。
　　2.充分利用明、暗、光與影，根據不同的場所、不同的環境營造不同的氛圍。
　　3.選擇合理的照明方式。
室內：直接照明、間接照明、半直接照明……等創造的光環境是不同的，能源的消耗也有所不同，應根據具體情況合理選用。
建筑物外觀照明：采用泛光照明還是內透光照明，要根據需要而定。
　　4.根據不同場合的需要，選用不同色溫的光源。
　　5.充分利用自然光。自然光是最純潔、最廉價的光源，用自然光照明，人的緊張度可以降低，心情也比較愉悅。
　　6.防止光污染，注意照明對人類健康的影響。如居民樓不要打泛光燈，以免光線通過窗戶進入居民家中，影響生活節律。減少逸出光與上射光，節約能源。
　　節能的照明設計最后衡量的指標是照明功率密度LPD(W/m2)，但它的內含是很豐富的。
四、光源選擇與節能
　　盡量采用光效(lm/W)高、壽命長的光源。但由于不同光源發光原理不同，其特性也各有不同，故各有自己適合使用的范圍與場所。
　　1.白熾燈、鹵鎢燈：
　　光效較低、點燈電路簡單,調光方便。但它的色表與光譜組成決定了它所創造的氛圍是別的光源所不能代替的，人們喜歡它。
　　上海市工程建設規范《公共建筑節能設計標準》規定：一般照明，包括衛生間、走廊，不得使用白熾燈和100W以上的鹵鎢燈；功率大于100W的室外照明光源不得使用白熾燈。
　　2.熒光燈：
　　緊湊型熒光燈可以做成一體化，也可以用插拔管。
　　細管(T5)，管細用稀土熒光粉(三基色)是關鍵，光效高、顯色性好，直管熒光燈現在不少地方也用T5代替了T8。上海標準規定：不得使用T12熒光燈。CIE出版物《室內工作場所照明》(CIE,S008/E-2001)規定：顯色指數Ra＜80的光源不得用于人們長期工作或停留的室內(高6m以上的大空間可以例外)。無極熒光燈，因壽命長在維護困難的地方可采用。
　　3.高強氣體放電燈(HID燈):
　　一般不宜采用高壓汞燈。
　　高壓鈉燈光效高，透霧性好，道路照明標準中仍將其作為道路照明的首選光源。
　　金鹵燈白光顯色性好，光譜中含有藍色光，藍光使腦的醒覺度高，一般城市道路兩邊的建筑景觀、商店等需要較好表現的地方可采用金鹵燈。
　　4.LED（發光二極管）:
　　固態光源，亮度高，方向性強，壽命長，耐震，功耗低，低電壓(12V、24V)安全與光伏電池匹配最方便，響應快，不含紫外線與紅外線，不含汞(環保)。但抗干擾性差，特別是高頻波峰電壓的干擾。
用三種基色管子可以創造各種顏色，通過控制器形成各種動態的圖案，用作顯示（大屏幕）、信號（紅綠燈）、標示及裝飾照明。
　　目前研究制作大功率管，關鍵是散熱及封裝角度等問題，若想用它作照明光源，還要有一段較長的路要走。若想用它來替代所有其他的光源是不可能的。
　　5.冷陰極管:
冷陰極管能耐離子轟擊、頻繁開關不會影響壽命，故霓虹燈都是用冷陰極管。目前市場上稱呼的“冷陰極管”是與熒光燈管一樣工作的。只不過其電極采用冷陰極，其壽命主要取決于陰極材料及上面涂的電子粉，陰極濺射是壽命受損的主要原因。一般冷陰極管的壽命有10000小時。
五、燈具選用與節能
　　1.首先要選擇光分布(配光)滿足使用要求的燈具，使燈具發出的光能得到有效利用，或者說采用利用系數高的燈具，即光投到工作面上比例高的燈具，這樣可以減少溢出光，減少光污染。
　　2.選用效率（光輸出比） 高，壽命長的燈具。按《建筑照明設計標準》（GB50034-2004）的規定，熒光燈燈具的效率與HID燈燈具的效率不應低于下表的規定：要燈具效率高，需要有好的光反射系統或棱境透射系統。燈具壽命一般為10年，按使用場所的不同選不同防護等級（IP等級）的燈具，燈具的壽命就有保證。
　　3.在室內采用光通量維持率較高的燈具。
　　4.采用照明與空調一體化的燈具(又稱空調燈具）。將燈具置于出風口，減少空調冷負荷。
六、電器附件
　　氣體放電燈一定要有鎮流器才能穩定工作。鎮流器有電感、電子兩種，傳統的電感鎮流器自身的功耗較大，如：T8 36W熒光燈△P=7～8W。
　　1.電子鎮流器自身的功耗小，T8 36W 熒光燈 P=3W，同時電子鎮流器使熒光燈工作在高頻狀態，減少閃爍，而且可以按需要做成可調光式，實現熒光燈的調光。
　　2.節能型電感鎮流器(T8 36W 熒光燈鎮流器)自身功耗△P=5W。
　　3.但“節能”不能只考慮鎮流器自身的損耗，要考慮光的輸出，所以1999年我國能源基礎與管理標準技術委員會制定了“管形熒光燈鎮流器能效標準”，提出了用能效因數BEF來衡量。BEF可以使兩種鎮流器在同一流明系數下進行功耗間的比較。“能效限定值”是強制性指標，劃分淘汰高耗能產品的界線。
　　4.“時間預置式變功率鎮流器”針對高壓鈉燈在道路照明的應用已逐漸被人們所認可，即在下半夜高壓鈉燈運行的功率可降下來，道路的亮度均勻度不變，不影響司機開車，如：400W/250W、250W/150W、100W/70W……等。我國產品已較成熟。
　　5.電抗器式降電流點燈回路，能使高壓鈉燈的輸出功率降低，有較好的節能效果，但要注意無功功率消耗的增加。
后兩種方法都是使HID燈降電流運行，以達到降低輸出功率（有效功率）的目的，但無功功率消耗是增加，要注意由此而增加引起的一系列問題。
七、照明控制系統
　　1.照明控制系統有如下作用：1)營造良好的室內外光環境；2)節約能源：使用者需要時才使用它，盡量減少不必要的開燈時間、開燈數量和過高的照度；3)延長光源壽命；4)提高管理的科學性與高效性。
　　2.采用合適的照明控制策略：
晝光（天然光）控制；時間表控制；局部光環境控制；明暗適應補償控制；平衡照明日負荷曲線控制
　　3.按工程實際需要采用性價比合理的照明控制系統。目前智能化的照明控制系統很多，國際上知名的品牌不少已進入中國。如：LUTRON、Dynalight、奇勝的C-Bus、ABB: i-Bus、松下……等等，國產的也不少。分布式、集中式、集散式。價格上也差很多。現場控制基本上是總線制，通信協議各有不同，DALI系統是統一協議。現場控制也可采用載波（國內不一定有應用實例）。現場與控制中心之間也可采用無線電遙控。總之，采用了照明控制系統可以按照需要（不同的模式）開關不同的燈或調光，造成不同的場景與氛圍，有利于節能，同時有利于管理（故障有信號反饋）。但控制系統設備的選型要根據使用要求選用性價比合理的照明控制系統。不是越復雜，功能越多就越好。
結尾
　　綜上所述，筆者認為以下幾點是立即可行的：
　　1.照明節能是一項系統工程，從設計開始理念要正確，產品要選得合適，大面積的推廣某些產品要經過實驗逐步推廣。
　　2.遵守各規范中有關節能的規定：
　　上海標準:《公共建筑節能設計標準》、《城市環境（裝飾）照明規范》；全國標準:《建筑照明設計標準》、《城市道路設計標準》中有關部分; 節能標準中控制的數值是照明功率密度LPD(W/m2)，標準不能說絕對合適，但總要有一個指標來控制。
　　3.普及照明的基本知識（對業主，包括政府），加強管理、審批制度。
　　4.應設立照明設計師資質論證制度，提高設計師水平。
參考文獻：
【1】Gerrit van den Beld，Light and Health，ILR.2001
【2】楊公俠，視覺與視覺環境（第二版），同濟大學出版社，2002年6月
【3】俞麗華，電氣照明（第二版），同濟大學出版社，2001年9月
【4】節能型電感鎮流器推廣工作協調組，節能電感鎮流器信息
【5】俞麗華，智能照明控制綜述，照明科技論壇（重慶）2004論文集