前言

　　上海市政府规定气温高于35℃时夜景灯光关闭，有些城市关灯的时刻可能更多。照明节能的问题突显出来。从领导到群众很自然的加以关注，媒体也纷纷报导各种“节电”的方法。但是，照明是一门技术与艺术相结合的科学。节约能源是我国的基本国策，从倡导“科学发展观”的今天来看，更应重视采用科学的方法来审视现在中国的城市照明，提出切合实际的解决方案。作者提些自己的意见与各位领导、同行沟通，以利于照明节能工作的开展。

　　一、照明与人类健康的关系
　　照明对人会引起视觉与生理两方面的效应。
1.照明的视觉效应
　　人类以往几十年的研究，重点在视觉功效与工作环境（包括情感）的研究，大致有以下一些基本的认识；
　　(1)作业面上要有一定的照度，且作业与背景要有一定的亮度对比才能看清物体。视觉与亮度对比成线性关系，而与光的数量并不成线性关系（不是越亮越好）。
　　(2)视野中的亮度分布或亮度范围不适宜或存在极端的对比会形成眩光。眩光分为失能眩光（降低观察细部或目标的能力）和不舒适眩光（有不舒适感）两种。
目前对不舒适眩光的机理研究只知道与瞳孔活动有密切联系。但其资料尚不能满足应用于工程实践，因此大多数不舒适眩光是根据视场内眩光源的大小、亮度、数量、位置及背景亮度等因素来评价的。
　　(3)对于一个固定光谱成分的光，在不同适应亮度条件下，其感觉亮度与实际亮度不同，或者在同一亮度条件下，不同光谱成分的光，其亮度感觉也不同，即客观的（计量）亮度与人感受到的亮度之间有差异。为此，引进了一个“主观亮度”的概念，称之为视亮度“brightness”。视亮度受适应水平和视觉敏锐度的影响，没有量纲。
　　(4)人眼介质对不同波长的光透射系数不同，红光透过率高，蓝光透过率低，且随着年龄的增长透射系数降低，即进入老年人眼睛的光线比年青人少，且蓝光更少。
　　(5)人的视觉器官不但能反映光的强度，而且也能反映光的波长特性，即人眼不但有亮度的感觉，还有颜色感觉。颜色是物体的属性，通过颜色视觉，人们能从外界获得更多的信息。
　　(6)人眼对波长的变化感觉很灵敏，在整个光谱区，人眼能分辨出上百种不同的颜色。
　　(7)光环境的舒适、宜人与光的空间分布有关。研究结果表明，在水平视线上下20°球带范围内垂直面的亮度要达到一定的水平，人才感觉适宜。晴天与阴天人的感觉不一样。阴天使人有一种朦胧的感觉，朦胧是一种视觉心理现象，会产生抑郁的情绪。
2.照明的生理效应（与健康有关）
　　2002年美国人发现在人眼的视网膜中除了杆体细胞(感受明暗)与锥体细胞(感受颜色)外，还有第三种光感受器，它对蓝色敏感，与人的生理效应相关，蓝光在被传输至大脑的过程中会影响人体荷尔蒙的分泌。
　　(1)人的生理节律在24小时内除体温变化外，皮质醇、氧基色胺(退黑激素)也随着变化，它们随着光照、黑暗而周期性变化，皮质醇是兴奋荷尔蒙，退黑激素是睡觉荷尔蒙。24小时的周期帮助校准生物钟。
　　(2)脑体的生理器官与生物时钟有关。照明与敏感度有关：午夜后0-8小时内灵敏度降低非常多，工业生产的事故多数发生在午夜后，可以通过提高照度(10倍)有所改善。照明与脑电波活动(沉睡度)也有密切的关系，可以通过提高照度降低沉睡度。
　　(3)照明与紧张度有关。人工照明与天然光结合的照明可以降低人的紧张度，因为天然光中有不少的蓝光。
　　(4)闪烁对眼睛有影响。荧光灯接近损坏时经常会一明一暗的闪烁。科学实验证明，眼睛所能辨认的闪烁是每秒钟40次以下，尤其是每秒5～15次时，眼睛特敏感，极易造成视觉疲劳。
　　(5)紫外线对眼睛有影响。气体放电灯中有一定数量的紫外线，如果紫外线特强时，极易使眼睛引起角膜炎。

二、照明质量与相关的参数
　　视觉效应的研究着重于视觉功效(visual perfor-mace)与工作环境的研究。视觉功效是指根据视觉作业的速度和精确度评价的视觉能力，提出的照明质量与相关的参数可归纳于见下表：

　　照明质量 质量参数
　　可适应的照度水平（根据不同作业） 维护照度Eav
　　光空间分布 均匀度Emin/Eav、Lmin/Lav眩光限制UGR
　　显色性 显色指数

　　生理效应研究提出的照明质量指标与视觉效应研究提出的照明质量可对应的列入下表：

　　与生理（健康）相关 说明
　　照度水平 视网膜上需要更多的光照
　　光的空间分布 从上部来的光线对人很重要，希望室内有更多的天然采光
　　可适应的色表 蓝光非常重要，傍晚不需要更多的蓝光，可以改变一下色表
　　适时 什么时候进入
　　持续时间 日照持续时间

三、光环境设计与节能
　　光环境设计应在正确设计理念指导下，以人为本，按设计规范的要求进行。
　　1.满足基本的功能性要求。一般照明条件下大约需要20lx的水平照度才能分辨人脸的特征，故规定室内最小照度为20lx，在连续工作区域维持照度不得低于200lx。室内、道路等要有一定的作业面照明，照度、亮度要满足一定要求。
　　2.充分利用明、暗、光与影，根据不同的场所、不同的环境营造不同的氛围。
　　3.选择合理的照明方式。
室内：直接照明、间接照明、半直接照明……等创造的光环境是不同的，能源的消耗也有所不同，应根据具体情况合理选用。
建筑物外观照明：采用泛光照明还是内透光照明，要根据需要而定。
　　4.根据不同场合的需要，选用不同色温的光源。
　　5.充分利用自然光。自然光是最纯洁、最廉价的光源，用自然光照明，人的紧张度可以降低，心情也比较愉悦。
　　6.防止光污染，注意照明对人类健康的影响。如居民楼不要打泛光灯，以免光线通过窗户进入居民家中，影响生活节律。减少逸出光与上射光，节约能源。
　　节能的照明设计最后衡量的指标是照明功率密度LPD(W/m2)，但它的内含是很丰富的。
四、光源选择与节能
　　尽量采用光效(lm/W)高、寿命长的光源。但由于不同光源发光原理不同，其特性也各有不同，故各有自己适合使用的范围与场所。
　　1.白炽灯、卤钨灯：
　　光效较低、点灯电路简单,调光方便。但它的色表与光谱组成决定了它所创造的氛围是别的光源所不能代替的，人们喜欢它。
　　上海市工程建设规范《公共建筑节能设计标准》规定：一般照明，包括卫生间、走廊，不得使用白炽灯和100W以上的卤钨灯；功率大于100W的室外照明光源不得使用白炽灯。
　　2.荧光灯：
　　紧凑型荧光灯可以做成一体化，也可以用插拔管。
　　细管(T5)，管细用稀土荧光粉(三基色)是关键，光效高、显色性好，直管荧光灯现在不少地方也用T5代替了T8。上海标准规定：不得使用T12荧光灯。CIE出版物《室内工作场所照明》(CIE,S008/E-2001)规定：显色指数Ra＜80的光源不得用于人们长期工作或停留的室内(高6m以上的大空间可以例外)。无极荧光灯，因寿命长在维护困难的地方可采用。
　　3.高强气体放电灯(HID灯):
　　一般不宜采用高压汞灯。
　　高压钠灯光效高，透雾性好，道路照明标准中仍将其作为道路照明的首选光源。
　　金卤灯白光显色性好，光谱中含有蓝色光，蓝光使脑的醒觉度高，一般城市道路两边的建筑景观、商店等需要较好表现的地方可采用金卤灯。
　　4.LED（发光二极管）:
　　固态光源，亮度高，方向性强，寿命长，耐震，功耗低，低电压(12V、24V)安全与光伏电池匹配最方便，响应快，不含紫外线与红外线，不含汞(环保)。但抗干扰性差，特别是高频波峰电压的干扰。
用三种基色管子可以创造各种颜色，通过控制器形成各种动态的图案，用作显示（大屏幕）、信号（红绿灯）、标示及装饰照明。
　　目前研究制作大功率管，关键是散热及封装角度等问题，若想用它作照明光源，还要有一段较长的路要走。若想用它来替代所有其他的光源是不可能的。
　　5.冷阴极管:
冷阴极管能耐离子轰击、频繁开关不会影响寿命，故霓虹灯都是用冷阴极管。目前市场上称呼的“冷阴极管”是与荧光灯管一样工作的。只不过其电极采用冷阴极，其寿命主要取决于阴极材料及上面涂的电子粉，阴极溅射是寿命受损的主要原因。一般冷阴极管的寿命有10000小时。
五、灯具选用与节能
　　1.首先要选择光分布(配光)满足使用要求的灯具，使灯具发出的光能得到有效利用，或者说采用利用系数高的灯具，即光投到工作面上比例高的灯具，这样可以减少溢出光，减少光污染。
　　2.选用效率（光输出比） 高，寿命长的灯具。按《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）的规定，荧光灯灯具的效率与HID灯灯具的效率不应低于下表的规定：要灯具效率高，需要有好的光反射系统或棱境透射系统。灯具寿命一般为10年，按使用场所的不同选不同防护等级（IP等级）的灯具，灯具的寿命就有保证。
　　3.在室内采用光通量维持率较高的灯具。
　　4.采用照明与空调一体化的灯具(又称空调灯具）。将灯具置于出风口，减少空调冷负荷。
六、电器附件
　　气体放电灯一定要有镇流器才能稳定工作。镇流器有电感、电子两种，传统的电感镇流器自身的功耗较大，如：T8 36W荧光灯△P=7～8W。
　　1.电子镇流器自身的功耗小，T8 36W 荧光灯 P=3W，同时电子镇流器使荧光灯工作在高频状态，减少闪烁，而且可以按需要做成可调光式，实现荧光灯的调光。
　　2.节能型电感镇流器(T8 36W 荧光灯镇流器)自身功耗△P=5W。
　　3.但“节能”不能只考虑镇流器自身的损耗，要考虑光的输出，所以1999年我国能源基础与管理标准技术委员会制定了“管形荧光灯镇流器能效标准”，提出了用能效因数BEF来衡量。BEF可以使两种镇流器在同一流明系数下进行功耗间的比较。“能效限定值”是强制性指标，划分淘汰高耗能产品的界线。
　　4.“时间预置式变功率镇流器”针对高压钠灯在道路照明的应用已逐渐被人们所认可，即在下半夜高压钠灯运行的功率可降下来，道路的亮度均匀度不变，不影响司机开车，如：400W/250W、250W/150W、100W/70W……等。我国产品已较成熟。
　　5.电抗器式降电流点灯回路，能使高压钠灯的输出功率降低，有较好的节能效果，但要注意无功功率消耗的增加。
后两种方法都是使HID灯降电流运行，以达到降低输出功率（有效功率）的目的，但无功功率消耗是增加，要注意由此而增加引起的一系列问题。
七、照明控制系统
　　1.照明控制系统有如下作用：1)营造良好的室内外光环境；2)节约能源：使用者需要时才使用它，尽量减少不必要的开灯时间、开灯数量和过高的照度；3)延长光源寿命；4)提高管理的科学性与高效性。
　　2.采用合适的照明控制策略：
昼光（天然光）控制；时间表控制；局部光环境控制；明暗适应补偿控制；平衡照明日负荷曲线控制
　　3.按工程实际需要采用性价比合理的照明控制系统。目前智能化的照明控制系统很多，国际上知名的品牌不少已进入中国。如：LUTRON、Dynalight、奇胜的C-Bus、ABB: i-Bus、松下……等等，国产的也不少。分布式、集中式、集散式。价格上也差很多。现场控制基本上是总线制，通信协议各有不同，DALI系统是统一协议。现场控制也可采用载波（国内不一定有应用实例）。现场与控制中心之间也可采用无线电遥控。总之，采用了照明控制系统可以按照需要（不同的模式）开关不同的灯或调光，造成不同的场景与氛围，有利于节能，同时有利于管理（故障有信号反馈）。但控制系统设备的选型要根据使用要求选用性价比合理的照明控制系统。不是越复杂，功能越多就越好。
结尾
　　综上所述，笔者认为以下几点是立即可行的：
　　1.照明节能是一项系统工程，从设计开始理念要正确，产品要选得合适，大面积的推广某些产品要经过实验逐步推广。
　　2.遵守各规范中有关节能的规定：
　　上海标准:《公共建筑节能设计标准》、《城市环境（装饰）照明规范》；全国标准:《建筑照明设计标准》、《城市道路设计标准》中有关部分; 节能标准中控制的数值是照明功率密度LPD(W/m2)，标准不能说绝对合适，但总要有一个指标来控制。
　　3.普及照明的基本知识（对业主，包括政府），加强管理、审批制度。
　　4.应设立照明设计师资质论证制度，提高设计师水平。
参考文献：
【1】Gerrit van den Beld，Light and Health，ILR.2001
【2】杨公侠，视觉与视觉环境（第二版），同济大学出版社，2002年6月
【3】俞丽华，电气照明（第二版），同济大学出版社，2001年9月
【4】节能型电感镇流器推广工作协调组，节能电感镇流器信息
【5】俞丽华，智能照明控制综述，照明科技论坛（重庆）2004论文集