点亮建筑之美！LED在幕墙中de应用

提要：本文通过对LED的基本原理介绍，LED因其节能、环保、使用寿命长、高效等特点，随着电子信息技术的快速发展以及先进的多媒体技术，LED媒体建筑幕墙得到普遍应用，极大的提高了城市文化艺术氛围。LED照明与建筑幕墙是不同领域的专业内容，为了更好的达到整体一致性，避免施工过程中重复设计、增加成本及造成安全隐患，需要一体化考虑。

关键词：LED，建筑幕墙，LED媒体建筑幕墙、一体化。

1、引言

随着我国经济的快速发展，城市中各种特色建筑也应运而生。除了建筑本身的功能、外形特色魅力外，对建筑物的夜间照明、灯光媒体也提出了更高的要求。LED因其具有节能、环保、使用寿命长、高效等相对于传统光源有着无法比拟的优势，近年来在建筑幕墙灯光照明中得到了广泛应用。LED媒体建筑幕墙将声音、图像、视频等融合，给人们一种奇特的艺术享受。利用LED媒体建筑幕墙可以对城市空间进行塑造，从而改变城市的整体形象。

2、LED

LED是Light Emittming Diode的英文缩写，中文的意思就是发光二极管。LED是一种固态半导体元件，它可以把电能转化成光能。LED核心是一个半导体的晶片，在晶片的一端附着在支架是负极，另一端与电源的正极相连，环氧树脂封装整体晶片。半导体晶片有两部分组成：一是N型半导体，绝大多数都是电子，二是P型半导体，其内部空穴占主导地位，这两种半导体就可以有效构成一个“P-N结”。电流通过导线对该晶片作用后，电子就会向P区进行转移，在P区域内部空穴与电子进行复合，以光子的形式释放能量，这就是LED发光基本原理。[3]

2.1 LED光源形式

LED光源有点状(图2.1)、条形(图2.2)、LED显示屏(图2.4)及LED玻璃(图2.5)等等。在透明建筑幕墙即玻璃幕墙中几种形式均有较广泛使用。在非透明建筑幕墙中如铝板幕墙、石材幕墙等点状或条状使用比较普遍。在非透明幕墙中局部采用洗墙灯也最为普遍(图2.3)。

2.2 LED显示屏

LED显示屏目前应用最广泛的有两种形式：LED双基色图文显示屏、LED全彩色显示屏。LED双基色图文显示屏：显示器件是由许多红绿LED组成的显示模块，适于播放文字、图像信息。目前，LED全彩色显示屏在建筑幕墙应用较为广泛。LED全彩色显示屏(图2.4)：显示器件是由许多红绿蓝LED组成，可以显示视频、动画等信息[3]。LED显示屏受维护、安装等限制，室外空间要求较大。

2.3 LED玻璃

LED玻璃(LED Glass)又称通电发光玻璃、电控发光玻璃，最早产生于德国，我国于2006年研发成功。LED玻璃需要夹胶玻璃及其夹胶玻璃制品，LED灯具及其附件需要与PVB胶片结合。LED玻璃既保持了玻璃超高通透性能，又能通过控制来呈现光电显示效果，实现视频播放。LED玻璃有如下特点：

通透性高：LED玻璃的通透率达99%，透光率达80%，不影响视线和采光;

稳定性高：采用灯驱分离的控制方式，大大增强了LED灯珠的使用寿命和LED光电玻璃的稳定性，且其检修成本较低;

安装方式便捷：不破坏建筑结构及玻璃幕墙结构，与建筑幕墙结构达到完美契合，安装方式与普通玻璃幕墙一致，局部可替代玻璃幕墙。

LED玻璃即可以作为玻璃幕墙装饰建筑物的效果，又大大提升建筑物夜间形象的艺术表现力。所以LED玻璃近年来在建筑幕墙中应用较为广泛。(图2.5)

2.4 LED与建筑幕墙交接预留形式介绍

根据灯光照明要求，建筑幕墙需要给灯具预留足够空间安装及布线要求。可参考下图所示(图2.6、图2.7)：

3、LED媒体建筑幕墙

LED媒体建筑幕墙是一种崭新的城市艺术形式，作为科学与艺术相结合的现代城市景观。目前，城市中的各类建筑中LED媒体建筑幕墙大都利用动态屏幕，展示视频、显示广告、城市信息以及人文艺术等等，给人以强烈的视觉冲击。伴随电子信息技术的快速发展，先进的多媒体技术，LED媒体建筑幕墙在城市中普遍应用，提高城市文化艺术氛围。(图3)

3.1 LED媒体建筑幕墙的原理

LED媒体建筑幕墙紧密连接了建筑和现代城市艺术设计空间的关系。LED等新型照明材料通过计算机软件程序的数字控制装置，使LED显示屏幕可以传播图像、动态图片、声音，甚至与人产生互动。随着计算机数字多媒体技术和设计软件技术的发展，通过媒体幕墙技术不断创新和艺术形式的创意相结合，使得建筑科学和艺术发生了相得益彰的奇迹。甚至LED屏幕即使在分辨率较低的状况下，也能使观众们看到完整的屏幕图像，给人们以巨大的“屏幕”与建筑一体化的LED屏幕印象。电脑软件上的控制界面在互联网上下载图片、影音、视频等，LED媒体建筑幕墙、集成控制系统可以连接到整个建筑，还能实现在不同地区或不同城市的媒体建筑幕墙上同步播放图像、视频等。

3.2 LED媒体建筑幕墙是一种新型建材

LED屏幕作为新型的建筑材料，其耐用、稳定、节能、绿色环保得到业界行家的青睐，通过使用建筑外表面来创作动画作品，即可以非常容易地更新广告的内容，还可把整个屏幕显示为单个或几个窗口。LED屏幕可以显示丰富的光谱颜色，使用大规模成像来构建视频素材，丰富了设计表现元素。LED屏幕既美观实用、低能源消耗并能保护美化环境。

3.3 LED媒体建筑幕墙的应用

LED媒体建筑幕墙创建出新的城市空间，多变而华美艳丽的屏幕内容吸引着行人的长时间驻留观看。建筑师和艺术家们通过LED媒体建筑幕墙技术重新塑造崭新的城市。城市公共艺术作品可以通过建筑外墙得以创建，城市的建筑和城市的景观、文化、艺术、商业结合成为一个整体——现代媒体建筑幕墙艺术。实际上，LED媒体建筑幕墙正在悄然成为我们城市的一种共同的特征。

4、LED照明与建筑幕墙一体化

LED光源小、寿命长和易于控制的特点，非常适用于城市建筑夜景照明工程。夜景照明工程在满足照度、亮度、色彩、对比度要求的基础上，还要满足灯具和布线隐藏、防眩光等要求，即在不影响建筑物夜景照明效果的前提下，力求做到“见光不见灯”的建筑照明一体化设计。[2]如果夜景照明与建筑幕墙不能达到一体化要求，在白天可能会影响建筑物的整体视觉效果以及影响夜间建筑艺术效果的表达。如果在建筑竣工完成之后再进行外立面的照明设计和施工，往往会受现场安装条件的限制，照明灯具也无法更好地与建筑融为一体，破坏建筑本身的艺术魅力。一体化既能避免两者独立实施导致的弊端，还能保证各自功能完整性。如：可结合建筑幕墙单元系统工厂化装配的先进工艺，在安全性、经济性等方面将会拥有更大的综合优势。[1]

4.1一体化的必要性

LED照明与建筑幕墙一体化也就是最初建筑方案确定时，前期建筑幕墙顾问与灯光照明顾问需要同期选择考虑。即建筑幕墙与灯光照明先期紧密配合、沟通幕墙需给灯光照明预留足够的灯具安装空间、可靠的连接点位等。后期建筑幕墙及灯光照明各施工单位合理协调现场，合理有序交差施工，职责分明、做到灯光照明与建筑幕墙整体一致。

4.2非一体化的弊端

4.2.1建筑设计完成后，灯光照明应该提前介入，为建筑设计师提供能够满足设计理念的灯光照明方案。否则可能导致灯光照明的精巧设计构思不能完美呈现。

4.2.2灯光照明方案确定后，需与建筑幕墙单位提前沟通。否则可能会导致灯具支座无法安装、无法放置构件、没有预留管线孔洞、没有操作空间、建筑幕墙型材无法隐蔽走线、安装配合瑕疵等等。造成建筑幕墙整体水密性能下降，更有甚者造成建筑幕墙受力龙骨的损伤，给建筑幕墙系统稳定性和安全性造成隐患。

4.2.3交叉施工导致构件安装品控管理存在不足[1]，导致返工造成工期延误、浪费成本及安全隐患。

4.3一体化设计注意事项

首先，针对不同类别建筑选择不同表现方式。如高档酒店、商业办公、超高层、市政、体育场馆、住宅等应根据具体的使用情况及周边环境考虑灯光照明形式。

其次，考虑如何减少光污染，营造和谐适宜的光环境。在初期一体化设计时，需模拟照明等级、方式、照度、光色等方案，并进行理论计算、模型的试验及调试，完善方案，使照明效果最佳。

4、结束语

国家大力提倡绿色照明，在建筑幕墙照明工程中的绿色指标是:高效节能光源的选用;光照清晰、柔和，不产生眩光，不产生光污染。LED在建筑幕墙的应用，更多的是满足高效节能的要求，尽管有一定的防眩光及光污染的技术手段，但是还会产生一定眩光及光污染。但是我们相信，随着现代科学技术的发展，建筑幕墙新的装饰照明方式还会不断进步，终有一天会实现真正意义上的绿色照明。

作者单位：北京佑荣索福恩建筑咨询有限公司

作者：杨廷海王绍宏李淼

来源：2022年会论文集