潔凈室的LED照明應(yīng)用與優(yōu)化設(shè)計(jì)1潔凈室的無(wú)塵標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)照明燈具的特殊要求現(xiàn)代社會(huì)對(duì)生產(chǎn)和生活環(huán)境的潔凈度要求越來(lái)越高，醫(yī)院手術(shù)室、各類醫(yī)藥、食品制造企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境，都有較高的潔凈要求，而微電子、集成電路和精密儀器設(shè)備制造等企業(yè)的生產(chǎn)車間的潔凈度要求則更高。本文討論的潔凈室，泛指以上這些領(lǐng)域中涉及的空氣中懸浮粒子濃度受限的特殊房間，它的建造和使用應(yīng)該減少誘入、產(chǎn)生及滯留的粒子，能達(dá)到一種相對(duì)無(wú)塵的狀態(tài)。同時(shí)，對(duì)室內(nèi)其它參數(shù)如溫度、濕度、壓力有一定的控制要求。潔凈度以單位體積空氣中大于或等于某粒徑的微粒的數(shù)量來(lái)區(qū)分。中國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督和檢驗(yàn)檢疫總局在2013年頒布了潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范的新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50073-2013。在GB50073-2013中，根據(jù)不同生產(chǎn)工藝對(duì)環(huán)境的要求，將潔凈室分為1-9級(jí)。各等級(jí)的空氣潔凈度的要求見(jiàn)表1，表1潔凈廠房潔凈度指標(biāo)空氣潔凈度大于或等于要求粒徑的最大濃度限值（pc/m3）等級(jí)（N）0.1(μm）0.2（μm）0.3（μm）0.5（μm）1（μm）5（μm）1102一一一一210024104一一31000237102358一4100002370102035283一51000002370010200352083229610000002370001020003520083202937一一一3520008320029308一一一3520000832000293009一一一352000008320000293000由表1可見(jiàn)，潔凈室的潔凈度從1到9級(jí)逐級(jí)降低。1級(jí)最高，9級(jí)最低。微電子、集成電路制造對(duì)潔凈度要求較高，一般在1-4級(jí)范圍內(nèi)，食品和醫(yī)藥工業(yè)的潔凈度要求略低，為4-6級(jí)或更低，在工程上通常把4-6級(jí)潔凈要求分別稱作萬(wàn)級(jí)、十萬(wàn)級(jí)和百萬(wàn)級(jí)潔凈度。要控制空氣中灰塵顆粒的濃度，就必須控制室內(nèi)空氣流動(dòng)的方式。根據(jù)GB50073-2013潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范，空氣潔凈度等級(jí)1-3級(jí)應(yīng)采用0.3-0.5m/s的單向流，4-5級(jí)應(yīng)采用0.2-0.4m/s的單向流，6級(jí)以下采用非單向流，滿足單位小時(shí)規(guī)定換氣次數(shù)即可。在這樣的標(biāo)準(zhǔn)下，潔凈室工程對(duì)照明和照明燈具也產(chǎn)生了相應(yīng)的特殊要求，如何讓照明設(shè)備做到既能滿足照明空間規(guī)定的照度要求，又要達(dá)到潔凈室的潔凈標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)盡可能節(jié)省能源，并且能夠?qū)崿F(xiàn)安全可靠的控制，已成為照明工程的一個(gè)新課題。2國(guó)內(nèi)潔凈室照明的現(xiàn)狀目前中國(guó)國(guó)內(nèi)主流的潔凈室照明大多采用的是管式節(jié)能熒光燈，這類燈具利用的是氣體發(fā)光的原理，使用鎮(zhèn)流器觸發(fā)高頻交流電，激發(fā)管內(nèi)氣體放電，驅(qū)動(dòng)發(fā)光。在安裝方式上，管式熒光潔凈燈一般采取吸頂明裝或嵌入式、半嵌入式安裝方式，由于熒光凈化燈本身的原因，這兩種安裝方法存在以下問(wèn)題：首先，嵌入、半嵌入式的安裝方法需要在天花板上開(kāi)孔，對(duì)安裝產(chǎn)生的縫隙必須進(jìn)行特殊的處理，除了工藝繁瑣之外，縫隙的存在仍是以后控塵的隱患。吸頂式的安裝，雖然避免了縫隙的產(chǎn)生及處理，但是由于管式熒光燈體積較大，存在較高的厚度，形狀復(fù)雜，燈具的邊角構(gòu)造以及凸出部分會(huì)對(duì)整個(gè)房間的空氣流動(dòng)體系中產(chǎn)生一系列不利影響。在較高等級(jí)的單向流潔凈室中，采用存在明顯厚度的管式熒光燈，會(huì)在邊角處產(chǎn)生紊流或渦流，這些不穩(wěn)定流的產(chǎn)生會(huì)到導(dǎo)致整個(gè)潔凈室空氣流動(dòng)系統(tǒng)存在死角，微粒在這些死角處容易累積，成為防塵的隱患。其次，對(duì)于一些特殊的電子機(jī)械加工行業(yè)，如一些涉及感光材料制作的工作車間，必須采用特定顏色的光源，一般采用對(duì)于熒光燈燈管涂抹相關(guān)顏色的熒光粉，或者在白色燈管外加套特定顏色的套管，這些做法一定程度上減少了光源的光通量，增大了能源損耗。第三，維修更換頻繁也是傳統(tǒng)熒光燈具在潔凈室中使用的麻煩問(wèn)題。熒光燈具隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，相關(guān)光參數(shù)會(huì)降低，直接影響到作業(yè)的進(jìn)行。熒光燈的壽命為8000小時(shí)左右，而實(shí)際情況，在使用到2000小時(shí)左右時(shí)，熒光燈就開(kāi)始有明顯的光衰，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定潔凈燈具的光衰達(dá)到20%就必須更換，一般在一年潔凈室氣流要求和照明燈具的設(shè)計(jì)與安裝根據(jù)國(guó)標(biāo)GB50073-2013，空氣潔凈度要求在1-4級(jí)時(shí)，應(yīng)采用垂直單向流；潔凈度在5級(jí)時(shí)，應(yīng)采用垂直單向流和水平單向流，6-9級(jí)時(shí)可采用非單向流。對(duì)潔凈室內(nèi)空氣流動(dòng)的形態(tài)和分布進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)必須做到盡量避免或減少渦流，有利于迅速排除污染物，限制和減少室內(nèi)污染源散發(fā)的塵土和細(xì)菌的擴(kuò)散，保證室內(nèi)環(huán)境達(dá)到潔凈度等級(jí)。根據(jù)潔凈室的這些要求，符合潔凈室需要的燈具設(shè)計(jì)必須做到外形表面光滑，凹凸面少，不容易積灰塵，容易清掃，且應(yīng)該采用不宜產(chǎn)生靜電的材料制成。目前，LED燈具采用側(cè)發(fā)光和具有特殊折光性能的導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)，可以將燈具設(shè)計(jì)成超薄型，一般厚度不超過(guò)10mm。安裝方式也應(yīng)采用吸頂式，這樣，可以達(dá)到美觀、防塵的雙重效果。超薄型的潔凈燈具采用吸頂方式安裝，與嵌入式燈具不同，它不需要在天花板上開(kāi)孔。這樣，由于開(kāi)孔造成燈具與天花板之間的縫隙就不復(fù)存在，也就不需要進(jìn)行縫隙的填充，使得安裝工藝大大簡(jiǎn)化，給今后的維護(hù)和更換燈具也帶來(lái)了極大的方便。對(duì)非單向流潔凈室，燈具的布置最好采用連續(xù)光帶型或斷續(xù)光帶型，并與火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器、空調(diào)送風(fēng)口等統(tǒng)一安排潔凈室燈具的電源、照明布線與應(yīng)急照明電氣照明在潔凈室設(shè)計(jì)中很重要，從工藝性質(zhì)來(lái)看，潔凈室內(nèi)一般從事精密視覺(jué)工作，需要高照度高質(zhì)量的照明，為了獲得良好和穩(wěn)定的照明條件，除了解決好照明形式、光源、照度等一系列問(wèn)題之外，最重要的是保證供電電源的可靠性和穩(wěn)定性。潔凈室照明燈具的電源必須采用高可靠穩(wěn)定工作的供電電源。采用LED燈具以后，因?yàn)長(zhǎng)ED只需電壓直流供電，不像傳統(tǒng)的熒光燈需要電子或變壓器鎮(zhèn)流器，開(kāi)關(guān)電源的體積可以大大縮小，并且不再有工頻振動(dòng)等問(wèn)題。因?yàn)橐话愕臐崈羰叶荚O(shè)有技術(shù)夾層，因此，電源可以和燈具分離，安放在技術(shù)夾層內(nèi)，并且可以根據(jù)負(fù)荷分布的位置來(lái)靈活選擇電源的位置。這樣，照明布線和燈具的安裝都十分簡(jiǎn)單。潔凈室是一個(gè)相對(duì)密閉的空間，在發(fā)生事故或突然停電的情況下，必須有應(yīng)急備用照明。LED照明一般采用低壓直流電作為工作電源，基于這個(gè)特點(diǎn)，LED潔凈燈可以直接配備應(yīng)急電源，充電之后可以在無(wú)市電供應(yīng)的情況下緊急供電，維持照明。采用LED潔凈室照明燈具以后，一般在整個(gè)潔凈室內(nèi)按照10%的比例配備與通用照明燈具同一型號(hào)但內(nèi)帶電池的應(yīng)急燈具，這些內(nèi)帶電池的應(yīng)急燈具在平時(shí)由市電供電，作為正常照明燈具使用，在發(fā)生緊急情況，市電供電中斷的時(shí)候，可以迅速轉(zhuǎn)用內(nèi)帶電池進(jìn)行直流供電，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急照明的功能。5總結(jié)綜上所述，潔凈室照明領(lǐng)域中，半導(dǎo)體照明技術(shù)在多方面均優(yōu)于傳統(tǒng)的熒光凈化燈，因此使用LED凈化燈代替熒光凈化燈，進(jìn)行潔凈室照明優(yōu)化改造已經(jīng)成為業(yè)界的共識(shí)。值得進(jìn)一步研究的工作是如何最大限度地提高LED凈化