CHINA INTERNATIONAL - 中国国际光电博览会

TECHNOLOGIES 技 术 CHINA OPTOELECTRONICS
2012 年 第 4 期
目 前 ,LED 照 明 技 术 以 其 功 率 的 增 加 、
比 , 道 路 的 交 通 事 故 率 将 明 显 增 加 , 调 查 数
据 显 示 最 多 可 增 36%, 这 严 重 违 背 了 安 装 路
灯 的 目 的 。 与 传 统 照 明 产 品 不 同 , 现 有 的 国
际 标 准 或 国 家 标 准 中 除 了 对 寿 命 时 间 提 出 要
求 外 , 一 般 要 求 燃 点 3000h 时 光 通 维 持 率 应
不 低 于 92%, 在 燃 点 6000h 时 其 光 通 维 持
率 应 不 低 于 88%; 也 有 标 准 根 据 6000h 时 的
光 通 维 持 率 对 LED 进 行 等 级 分 类 ,LED 产
品 寿 命 实 际 的 终 了 应 主 要 表 现 为 光 衰 到 一 定
程 度 , 如 衰 减 到 50% 或 70% 流 明 维 持 率 ,
但 如 何 测 试 其 流 明 维 持 率 ? 更 换 时 若 还 能 达
到 相 关 照 度 要 求 , 则 是 不 必 要 的 浪 费 , 若 达
不 到 相 关 照 度 要 求 , 还 未 更 换 , 则 会 对 道 路
交 通 形 成 较 大 安 全 隐 患 。 这 些 因 素 都 给 维 护
工 作 带 来 了 很 大 的 难 度 和 不 确 定 性 , 严 重 制
约 了 维 护 的 速 度 和 准 确 必 性 , 如 何 准 确 测 定
LED 路 灯 的 照 度 是 关 键 。
与 记 录 、 存 贮 任 务 , 这 种 自 动 控 制 小 车 测 试
方 法 测 量 速 度 较 快 、 安 全 性 好 , 劳 动 强 度 较
传 统 方 法 小 、 数 据 处 理 方 便 , 同 时 有 效 的 排
除 了 测 试 人 员 在 现 场 所 可 能 引 起 的 挡 光 等 干
扰 , 有 效 的 提 高 了 测 量 精 度 和 数 据 准 确 性 。
(2) 采 用 测 试 车 。 测 试 车 系 统 由 照 度 传 感
器 、 主 机 和 计 算 机 组 成 , 采 用 将 两 只 照 度 传
感 器 水 平 安 装 于 小 汽 车 的 两 个 引 掣 盖 上 , 并
使 两 只 传 感 器 相 距 1 米 。 汽 车 以 一 定 的 速 度
(20KM/H) 匀 速 行 驶 , 数 据 通 过 RS-232
接 口 传 输 到 计 算 机 中 , 通 过 计 算 机 软 件 处 理 ,
立 刻 就 可 以 得 出 路 面 的 平 均 照 度 和 照 度 均 匀
度 。 如 果 道 路 有 多 个 车 道 , 可 将 每 个 车 道 都
测 一 遍 , 然 后 通 过 系 统 配 套 的 软 件 将 这 几 个
车 道 的 数 据 叠 加 起 来 , 便 得 到 这 条 道 路 整 体
的 平 均 照 度 和 照 度 均 匀 度 。 若 安 装 的 路 灯 还
有 非 机 动 车 道 的 照 明 光 源 , 测 试 车 可 在 非 机
动 车 道 上 行 驶 测 试 。 采 用 测 试 车 , 对 于 整 条
道 路 的 测 试 相 对 快 捷 , 方 便 了 不 少 , 但 对 于
同 一 路 段 的 每 盏 灯 来 说 即 便 是 同 时 安 装 的 ,
在 运 行 一 段 时 间 后 , 其 每 盏 灯 的 参 数 都 是 不
同 的 , 若 要 对 每 盏 灯 精 确 测 量 判 断 , 也 要 耗
费 相 当 的 时 间 , 测 试 完 后 统 计 、 汇 总 可 能 需
要 更 换 的 路 灯 , 再 将 路 名 、 杆 号 、 功 率 大 小 、
类 别 ( 是 机 动 车 道 灯 还 是 非 机 灯 ) 等 情 况 反
馈 给 维 护 人 员 , 再 组 织 维 护 工 作 。 时 间 周 期
也 不 短 , 手 续 繁 琐 , 维 护 的 及 时 率 也 不 会 很
高 。 同 样 投 资 一 台 测 试 车 , 设 备 、 运 行 费 用
也 不 低 ( 测 试 设 备 共 约 近 10 万 ), 固 定 的
人 员 也 不 少 。
如 何 解 决 LED 路 灯 光 衰 量 控 制 即 光 源
光 通 量 衰 减 到 一 定 程 度 、 已 不 能 满 足 道 路 照
明 的 最 低 要 求 时 , 如 何 能 让 自 动 停 止 其 运 行 ,
等 待 更 换 , 这 种 光 源 控 制 方 法 或 设 备 将 是 以
后 面 临 的 一 个 大 的 问 题 , 是 解 决 LED 路 灯
维 护 时 间 节 点 控 制 和 速 度 的 关 键 , 同 时 也 应
是 减 少 路 灯 维 护 部 门 抵 制 情 绪 的 有 效 方 法 。
性 的 招 牌 , 用 人 眼 的 明 视 觉 和 暗 视 觉 特 性 来
解 释 LED 比 钠 灯 要 亮 , 认 为 对 于 相 同 的 光
谱 分 布 , 明 视 觉 与 暗 视 觉 条 件 下 的 亮 度 存 在
明 显 的 差 异 ,LED 灯 暗 视 觉 的 亮 度 是 明 视 觉
的 2.35 倍 , 而 钠 灯 暗 视 觉 的 亮 度 是 明 视 觉 的
0.94 倍 。 通 常 光 学 仪 器 以 明 视 觉 条 件 下 感
光 , 而 路 灯 是 用 于 夜 间 照 明 的 , 是 属 于 暗 视
觉 条 件 , 所 以 用 普 通 光 学 仪 器 测 试 的 数 据 要
进 行 修 正 ,LED 路 灯 的 修 正 系 数 (S/P) 为
2.35, 而 钠 灯 为 0.94, 所 以 在 同 等 照 度 条 件
下 ,LED 路 灯 比 高 压 钠 灯 亮 2.5 倍 , 要 达 到
与 钠 灯 同 等 照 度 ,LED 路 灯 的 照 度 仅 需 钠 灯
的 40% 就 足 够 了 。 这 些 理 论 忽 悠 了 很 多 人 ,
事 实 上 CIE 的 一 个 TC1-58 小 组 和 国 内 相 关
专 家 的 工 作 已 证 实 , 道 路 照 明 处 于 靠 近 明 视
觉 的 一 端 , 它 所 表 现 出 的 性 状 必 然 接 近 于 明
视 觉 的 特 性 而 远 离 暗 视 觉 的 特 性 , 道 路 照 明
亮 度 段 处 于 中 间 视 觉 范 围 内 , 就 算 有 点 修 正
系 数 , 但 数 值 上 也 不 是 2.5 倍 那 样 夸 张 。 虽
然 专 家 们 证 明 了 S/P 不 是 2.5 倍 那 样 夸 张 ,
可 修 正 系 数 必 竟 还 是 存 在 的 , 其 修 正 系 数 究
竟 有 多 大 , 是 否 可 以 量 化 , 是 否 可 能 明 确 一
个 数 值 或 一 个 范 围 内 的 数 值 , 这 将 对 各 个 方
面 有 着 重 要 的 意 义 。 通 过 量 化 的 数 值 , 设 计
人 员 可 以 进 行 精 确 的 LED 路 灯 照 明 设 计 ,
生 产 厂 家 可 以 降 低 生 产 成 本 , 维 护 部 门 可 以
减 少 维 护 资 金 , 国 家 也 可 以 更 好 的 进 行 节 能
减 排 减 少 相 关 能 源 消 耗 , 有 利 于 环 境 保 护 。
以 上 是 从 LED 路 灯 维 护 管 理 的 角 度 对
LED 路 灯 照 度 方 面 的 几 点 思 考 , 希 望 能 为 相
关 部 门 在 采 用 LED 作 为 道 路 照 明 光 源 时 提
供 一 点 参 考 , 同 时 也 为 LED 研 发 部 门 提 供
一 些 一 线 路 灯 维 护 管 理 人 员 的 想 法 , 希 望 能
更 快 、 更 好 的 设 计 生 产 出 更 适 应 道 路 照 明 用
的 LED 路 灯 产 品 。
对 现 阶 段 LED 路 灯 照 度 方 面 的 思 考
文 | 孙 卫 东 张 涛 连 云 港 市 城 市 照 明 管 理 处
思 考 一 :LED 路 灯 的 计 算 照 度
上 设 计 了 定 时 提 升 电 压 或 电 流 手 段 , 每 隔 一
定 时 间 提 高 3% 左 右 的 输 出 电 压 或 电 流 , 以
用 LED 照 度 的 计 算 值 为 道 路 平 均
常
减 少 实 际 光 衰 度 , 达 到 光 衰 已 接 近 或 超 过 钠
照 度 , 平 均 照 度 指 的 是 维 持 值 ,
灯 的 目 的 , 这 种 饮 鸩 止 渴 的 作 法 不 光 糊 弄 了
在 CIE 推 荐 标 准 中 称 之 为 最 小 维
业 主 更 损 害 了 光 源 电 器 的 寿 命 ( 通 过 不 断 加
持 值 , 它 是 在 计 入 光 源 计 划 更 换 时 光 通 量 的
大 电 压 电 流 的 方 法 提 高 光 效 , 很 容 易 造 成
衰 减 以 及 灯 具 因 污 染 造 成 效 率 下 降 等 因 素 后
LED 芯 片 损 毁 )。 因 此 在 LED 路 灯 技 术 还
设 计 计 算 时 所 采 用 的 平 均 照 度 值 。 换 句 话 说
没 成 熟 情 况 下 , 使 用 LED 路 灯 进 行 道 路 照
平 均 照 度 值 也 基 本 就 是 在 更 换 光 源 前 的 照 度
明 不 仅 仅 要 考 虑 其 维 护 性 、 性 价 比 , 更 要 进
值 , 其 初 始 照 度 按 维 护 系 数 0.7 来 计 算 ( 钠
行 LED 路 灯 的 前 期 试 验 , 区 分 平 均 照 度 和
灯 灯 具 IP65) 应 为 更 换 光 源 时 照 度 值 的 1.43
初 始 照 度 , 准 确 的 测 定 厂 方 所 提 供 产 品 的 实
倍 。 以 快 速 路 照 明 为 例 , 国 标 CJJ45-2006
际 发 光 效 率 和 实 际 光 衰 , 为 道 路 照 明 选 择 合
中 规 定 , 快 速 路 的 平 均 照 度 为 20—30LX,
适 功 率 的 光 源 。
即 初 始 照 度 应 不 低 于 28.6—42.9LX, 才 能
思 考 二 :LED 路 灯 照 度 的 测 试 与 判 断
满 足 道 路 照 明 所 需 维 持 值 , 而 上 述 理 解 只 有
专 业 人 员 才 能 掌 握 。 相 关 厂 商 在 推 荐 其 LED 一 、LED 路 灯 照 度 的 测 试 必 要 性
路 灯 产 品 时 , 却 常 用 其 初 始 照 度 来 混 淆 平 均 1、LED 灯 具 的 照 明 光 源 大 多 是 由 小 功
照 度 , 忽 悠 政 府 或 不 了 解 平 均 照 度 的 业 主 , 率 的 LED 或 大 功 率 1 瓦 、2 瓦 左 右 LED 灯
以 刚 超 过 或 基 本 达 到 平 均 照 度 最 小 值 的 初 始 珠 ( 目 前 很 少 有 用 超 大 功 率 10W、20W 以
照 度 值 来 糊 弄 , 认 为 已 达 到 国 家 标 准 , 可 以 上 LED 灯 珠 ) 通 过 二 次 配 光 组 成 ,LED 的
代 替 相 关 高 压 钠 灯 , 以 节 约 能 源 。 更 有 厂 家 数 量 从 几 十 个 到 数 百 个 不 等 。LED 为 直 射 性
为 了 达 到 减 少 光 衰 的 目 的 , 通 过 在 驱 动 电 源 光 源 , 具 有 很 强 的 定 向 性 能 , 人 眼 很 难 直 视
配 光 的 优 化 、 效 率 的 提 高 、 成 本 的 下 降
以 及 散 热 与 光 衰 问 题 的 逐 步 解 决 , 越 来
越 多 的 被 城 市 道 路 照 明 所 采 用 , 但 在 使
用 过 程 中 也 出 现 了 各 种 各 样 的 问 题 , 现
就 LED 路 灯 照 度 方 面 的 现 状 、 存 在 困
难 及 以 后 有 可 能 采 取 的 办 法 进 行 一 些 探
讨 , 希 望 有 利 于 LED 的 发 展 。
查 看 , 颗 粒 的 损 坏 量 很 难 不 通 过 仪 器 而 只 通
过 肉 眼 直 视 查 看 而 进 行 判 断 , 而 且 坏 多 少 才
能 采 取 更 换 措 施 呢 ? 是 坏 10 颗 、20 颗 更 换
还 是 坏 一 半 进 行 更 换 ? 或 是 坏 一 组 模 块 就 更
换 还 是 坏 更 多 时 才 更 换 ?
2、 随 着 技 术 的 发 展 ,LED 面 临 的 标 准
化 、 模 块 化 或 光 引 擎 、 散 热 、 驱 动 电 源 等 技
术 瓶 颈 的 的 不 断 攻 克 , 标 准 性 、 统 一 性 、 兼
容 性 的 不 断 完 善 ,LED 路 灯 的 光 效 和 寿 命 不
断 逼 近 理 想 化 , 其 发 出 的 光 通 量 程 度 或 者 说
光 衰 限 度 , 将 成 为 LED 路 灯 维 护 面 临 的 最
大 问 题 。LED 光 源 在 运 行 一 段 时 间 后 , 构
成 LED 的 半 导 体 材 料 , 包 括 它 的 电 极 等 材
料 , 在 长 时 间 的 电 能 、 热 能 加 载 下 , 终 究 会
衰 变 、 老 化 , 最 终 会 丧 失 原 有 的 机 能 , 导 致
“ 死 亡 ”—— 失 效 。 在 其 “ 死 亡 ” 失 效 前 ,
其 光 通 量 在 下 降 , 光 衰 一 步 步 加 大 , 光 衰 到
一 定 程 度 , 到 了 已 不 能 满 足 相 关 等 级 道 路 照
明 照 度 或 亮 度 的 最 低 要 求 时 , 如 果 不 更 换 ,
将 严 重 影 响 照 明 水 平 , 对 交 通 、 行 车 形 成 了
非 常 大 的 安 全 隐 患 , 根 据 英 、 美 、 德 等 国 的
研 究 调 查 表 明 , 照 度 的 降 低 与 原 适 宜 照 度 相
二 、LED 路 灯 照 度 测 试 的 方 法
1、 传 统 方 法 : 四 点 法 或 中 心 法 , 即 测
量 时 先 把 路 面 划 会 分 成 许 多 小 网 格 , 并 认 为
每 块 小 网 格 的 照 度 分 布 是 均 匀 的 , 然 后 测 出
每 玦 小 网 格 上 的 照 度 , 最 后 把 各 小 格 上 的 照
度 值 与 其 所 对 应 的 小 网 格 的 面 积 相 乘 并 求
和 , 再 除 以 这 些 小 网 格 面 积 的 总 和 , 便 得 出
被 测 路 面 的 平 均 照 度 , 即 入 射 路 面 光 通 量 与
该 路 面 面 积 的 比 值 。 以 上 两 种 方 法 测 量 点 多 ,
时 间 长 , 数 据 记 录 和 处 理 工 作 量 大 , 而 且 对
已 通 车 的 道 路 来 进 行 测 量 还 存 在 着 很 大 的 安
全 问 题 。 同 时 ,LED 路 灯 因 每 盏 灯 的 损 坏
情 况 各 不 相 同 , 若 是 拿 照 度 计 每 盏 灯 挨 个 进
行 测 试 , 这 种 工 作 维 护 方 式 除 了 会 给 维 护 人
员 在 工 作 时 带 来 相 当 大 的 危 险 , 另 一 方 面 当
LED 路 灯 安 装 量 到 一 定 程 度 时 , 其 测 试 工 作
量 极 为 巨 大 , 需 要 投 入 大 量 的 人 力 、 车 辆 ,
对 于 维 护 单 位 来 讲 是 无 法 忍 受 的 .
2、 较 先 进 的 测 量 方 法 :(1) 采 用 具
有 记 忆 和 存 贮 功 能 的 照 度 计 安 装 在 电 动 遥 控
的 玩 具 小 车 上 , 通 过 站 在 路 边 安 全 地 方 的 测
量 人 员 的 事 先 控 制 和 现 场 遥 控 , 进 行 四 点 法
或 中 心 法 照 度 测 试 , 由 照 度 计 自 动 完 成 测 量
三 、LED 明 暗 视 觉 修 正 系 数 的 量 化
在 LED 进 入 路 灯 应 用 的 热 潮 中 , 许 多
LED 厂 家 为 了 打 开 市 场 , 打 出 人 眼 视 觉 特
参 考 文 献 :
1、《 城 市 道 路 照 明 设 计 标 准 》CJJ45-2006
2、 章 海 骢 《 中 间 视 觉 在 道 路 照 明 水 平 下 的 分 析 》
3、《 城 市 照 明 工 程 设 计 施 工 手 册 》
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