淺談LED路燈推廣應用若干問題與建議?基于上海LED隧道燈與路燈應

 
 LED路燈是LED照明起步較早的應用領域，隨著LED技術水平的不斷提升，LED路燈的應用也越來越多，本文將基于上海LED隧道燈與路燈應用技術研究，探討當前LED路燈推廣應用中存在的若干問題，并提出一些改進建議，希望拋磚引玉，供業(yè)界參考。

一、LED路燈優(yōu)勢

    1.LED路燈應用范圍比其它光源更廣

    道路照明的不同區(qū)域?qū)庠从胁煌目紤]指標，比如機動車交通區(qū)域會主要考慮亮度、亮度總均勻度、亮度縱向均勻度與失能眩光、不舒適眩光控制、燈具的無極調(diào)光與巡檢，交會區(qū)會考慮主要考慮照度、照度均勻度及不舒適眩光控制等，LED光源具有無極調(diào)光、光線可高自由度控制與遠距離投射、光效高、顯指高、顏色與色溫多樣等特點，也使得LED路燈應用范圍比其他光源更廣。

    2.LED路燈對居民與駕駛員光污染更小

    相比起高壓鈉燈，LED路燈對光線的精準控制使得對居民與駕駛員的光污染更小，圖1為不同類型光源燈具光暈及雜散光對周圍居民房屋影響。左為高壓鈉燈，右為LED路燈。

    3.LED路燈創(chuàng)造更安全與舒適道路環(huán)境

    從創(chuàng)造舒適光環(huán)境角度來講，LED路燈可以將打向人眼的光線強度有效控制，創(chuàng)造更安全與舒適的道路與隧道照明環(huán)境。LED路燈可調(diào)可控，與智慧城市結合在一起，已經(jīng)在能力方面遠遠超過高壓鈉燈。

    4.LED路燈利用率更高更節(jié)能

    從光效比較來看，高壓鈉燈部分光線損失在殼體內(nèi)以及打向非有效區(qū)域了，而LED路燈可以通過透鏡將光線分配在需要的區(qū)域。

二、LED路燈應用問題及分析

    LED路燈有諸多優(yōu)勢，不過，當前LED路燈應用仍然存在一些問題。以下將主要針對LED存在的問題進行分析。

    1.LED路燈存在透霧性差問題

    一般誤以為，LED路燈存在透霧性差的問題，且很難解決斑馬線、更刺眼、光衰大的問題。實際上，圖2為4000K LED路燈的照明效果，以及3000K的LED路燈與高壓鈉燈的對比。在配光控制合適時，行車方向，余光看上去，LED路燈既不刺眼，眩光也地面均勻，
此外從光衰的角度，要注意區(qū)分偽光衰。通過一些LED路燈測試項目的數(shù)據(jù)顯示顯示，不擦拭燈具，偽光衰嚴重  2.有些LED路燈無照明設計要求、簡單套用“CJJ45”或無安裝條件

    以雙向六車道、瀝青路面、主干道，機動車道為例，原鈉燈功率250W。如亮度初始值2cd/m2， 則需190W的LED路燈替換。如亮度初始值3cd/m2， 則需285W的LED路燈替換。因此，合適選擇亮度設計值很重要。

對于照明設計方而言，需要燈具排列布置、距離、高度、仰角、突出、懸臂等計算參數(shù)，以方便進行照明設計，但在實踐中，很多用戶都沒有提供這些參數(shù)。另外，LED路燈安裝仰角加大不舒適眩光效應更明顯，亮度值變化不大，亮度總與縱向均勻度提高，因此，仰角的變化帶來均勻度與眩光變化，且成反比。

    3.基于燈具“功率”指標來配置照明工程

    LED路燈應用中存在基于燈具“功率”指標來配置照明工程的問題，但是對LED燈具與鈉燈的整燈效能及利用率把握不準，容易致使出射光通量不夠或地面過亮，如圖7。這是由于我們需要的是地面亮度，并基于地面材質(zhì)特性，得到地面照度，依據(jù)照亮范圍，得到所需光通量，并基于利用率與維護系數(shù)、燈具布置情況，反推燈具光通量，獲得確定光通量后，基于燈具效能推算得到功率，如直接采用功率，則以上諸多不確定性因素皆會影響到功率的選擇合適性。

  4.照明設計無Lav， U0，UL，TI，SR，I80等安全與效果指標要求

    評價道路照明，有安全與照明效果指標，Lav為影響行車安全、通行能力指標；U0為影響行車安全、通行能力指標；UL為影響行車安全指標；TI為影響行車安全指標；SR為影響行車舒適指標；I80為影響行車舒適指標。

    需要注意的是，亮度是與光通量/地面反射系數(shù)/觀察角度/投影面大小及等有關。照度是單位面積內(nèi)接受光通量，與人眼需要的光無完全對應關系。駕駛員一般注視60～160米遠處路面，看到是反射至人眼的亮度。照度指標無法替代亮度指標。照度與亮度間換算亮度系數(shù)q沿行車向分布非線性，照度越均勻，亮度不一定越均勻，因此，UE無法替代UL。

    從基于照度與亮度配光照明的效果來看，以“基于照度高均勻度”為依據(jù)配光，實測UL 小于0.7，地面會有明顯斑馬線；以“基于亮度高總均勻度”為依據(jù)配光，實測UL大于0.7。

    同一Ul下鈉燈與LED配光照明效果對比來看，鈉燈燈罩配光特點決定了雜散光較多，LED更加精準的截光效果使得雜散光較少。雜散光可以填補暗區(qū)一定的亮度不足或使得亮度變化不在劇烈。光衰后的鈉燈光源顏色比起白光LED，更接近瀝青路面，顏色對比性鈉燈更低，對于亮暗的辨識能力，鈉燈環(huán)境下更低，因次，同一Ul下鈉燈與LED光源，后者更易產(chǎn)生斑馬線，如圖8。

   此外，研究發(fā)現(xiàn)，TI10%極易超出， TI20%未失能眩光，如不控制也可能出現(xiàn)失能趨勢或加大“失能”程度。I80大于200cd/m2，加之燈具發(fā)光面積小(如cob類LED路燈)，極易出現(xiàn)不舒適眩光現(xiàn)象。

5.無“切實可操作”或“科學”的燈具壽命評價方法

    目前LED路燈如設計不當，或會存在著線纜/接插端子/快插頭等質(zhì)量差不防水、燈具表面材料抗腐蝕差、Pc透鏡紫外線抵抗差、 無或不合適的浪涌保護器、部分劣質(zhì)控制裝置等問題。

    實際上，LED路燈有L70壽命要求，國家級測試中心提供的燈具點亮6000小時及以上的光通維持率報告，采用能源之星定義的6000小時95.8%及10000小時91.8%光通維持率保證時壽命50000小時(光衰30%)的方法進行壽命判斷。L70壽命判斷要提供LM-80報告，結溫檢測報告，驅(qū)動電流大小。LED模塊安裝在燈具中正常工作時所測得的tp溫度，加上實際道路最高環(huán)境溫度與測試tp溫度時的環(huán)境溫度之差，不應超過與其標稱壽命所對應的tpmax(實際工作電流不應高于壽命測試電流)。

6.芯片皆信賴國外品牌、電源基本要求幾家品牌

    目前在很多工程招標中，要求LED路燈芯片采用國外品牌，國產(chǎn)芯片基本沒有機會。實際上，從LM80報告及實際應用來看，有些品牌的國產(chǎn)芯片還是不錯的。有條件的可以支持國產(chǎn)芯片。另外，COB路燈用國產(chǎn)芯片光效不低于國際主流芯片，其他指標接近。

    7.希望燈具便于維修，但基本上無統(tǒng)一的“接口”規(guī)定

    燈具結構接口不統(tǒng)一帶來維護困難與成本高，加之目前LED路燈照明效果差的比例較大，導致業(yè)主無信心應用。燈具損壞后需要更換整燈，庫存數(shù)量以及成本大幅上升。從接口的角度，涉及模組機械/電氣/光度熱接口，電源機械/電氣/調(diào)光接口，智能控制機械與通訊接口等，如圖10。
三、LED路燈大規(guī)模推廣應用建議

    基于調(diào)研、多次試驗、分析、研究，筆者認為，無論“分立式”還是COB路燈，無論是國產(chǎn)芯片還是外企研制的芯片，無論是350毫安還是700毫安電流驅(qū)動，無論3000K還是4000K芯片，無論是國產(chǎn)還是外資品牌LED燈具，在技術上，可以應用于各類道路，并通過一定技術條件約束，管理手段完善，并能用得更好！并能大規(guī)模推廣應用。

    建議各地區(qū)行業(yè)主管部門以CJJ45、LED道路照明應用技術規(guī)范、CSA016規(guī)范、GB7000.1，203與GBT_24827等為基礎，針對地方特點，制定合適的地方標準或管理規(guī)定。

    標準要規(guī)定正確的技術要求：含接口指標、合適的壽命、性能、照明效果、節(jié)能等指標。其中要關注三個問題：一是照明設計指標上適當拔高亮度及其總均勻度與縱向均勻度指標、匹配好考慮橫向與縱向距高比的不舒適眩光控制指標于均勻度指標。二是產(chǎn)品性能指標嚴格遵守GB7000.203， 提出包括接插件在內(nèi)的燈具IP防護要求，線纜與PC透鏡等材料老化、燈具顏色指標要求、浪涌保護器要求，各地不同環(huán)境下對燈具材料要求等。三是模塊機械、電氣、光度接口、電源機械與電氣、控制系統(tǒng)機械與電氣及通訊協(xié)議上盡快遵守CSA016。

    技術上，建議業(yè)主、設計與養(yǎng)護單位切實落實相關標準規(guī)定：招標、設計、施工、驗收中嚴格落實技術要求、并按規(guī)定、精細化維護。

    從企業(yè)的角度，建議提供燈具和電源CQC標志認證試驗報告和認證證書，提供芯片Lm80/結溫報告，6000小時光通維持率報告，提供Dialux照明仿真計算報告PDF、DLX、IES文件，提供燈具材料其他物理力學/熱學/光學/電學等測試報告，提供證明電源產(chǎn)品使用壽命期間的低失效率報告、MTBF壽命、EMC、安全認證報告等，提供燈具產(chǎn)品結構構造與使用說明書。

    另外，照明設計單位要給出照明布置條件，如間距/仰角/突出/高度/布置方式等；給出具體的照明設計指標，如亮度/眩光/均勻度/環(huán)境比；給出產(chǎn)品結構與安全/外觀質(zhì)量/材料/重量/安裝等要求；給出產(chǎn)品可靠性要求，如LED器件/ 整燈與模塊/控制裝置壽命/tp溫度要求；給出燈具光學性能，如額定光通量/燈具效能/額定相關色溫，色品容差/顯色指數(shù)；給出控制裝置電學要求，如輸入輸出電流/最大輸出功率/安全要求/性能要求/外殼防護/功率因數(shù)。

    以上為淺談，作者水平有限，時間倉促，諸多不對之處，敬請諒解。