天津市LED路燈示范應(yīng)用工程實(shí)驗(yàn)室檢測數(shù)據(jù)分析

孫云東 何秉云

(1.天津市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測技術(shù)研究院1天津 300193;2.天津市照明學(xué)會(huì)2 天津 300193)

1 前言

2009年4月28日科技部批準(zhǔn)21個(gè)城市為“十城萬盞”半導(dǎo)體照明應(yīng)用工程試點(diǎn)城市，實(shí)施半導(dǎo)體照明應(yīng)用工程計(jì)劃。天津市是“十城萬盞”計(jì)劃中的首選城市，對(duì)此計(jì)劃積極響應(yīng)，組織安排了示范路工程，進(jìn)行了LED路燈的檢測、測試。圍繞此項(xiàng)目還組織了一系列的相關(guān)活動(dòng)，如召開了“天津市LED路燈示范應(yīng)用工程啟動(dòng)儀式新聞發(fā)布會(huì)”、“LED路燈產(chǎn)品技術(shù)報(bào)告會(huì)”、“大功率LED路燈發(fā)展戰(zhàn)略研究青年學(xué)術(shù)論壇”、“《城市路燈照明設(shè)計(jì)》標(biāo)準(zhǔn)宣貫會(huì)”，走訪了多家生產(chǎn)企業(yè)，進(jìn)行了多種方式的媒體網(wǎng)絡(luò)宣傳，同時(shí)向有關(guān)部門提出有關(guān)建議意見及為企業(yè)投資導(dǎo)向等。本文僅就天津市LED路燈示范應(yīng)用工程實(shí)驗(yàn)室檢測情況及檢測技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，供業(yè)內(nèi)人士參考。

2 檢測組織實(shí)施概況

示范路LED路燈檢測和測試工作包括實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)檢測和路面應(yīng)用照度等數(shù)據(jù)測試兩部分。對(duì)路燈的實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的檢測十分重要，是LED燈具整體技術(shù)數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)的重要組成部分，也是評(píng)價(jià)LED燈具綜合品質(zhì)的基礎(chǔ)。

項(xiàng)目的組織、測試方案的確定、人員的配備、測試設(shè)備的條件和獲得的測試數(shù)據(jù)分析、通報(bào)等為完成示范路路燈應(yīng)用和效果評(píng)估提供了可能性、保證性及可行性。測試設(shè)備和人員滿足測試要求，項(xiàng)目組成員來自各相關(guān)領(lǐng)域，具備完成此項(xiàng)目的能力。并為此項(xiàng)工作提供了公平、公正、公開、即時(shí)、快捷性。

本項(xiàng)目由天津市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢查技術(shù)研究院，天津市照明協(xié)會(huì)、天津市照明學(xué)會(huì)、天津市路燈管理等部門負(fù)責(zé)組織實(shí)施測試方法研究、實(shí)驗(yàn)室測試、路面測試、數(shù)據(jù)整理、分析報(bào)告、撰寫結(jié)題報(bào)告等內(nèi)容。參加本項(xiàng)目的路燈企業(yè)委托單位共43家，45款燈具。實(shí)驗(yàn)室測試45臺(tái)，室外安裝測試405臺(tái)。安裝路段為河西區(qū)郁江道、白云山路、梅江道、綏江道、九連山路五條機(jī)非混合雙向四車道次干道。對(duì)路燈生產(chǎn)企業(yè)提供的產(chǎn)品進(jìn)行3次實(shí)驗(yàn)室檢測和12次路面光性能等相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)的測試。測試周期為一年。實(shí)驗(yàn)室3次檢測時(shí)間分別為燈具安裝初始期、6個(gè)月時(shí)、12個(gè)月時(shí)。

生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)道路情況提供10套同款式燈具，其中試驗(yàn)室檢測燈具1臺(tái);測試評(píng)估的照明光源功率為150瓦左右;被測設(shè)施的色溫，依照 《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，為4500K左右。設(shè)施的安裝高度9米、燈桿間距35米、路寬18米。測試現(xiàn)場條件合理并基本相同，保持公正。鑒于道路照明安全的要求，設(shè)施的初始安裝是由路燈行政管理部門統(tǒng)一安排的。在測試、評(píng)估的一年中，將進(jìn)行12次路面平均照度Eav和均勻度UE等數(shù)據(jù)測試，同時(shí)還要進(jìn)行燈具輸入功率測試、燈具功率因數(shù)測試、光效測試、燈具配光曲線測試和色溫、色坐標(biāo)、色度容差、顯色指數(shù)等顏色特性測試，另外，參評(píng)設(shè)備還將接受低壓線路諧波含量、接地措施、介電強(qiáng)度及燈具IP等級(jí)的測試。

3 測試依據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

《道路與街道照明燈具性能要求》標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)GB/T 24827—2009

《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)代號(hào) GJJ 45—2006

《燈具 第1部分:一般要求與實(shí)驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)GB7000.1—2007

《道路與街道照明燈具安全要求》標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)GB7000.5—2005

《燈具分布光度測量的一般要求》標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)GB/T 9468—2008

《電磁兼容限值諧波電流發(fā)射限制 (設(shè)備沒想輸入電流≤16A)》標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)GB17625.1—2003

4 實(shí)驗(yàn)室檢測方案研究分析

實(shí)驗(yàn)室測試單位——天津市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測技術(shù)研究院。

實(shí)驗(yàn)室檢測方法、儀器——采用國內(nèi)先進(jìn)儀器和方法。

配光曲線及光強(qiáng)參數(shù)檢測 ——臥式分布式光度計(jì)測試系統(tǒng);

顏色參數(shù)——2米積分球加光譜分析系統(tǒng);

電參數(shù)及諧波電流——數(shù)字功率計(jì)和諧波分析系統(tǒng);

基于此，為了提升小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中德育滲透之實(shí)效性，教師要在緊緊圍繞課堂教學(xué)內(nèi)容的前提下，緊密結(jié)合學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知水平，以設(shè)計(jì)各種各樣的作業(yè)為契機(jī)，恰如其分地打通德育滲透的延伸點(diǎn)。

燈具IP等級(jí)——防塵試驗(yàn)箱和防水實(shí)驗(yàn)裝置;

安全項(xiàng)目——接地電阻儀、絕緣耐壓測試儀器等。

實(shí)驗(yàn)室檢測周期——第一次為送檢時(shí)，第二次測試點(diǎn)燃半年后，第三次測試點(diǎn)燃一年后。

數(shù)據(jù)反饋平臺(tái)—— 實(shí)驗(yàn)室檢測各項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)，給每個(gè)單位分別出具測試報(bào)告，時(shí)間為安裝初始期，半年期，一年期。

實(shí)驗(yàn)室檢測內(nèi)容——輸入功率 (初試值)、功率因數(shù) (初試值)、光效 (初試值)、顏色特性 (初試值)、配光參數(shù)、曲線 (初試值)、諧波含量、接地規(guī)定、介電強(qiáng)度、防塵防水等。

檢測出具報(bào)告內(nèi)容 ——一般情況描述:按防觸電保護(hù)分類;按防塵、防固體異物和防水等級(jí)IP值;燈具額定電壓;燈具額定電流;燈具標(biāo)稱功率因數(shù);燈具電源頻率;LED光源的規(guī)格型號(hào)、數(shù)量;控制電源的規(guī)格型號(hào);控制電源的輸出電壓、最大輸出功率;燈具標(biāo)稱總光通量;標(biāo)稱色溫。

產(chǎn)品關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的描述:燈具重量;外殼材料;散熱片的形式。

檢驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容 (見表1)

表1 天津市實(shí)驗(yàn)室檢測項(xiàng)目報(bào)告表

續(xù)表

5 實(shí)驗(yàn)室檢測主要技術(shù)指標(biāo)匯總

5.1 整燈光效 (見表2、圖1)

圖1 整燈光效

表2 整燈光效情況表

5.2 配光曲線 (見表3、圖2)

表3 光分布情況表

圖2 光分布情況

5.3 單管功率 (見表4、圖3)

表4 單管功率情況表

圖3 單管功率情況

5.4 光學(xué)處理方式 (見表5、圖4)

表5 光學(xué)處理方式表

5.5 電源驅(qū)動(dòng) (見表6、圖5)

表6 電源驅(qū)動(dòng)器情況表

5.6 封裝技術(shù) (見表7、圖6)

圖4 光學(xué)處理方式

圖5 電源驅(qū)動(dòng)器情況

表7 封裝情況表

圖6 封裝情況

5.7 技術(shù)線路 (見表8、圖7)

表8 技術(shù)線路情況表

圖7 技術(shù)線路情況

5.8 色溫 (見表9、圖8)

表9 色溫情況表

圖8 色溫情況

5.9 功率因數(shù) (見表10、圖9)

表10 功率因數(shù)表

圖9 功率因數(shù)

6 數(shù)據(jù)情況分析

(1)本次測試光效表現(xiàn)了長足的進(jìn)步。整燈光效表表明，隨著LED芯片技術(shù)進(jìn)步，整燈光效提高很快?？傮w情況也很理想，整燈光效主流水平為50至60 Lm/W，大部分超過50Lm/W，40Lm/W以下只有一款燈具。80～90(Lm/W)以上的約占10%，還有一款燈具達(dá)到了95.7(lm/W)?；痉险B(tài)勢分布。

(2)本次參加測試燈具配光方面與早兩年相比有明顯進(jìn)步，說明配光問題已得到企業(yè)重視。LED的輻射形式有朗伯型、蝙蝠翼型、側(cè)射型和聚光型幾種。在道路照明領(lǐng)域，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)朗伯型和蝙蝠翼型比較適用，通過二次光學(xué)設(shè)計(jì)，使得LED的光照范圍、光度曲線符合道路照明的需求。

(3)從技術(shù)路線看，單顆1～5W芯片配透鏡的方式較易獲得蝙蝠翼形的配光曲線，說明該技術(shù)有發(fā)展前景。

(4)LED的光學(xué)元件設(shè)計(jì)對(duì)LED路燈的配光及光學(xué)輸出效率至關(guān)重要。如果燈具的配光系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，照明效果就不理想。測試中“燈下亮”、“燈下黑”、“斑馬線”、“照度不均勻”等問題的出現(xiàn)均應(yīng)考慮配光設(shè)計(jì)的合理性。LED的光學(xué)設(shè)計(jì)決定了LED路燈的配光及光輸出效率，也是評(píng)判LED路燈整燈質(zhì)量最重要的組成部分之一。

(5)測試的LED路燈多數(shù)采用專用驅(qū)動(dòng)芯片IC的電源驅(qū)動(dòng)方式。無論采用AC-DC智能芯片驅(qū)動(dòng)恒流電源，還是采用無高壓電解電容新技術(shù) (每顆光源并聯(lián)保護(hù)IC設(shè)計(jì)，保障任一LED故障不會(huì)影響到其他LED工作)，都要考慮高可靠性、高效率、高功率因數(shù)、功率、驅(qū)動(dòng)方式、浪涌保護(hù)、溫度負(fù)反饋保護(hù)功能等因素。

(6)對(duì)于大功率LED的封裝，要根據(jù)LED芯片來選用封裝的方式和相應(yīng)的材料。如果LED芯片已倒裝好，就必須采用倒裝的辦法來封裝;如果是多個(gè)芯片集成的封裝，則要考慮各個(gè)芯片正向、反向電壓是否比較接近，以及LED芯片的排列、熱沉散熱的效果、出光的效率等。還應(yīng)特別注意熱沉材料的選擇。

(7)大功率LED采用模組式、芯片集成式、點(diǎn)陣式封裝技術(shù)線路，與散熱有關(guān)。單顆大功率芯片因?yàn)槊娣e小，封裝難度高，工藝復(fù)雜，如果封裝不好的話，很容易出現(xiàn)問題。集成式封裝解決方案，用小功率芯片集成為三瓦、五瓦的芯片模塊，用若干顆小功率芯片集成封裝成芯片模塊，芯片面積比較大，因而散熱更加容易，而單顆大功率芯片散熱面積小。并且集成式的光效會(huì)高些，因?yàn)樯崦娣e大。

(8)從表9和圖8分析，色溫?cái)?shù)據(jù)較分散，沒有集中在較高區(qū)間，有小于4500K的報(bào)告。生產(chǎn)不同色溫的產(chǎn)品，可以滿足市場不同需要。不過，通過實(shí)際觀察，較低色溫的LED路燈存在光色問題，較低色溫產(chǎn)品容易出現(xiàn)黃色偏綠的情形，且光效較低。

(9)功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個(gè)系數(shù)，大小與電路的負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)。功率因數(shù)低，說明電路用于交變磁場轉(zhuǎn)換的無功功率大，從而降低了設(shè)備的利用率，增加了線路供電損失。檢測的結(jié)果很好。

7 結(jié)語

道路照明建設(shè)絕不能忽略或偏離其功能作用。滿足路面上駕駛員與行人的視覺要求至關(guān)重要，應(yīng)放在道路照明設(shè)計(jì)的首位。LED路燈的設(shè)計(jì)應(yīng)用也毫不例外。本項(xiàng)目LED燈具所檢測的各類數(shù)據(jù)具有差異性，給普及使用后的運(yùn)行及維護(hù)工作帶來極大不便，也不符合市政公用設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化，通用化的設(shè)計(jì)原則。

在今后的發(fā)展中，應(yīng)統(tǒng)一檢測標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范檢測行業(yè)，強(qiáng)化第三方檢測機(jī)構(gòu)的中立性和公信力。還應(yīng)健全市場環(huán)境，加強(qiáng)行業(yè)自律，以核心技術(shù)、產(chǎn)品的通用性、易維護(hù)、示范項(xiàng)目業(yè)績誠信恢復(fù)路燈管理等應(yīng)用部門信心。提高裝備水平，打通技術(shù)鏈，提升價(jià)值鏈。建立技術(shù)開發(fā)中心，建立自己的實(shí)驗(yàn)室，提高自主創(chuàng)新能力。

［1］城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).(CJJ 45—2006)，2006年.

［2］室外照明測量方法.GB/T15240—94.