LED道路照明路面照度測試系統(tǒng)的研制

李本亮，谷歷文

(國家半導(dǎo)體光源產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(廣東)，廣東省東莞市質(zhì)量監(jiān)督檢測中心，廣東 東莞　523808)

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LED道路照明路面照度測試系統(tǒng)的研制

李本亮，谷歷文

(國家半導(dǎo)體光源產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(廣東)，廣東省東莞市質(zhì)量監(jiān)督檢測中心，廣東 東莞523808)

為評價LED路燈的路面實際照明效果，本文研制了一種路燈路面照度測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)在戶外鋪設(shè)了瀝青和水泥路面作為測試場地，研制了多功能路燈測試安裝燈桿用于被測燈具安裝及布置，開發(fā)了路面自動照度測試裝置進行路面照明參數(shù)的檢測。該系統(tǒng)能夠按照國家道路照明設(shè)計標(biāo)準、CIE道路照明評價方法標(biāo)準對LED路燈實際安裝后的路面照度進行快速的測試和評價。

LED；道路照明；路面照度；測試系統(tǒng)

引言

目前，LED路燈產(chǎn)品性能差別較大，隨著采用LED路燈的增多，LED路燈應(yīng)用之后實際路面照明效果如何，逐漸成為LED照明專家和學(xué)者極其關(guān)心的問題[1-4]。如何快速準確地對安裝LED路燈的路面照明效果進行測試和評價，成為LED路燈照明工程質(zhì)量評價的重點內(nèi)容?，F(xiàn)行路面照明效果測試，均需測試人員夜間攜帶測試設(shè)備到安裝現(xiàn)場，實地檢測LED路燈的路面照明效果。路面現(xiàn)場測試的測試條件受到環(huán)境的制約，背景光環(huán)境對測試結(jié)果影響較大，測試數(shù)據(jù)真實性差，而且每次現(xiàn)場測試的工作量大、測試時間長，容易造成交通的堵塞。路面照明測試結(jié)果一旦不滿足道路照明標(biāo)準要求，LED路燈工程需全面整改，甚至要整批更換燈具，浪費大量人力物力，造成嚴重經(jīng)濟損失。

為彌補LED路燈路面測試存在的不足，本文根據(jù)照明設(shè)計標(biāo)準要求建設(shè)了LED路燈照明效果測試場地，配置了多功能測試安裝燈桿，研發(fā)了自動照度測試系統(tǒng)。系統(tǒng)可測試LED路燈及其他路燈現(xiàn)場安裝后的路面照度、照度均勻度和SR值指標(biāo)，以便在工程施工前，開展同等安裝條件下的路面性能測試，準確、客觀的測試和評價LED路燈的路面照明效果，促進企業(yè)改進LED路燈產(chǎn)品性能，保證道路照明工程安裝質(zhì)量。

1　測試系統(tǒng)硬件

LED路燈路面照明效果測試系統(tǒng)場景如圖1所示，測試場建設(shè)在戶外空曠場地中，測試時可關(guān)閉周圍照明燈具，將測試場背景光控制在0.1lx以下。

圖1　LED路燈路面照明效果測試系統(tǒng)Fig.1　LED street pavement lighting performance testing system

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，由LED路燈戶外測試場地、自動升降路燈測試架、自動路面照度測試系統(tǒng)、主控計算機組成。

從圖2中可以看出，LED路燈測試場由并列8車道(每車道3.75m)瀝青路面，兩車道(車道寬5m)水泥路面組成，測試場總寬45m，總長160m。測試LED路燈實際安裝照明效果時，可按照LED路燈工程擬安裝路面的實際車道數(shù)、路幅寬度、燈桿間距進行多功能測試燈桿的布置，根據(jù)工程實際的裝燈方式進行燈具安裝和仰角調(diào)節(jié)，模擬LED路燈實際路面安裝路況，開展道路照明效果測試。

圖2　LED路燈路面性能測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.2　System structure of LED street pavement lighting performance

多功能測試安裝燈桿如圖3所示，由全向可移動基座、可升降主燈桿、可升降橫桿、左右傾角調(diào)節(jié)部件、可拆卸懸挑燈桿、仰角調(diào)節(jié)器組成。

全向可移動基座可以保證測試安裝燈桿能夠在測試場內(nèi)根據(jù)測試需求進行擺放，布置成各種路面布燈方式。12m高可升降燈桿，燈桿底部裝有液壓機構(gòu)及驅(qū)動電機，可向一側(cè)放下進行LED路燈安裝，并在燈具安裝后由驅(qū)動裝置升起燈桿；燈桿上裝有雙向可升降橫桿，可手動調(diào)節(jié)燈具安裝高度，模擬從4m到12m高的燈具安裝，并可以在水平面內(nèi)調(diào)節(jié)安裝角度；燈具橫桿底端裝有仰角調(diào)節(jié)部件，可在0°～60°調(diào)節(jié)燈具的安裝傾角。

圖3　LED路燈戶外安裝測試架示意圖Fig.3　Multifunction automatic lifting and descending street lamp installation poles

自動照度測試系統(tǒng)如圖4所示，由照度測試車、照度探頭支撐架、網(wǎng)絡(luò)照度探頭、網(wǎng)絡(luò)連接線、測試電腦、無線路由器組成。

自動照度測試車系統(tǒng)能夠按照CIE 140—2002《道路照明設(shè)計》[5]第7.1.3條款規(guī)定的測試距離，自動進行測試；照度探頭支撐架采用模塊化結(jié)構(gòu)，每個模塊長4米，最大可安裝4個模塊，開展4車道同時測試；照度測試探頭采用可聯(lián)網(wǎng)型CL-200，照度測試誤差小于±4%，探頭可根據(jù)路寬計算布置間距，在測試支撐架上根據(jù)計算的布置間距進行調(diào)整，以滿足標(biāo)準要求；照度探頭測得照度數(shù)值通過網(wǎng)絡(luò)線發(fā)送到位于照度車上的測試電腦，測試電腦收集測試數(shù)據(jù)并通過無線局域網(wǎng)發(fā)送到位于控制房的主控計算機；主控計算機接收測試數(shù)據(jù)后，通過動畫實施顯示測試過程，并將測試數(shù)據(jù)存儲到測試數(shù)據(jù)庫；測試人員填寫被測試LED路燈信息后，將測試結(jié)果數(shù)據(jù)分析后生成測試報告。

圖4　路面照度測試系統(tǒng)示意圖Fig.4　Schematic diagram of pavement illumination testing system

2　測試系統(tǒng)軟件

LED路燈路面照明效果測試系統(tǒng)軟件流程如圖5所示。系統(tǒng)開機后會進行系統(tǒng)初始化，檢查測試車及照度計的連接狀態(tài)及系統(tǒng)是否正常。如系統(tǒng)狀態(tài)異常則進行復(fù)位，重新檢測工作狀態(tài)，并彈出對話框進行提示；如系統(tǒng)正常，測試人員可以通過對小車初始位置的設(shè)定來選擇適合的測試車道，根據(jù)燈桿間距來設(shè)置運行距離及計算步長。設(shè)置完成后，如果測試人員選擇自動測試模式，則系統(tǒng)自動根據(jù)設(shè)置的參數(shù)完成路面照度的采集、發(fā)送、處理、分析及顯示，并會自動計算出平均照度、照度均勻度等路面照明參數(shù)；如果測試人員選擇手動測試模式，可以手動調(diào)節(jié)照度測試車的行進距離并測試數(shù)據(jù)，測試完成后，系統(tǒng)同樣會顯示、分析并計算測試結(jié)果。

圖5　路面照度測試系統(tǒng)軟件流程圖Fig.5　Flow diagram of pavement illumination testing system

系統(tǒng)的操作界面如圖6所示，測試人員通過界面可選則測試場的上車道或下車道進行測試，根據(jù)布燈間距設(shè)置測試運行距離并根據(jù)標(biāo)準計算測試步長，可選擇手動或自動控制測試小車的移動，也可以選擇采用可手動或自動控制數(shù)據(jù)采集器對路面照度數(shù)據(jù)進行采集和分析，選擇手動控制測試車時，可在界面上操控方向鍵控制測試車的移動方向。測試結(jié)果實時顯示在測試界面中，并可導(dǎo)入測試數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，查詢數(shù)據(jù)時可導(dǎo)出EXCEL格式的測試結(jié)果。

圖6　LED路燈戶外照明效果軟件界面Fig.6　The interface of LED street lighting effects testing software

圖7　測試數(shù)據(jù)導(dǎo)出界面Fig.7　The interface of testing data saving

如圖7所示，測試人員可點擊菜單欄中的“導(dǎo)出”按鈕對數(shù)據(jù)進行導(dǎo)出，填寫測試產(chǎn)品的詳細描述信息后，點擊“存入數(shù)據(jù)庫”按鈕可將本次的測試資料存入數(shù)據(jù)庫，點擊“導(dǎo)出EXCEL”按鈕可將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為EXCEL表格格式。測試人員可點擊菜單欄中的“歷史數(shù)據(jù)”按鈕對歷史數(shù)據(jù)進行查詢，還可以通過搜索“制造商”、“型號”等輸入的描述信息詞條找到所需的數(shù)據(jù)。

3　測試過程

3.1平均照度、照度均勻度測試

本文以單側(cè)布燈為例，說明路面照明效果測試過程。按照LED路燈的工程要求在LED路燈測試場上布燈，調(diào)節(jié)燈具安裝高度、路燈之間的距離和路燈仰角。測試時使用2盞路燈進行單側(cè)布燈3車道測試，車道寬度為3.75m，具體參數(shù)如表1所示。

表1　LED路燈路面布置參數(shù)

調(diào)節(jié)自動照度測試系統(tǒng)照度探頭的位置，使測試系統(tǒng)的照度探頭沿道路橫截面均勻分布，參照CIE 140—2002《道路照明設(shè)計》[5]第7.1.3條款的布點法進行布置，測試車在每條待測車道上布置3個測試探頭，測試探頭間隔為車道寬度的1/3即1.25m，探頭每間隔布燈間距的1/10，即3m，總測試點如圖8所示。

圖8　LED路燈路面照度及均勻度測試示意圖Fig.8　Schematic diagram of LED street lamp road illumination and uniformity testing

3.2環(huán)境比測試

調(diào)節(jié)自動照度測試系統(tǒng)照度探頭的位置，使測試系統(tǒng)的照度探頭沿道路橫截面均有分布，分別在機動車道內(nèi)側(cè)和外側(cè)各5m寬的帶狀區(qū)域內(nèi)，測試車在車道內(nèi)側(cè)和外側(cè)各布置3個測試探頭，測試探頭間隔為5m寬度的1/3即1.67m，探頭每間隔布燈間距的1/10，即3m，測試探頭布置距離總測試點如圖9所示。

設(shè)置完成后，操作軟件選擇自動模式，操作自動照度測試車開展照度數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析及存儲，測試完成后，導(dǎo)出測試結(jié)果如表2所示。

圖9　LED路燈路面環(huán)境比測試示意圖Fig.9　Schematic diagram of LED street lamp road Surround ratio/SR testing

表2　路面照度測試數(shù)據(jù)

從表2測試結(jié)果分析可以看出，參照CJJ 45—2015《城市道路照明設(shè)計標(biāo)準》[6]的相關(guān)要求，該廠家的LED路燈產(chǎn)品在上述安裝條件下的平均照度值可以滿足標(biāo)準對快速路、主干路的照度平均值低限值要求，照度均勻性滿足標(biāo)準要求，環(huán)境比不符合標(biāo)準要求。

4　結(jié)論與展望

本文設(shè)計了LED路燈路面照明效果測試系統(tǒng)，鋪設(shè)了LED路燈測試場，研制了多功能測試安裝燈桿，研發(fā)了自動照度測試裝置，該系統(tǒng)能夠客觀、快速的評價LED路燈實際安裝后的路面測試效果，為LED路燈示范推廣及工程驗收提供了有效的測試及評價平臺。

該系統(tǒng)投入使用以來，累計為200多家LED路燈生產(chǎn)企業(yè)的600多型號LED路燈開展了路面照明效果測試工作。路面照明效果測試報告內(nèi)容豐富、測試數(shù)據(jù)量大，測試過程準確、可靠，受到LED照明工程用戶單位及LED路燈生產(chǎn)企業(yè)的一致認可。該測試系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，顯著促進了LED路燈路面照明效果的提升，取得了良好的社會效益。

[1] 葉榮南.LED路燈用于城市照明的探討[J].照明工程學(xué)報,2009,20(增刊):83-91.

[2]劉承東. LED路燈在道路照明中的應(yīng)用[J].中國照明電器,2009,3:30-34.

[3]汪飛佳. LED路燈目前存在的問題及未來發(fā)展前景[J]. 照明工程學(xué)報, 2012, 23(4) :97-99.

[4]陳澤,吳建，張郭艷.城市道路的照明系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化[J]. 照明工程學(xué)報,2015,26(3):72-75.

[5]道路照明設(shè)計:CIE 140—2002[S].北京：中國標(biāo)準出版社，2002.

[6]城市道路照明設(shè)計標(biāo)準:CJJ 45—2015[S].

The Development of LED Street Lamp Pavement Lighting Effects Testing System

LI Benliang， GU Liwen

(NationalSemiconductorLightingProductsSupervisionInspectionCenter(Guangdong)，GuangdongDongguanQualitySupervisionTestingCenter，Dongguan523808,China)

For evaluation of LED street lamp pavement lighting effects, this paper developed a kind of LED street lamp pavement lighting effect test system. The system paved asphalt and cement road surface in outdoor as testing field, built up multifunctional test installation light pole, developed automatic pavement illuminance test equipment for the detected lamp installation and arrangement. The system can rapidly tested and assessed LED street lamp pavement lighting effect in its actual road setup pattern according to national road lighting design standards and CIE street lighting effects evaluation methodology standards.

LED； street lamp； pavement lighting effect； testing system

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)課題“機電產(chǎn)品綠色制造基礎(chǔ)標(biāo)準與應(yīng)用(課題編號：2012AA040102)”

TM923

A

10.3969j.issn.1004-440X.2016.02.011