LED作為綠色照明的一種，早已在多年前“十城萬盞”的應(yīng)用中成為了道路照明的主要節(jié)能方式。隨著LED照明產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，LED市場(chǎng)變得龐大而復(fù)雜，產(chǎn)品良莠不齊，在很多地方不但LED優(yōu)良的節(jié)能特性沒有得到完好的體現(xiàn)，甚至讓人們對(duì)LED照明產(chǎn)品產(chǎn)生了誤解，以致于給LED照明產(chǎn)品在道路照明的推廣應(yīng)用中帶來了諸多障礙。

       LED道路照明推廣應(yīng)關(guān)注哪些問題?本文將從關(guān)于LED道路照明技術(shù)問題的看法;基于試驗(yàn)分析得出的幾點(diǎn)建議;長三角在LED公共照明方面應(yīng)有的作為等幾方面進(jìn)行論述，并結(jié)合國外道路照明實(shí)際案例，剖析LED照明產(chǎn)品在道路照明應(yīng)用中應(yīng)注意的問題，希望能夠給業(yè)主、LED企業(yè)、設(shè)計(jì)及施工單位更多啟迪。

一、關(guān)于LED道路照明技術(shù)問題的幾點(diǎn)看法

1.照度均勻度與亮度均勻度誰為主?

       當(dāng)前，雖然CJJ45的新版標(biāo)準(zhǔn)已明確規(guī)定了道路照明應(yīng)以亮度及亮度均勻度為主，但在國內(nèi)較多地方仍存在只關(guān)注照度和照度均勻度，而并未注意到高速機(jī)動(dòng)車道路更應(yīng)強(qiáng)調(diào)對(duì)路面(墻面)的亮度及亮度均勻度的要求。圖1和圖2的斑馬線都是亮度均勻度不夠造成的，且圖1的隧道還有較明顯的因車速而引起的頻閃，國內(nèi)還有很多地方在隧道照明采用圓形或近乎正方形的LED燈具，并未將LED的形狀和配光與現(xiàn)場(chǎng)適用性相結(jié)合，這在很大程度上抹煞了LED照明的優(yōu)勢(shì)。

       圖1 隧道照明路面有明顯的斑馬線

       圖2 隧道照明墻面有明顯的斑馬線

2.亮度均勻度(縱向)達(dá)到多少能消除斑馬線?

       對(duì)高壓鈉燈來講，其自身發(fā)光角度在300度以上，發(fā)出的光只有約40%直接射向地面，而約60%的光則通過反射器的漫反射再射向路面，這樣雖然造成其光的利用率低，但卻使它發(fā)出的空間光強(qiáng)分布呈現(xiàn)緩慢地變化，亮度均勻度只需大于0.6就無明顯斑馬線了。而LED模組由于其發(fā)光角度基本都小于180度，并且大都不依靠反射器進(jìn)行配光，所以光的利用率高，但卻使它發(fā)出的光強(qiáng)空間分布呈現(xiàn)較快速地變化，亮度均勻度(實(shí)測(cè)值)只有接近0.8才沒有明顯的斑馬線(比標(biāo)準(zhǔn)0.7要高)。由此可見，精準(zhǔn)的配光使光度利用率大幅提高的同時(shí)，卻增加了燈具的配光設(shè)計(jì)難度。

3.克服眩光帶來的危害

       眩光是造成人眼感到不舒適的光線(如圖3)。由于LED道路燈具亮度均勻度只有接近0.8才沒有明顯的斑馬線，因此，要求它的距高比一定要大，由此才能利用交叉光來實(shí)現(xiàn)較高的亮度均勻度。但因這樣的燈具配光張角一般達(dá)150度，控制不好會(huì)有明顯的眩光，因此，必須做到LED道路燈具光源的表面亮度不能太高，并且截光角也要做得準(zhǔn)確，才能取得好的效果(一般在75～80度，理論計(jì)算為76度)。

       圖3眩光不僅造成人眼不適且大大降低了夜間駕車的安全系數(shù)

       以上海內(nèi)環(huán)線改造前后為例，高壓鈉燈照明光暈及雜散光對(duì)周圍居民房屋影響很大，而LED燈照明幾乎對(duì)周圍居民房屋無影響，截光好不僅光污染小，而且光度利用率高。由此也表明，LED燈具對(duì)周圍環(huán)境與駕駛員光污染更小。

4.顯色指數(shù)在道路照明中的重要性

       顯色指數(shù)是衡量物體在人造光源的照射下，能否真實(shí)反映出它在自然光照下的顏色的能

       力(用Ra表示)，較高的顯色指數(shù)可明顯提高對(duì)障礙物的分辨率。以上海申大路試點(diǎn)工程為例，其LED路燈顯色指數(shù)基本在70左右，而與之十字交叉的道路采用的高壓鈉燈燈具的顯色指數(shù)在25以下，站在該十字路口可以非常明顯地觀察到，LED路燈照明的路邊綠化清晰度明顯優(yōu)于高壓鈉燈照明的情況。

       高壓鈉燈因其光效比高壓汞燈和白熾燈都高所以曾一度被大量采用，不過由于其顯色指數(shù)低，會(huì)導(dǎo)致道路照明近乎黃色光，而造成司機(jī)夜間駕車時(shí)不適。根據(jù)人們所適應(yīng)的自然規(guī)律，夜晚駕車的司機(jī)需要保持高度的警覺性，因此對(duì)道路照明的要求更高，而適當(dāng)高的色溫(如4000K～5000K)會(huì)讓夜晚駕車的司機(jī)抑制褪黑色素的分泌，不容易產(chǎn)生昏昏欲睡的感覺，這恰恰是夜晚駕車人所必需保持的，而且LED照明采用較高的色溫可明顯提高燈具效能。這里必須引起注意的是，LED室內(nèi)照明的一般要求不能硬搬到LED道路照明應(yīng)用中。

5.光譜成分決定了LED照明燈具的透霧性

       很多人認(rèn)為，燈的光色決定了光的透霧性，實(shí)際上這是一個(gè)誤區(qū)。經(jīng)分析，即使是相同的光色，光譜可能相差也很多(同色異譜)，因此，實(shí)際上決定光透霧性的應(yīng)該是光譜成分，如果光線中波長相對(duì)長的光比例較多，其透霧性必然會(huì)好。目前，道路照明的LED基本都是藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉，所以其光譜成分中的黃橙光比例基本與高壓鈉燈類同，而紅色光比例是高壓鈉燈略高，但是由于顯色指數(shù)的原因，兩者的在霧天實(shí)際使用效果相差并不明顯(如圖4、圖5)。

       圖4 LED燈色溫：5000K，顯色指數(shù)：79.2，紅色比：18.0%;綠色比：78.5%;藍(lán)色比：3.5%

       圖5 高壓鈉燈色溫：1981K，顯色指數(shù)：23紅色比：25.8%;綠色比：27.6%;藍(lán)色比：1.4%

       從霧天路面的可視距離來看，雖然可視距離差別不明顯，但LED燈顯色指數(shù)高的特點(diǎn)明顯使路上和路邊物體的辨別清晰度提高。而從路面的感覺距離來看，鈉燈雖然感覺景深較大，但是遠(yuǎn)處的路面已經(jīng)看不清(如圖6)。鈉燈的光線溢出(85度以上，10米燈桿，在114.3米以上)使得鈉燈光源在很遠(yuǎn)均可見，讓人感覺前方有路，有誘導(dǎo)性，而LED燈由于截光良好，85度以上光線少，使得遠(yuǎn)處看不見或者很難看見LED光源。

       由于鈉燈的光不能像LED那樣截光，造成遠(yuǎn)處的鈉燈如同機(jī)場(chǎng)跑道燈有道路誘導(dǎo)性，雖然遠(yuǎn)處的道路看不見，但是給人心里前方有道路，而LED燈由于截光精準(zhǔn)，遠(yuǎn)處的光源的光強(qiáng)已經(jīng)非常弱，加上霧氣，會(huì)看不見，所以遠(yuǎn)處的LED燈看不見，造成人心里對(duì)前方道路的不可知而造成透霧性差的錯(cuò)覺。經(jīng)過多地點(diǎn)的實(shí)踐，該兩種燈的透霧性及對(duì)地面物體的識(shí)別無明顯區(qū)別。

       圖6 霧天路面

6.基于試驗(yàn)分析得出的幾點(diǎn)建議

       在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面，建議長三角地區(qū)路燈行業(yè)主管部門以《CJJ45-2006城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》;《LED道路照明應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》;《CSA016聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)》;GB7000.203;《GB/T24827-2009道路與街路照明燈具性能要求》等為基礎(chǔ)，針對(duì)地方特點(diǎn)制定合適的地方管理標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定，含接口指標(biāo)、合適的壽命、性能、照明效果、節(jié)能等指標(biāo)：首先，照明設(shè)計(jì)指標(biāo)，應(yīng)適當(dāng)拔高亮度縱向均勻度指標(biāo)、匹配合適的橫向與縱向距高比的不舒適眩光控制指標(biāo)與均勻度指標(biāo);其次，產(chǎn)品安全指標(biāo)要嚴(yán)格遵守GB7000.203，明確提出包括接插件在內(nèi)的燈具IP要求，線纜與PC透鏡等材料老化、燈具顏色指標(biāo)的要求、浪涌保護(hù)器的要求，各地不同環(huán)境下對(duì)燈具材料要求等;第三，要盡快實(shí)現(xiàn)模塊機(jī)械、電氣、光度接口、電源機(jī)械與電氣、控制系統(tǒng)控制及通訊協(xié)議上的標(biāo)準(zhǔn)化。

       在產(chǎn)品研發(fā)方面，希望結(jié)合以下LED道路照明產(chǎn)品中的不成功案例，為生產(chǎn)研發(fā)企業(yè)帶來一些啟迪或思考。案例一：將已有鈉燈燈具外殼直接開孔加轉(zhuǎn)接件進(jìn)行改造，而并未對(duì)被改造燈具加以結(jié)構(gòu)密封、機(jī)械強(qiáng)度、散熱可靠性方面的系統(tǒng)考慮。案例二：利用帶散熱體的模組，做一個(gè)簡單的拉伸型材將其固定，無上蓋或上蓋，采用很薄的開孔板，對(duì)于落塵積累雨水的作用很難自清潔，散熱的持續(xù)可靠性得不到保證，整個(gè)結(jié)構(gòu)剛度不連續(xù)。案例三：燈具采用未經(jīng)紫外線防護(hù)驗(yàn)證的PC透鏡、塑料件等。案例四：外購模組且模組廠家對(duì)于LED路燈應(yīng)用場(chǎng)合不清楚，造成LED模組使用時(shí)散熱、電參數(shù)匹配和配光均不匹配。

       在檢測(cè)方面，要求所有LED產(chǎn)品都應(yīng)經(jīng)過全面的檢測(cè)考核，原因在于LED室外照明是一

       項(xiàng)新興的事物，其材料、部件不斷優(yōu)化，其設(shè)計(jì)、制造和標(biāo)準(zhǔn)也都在快速改進(jìn)，所以很多以往的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)不能完全適用，若不進(jìn)行科學(xué)的全面的檢測(cè)，往往會(huì)出很多意想不到的新問題。例如，在上海申大路試掛的路燈時(shí)，由于快速接插件的防水等級(jí)低造成漏水，并且又在驅(qū)動(dòng)裝置后的直流電作用下產(chǎn)生電解反應(yīng)，于是很快就會(huì)使其中一個(gè)電極腐蝕，此類案列還有很多。因此，專業(yè)全面的檢測(cè)是LED室外照明是否成功的不可或缺的重要內(nèi)容。

二、長三角在LED公共照明方面應(yīng)有的作為

       長三角作為國內(nèi)照明技術(shù)領(lǐng)先的地區(qū)理應(yīng)海納百川，絕對(duì)不能采用某些地方閉關(guān)鎖國的“標(biāo)桿”政策，更不能崇洋媚外，要尊重科學(xué)、尊重實(shí)際。正是在這種指導(dǎo)思想下，該地區(qū)最早在隧道里大規(guī)模應(yīng)用了LED照明方案，并通過前期使用及改進(jìn)，其節(jié)能、使用壽命長的優(yōu)勢(shì)大大顯現(xiàn)，而且早期失效和維修量也大大減少，由此也得到各方認(rèn)可。

       就已進(jìn)行認(rèn)真試驗(yàn)及論證取得的成果而言，必須在照明改造中認(rèn)真貫徹，不允許任何的因私舞弊。從這一方面看，建議長三角的公共照明管理機(jī)構(gòu)一定要對(duì)產(chǎn)品和技術(shù)方案進(jìn)行專家評(píng)審，主管機(jī)構(gòu)和使用方的審批及監(jiān)督。若做不到科學(xué)、公平、公正，則無法體現(xiàn)長三角公共照明的科學(xué)性、領(lǐng)先性、公正性。有好的經(jīng)驗(yàn)、結(jié)論及成果不用，與國內(nèi)一些地方那樣的亂搞，只能損害LED照明的形象，勢(shì)必會(huì)嚴(yán)重阻礙高效且智能化LED照明的發(fā)展。

       綜上所述，LED產(chǎn)品應(yīng)用在道路照明中已經(jīng)成熟，以美國洛杉磯為例，可以明顯看到，該市在更換為LED街燈后，道路照明情況在節(jié)電、減少碳排放以及可遠(yuǎn)程監(jiān)控、調(diào)光、改善可見度和均勻度等方面得以大大提高和改善(如圖7)。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，洛杉磯市已實(shí)現(xiàn)實(shí)際平均節(jié)電62.9%(器具節(jié)能加調(diào)控節(jié)能);減少CO2排放40500噸/年，且運(yùn)行兩年后，在燈具光衰、失效率、照度、亮度、均勻度、色溫、功耗、功率因數(shù)、諧波畸變、控制能力、電連接、燈具安裝維護(hù)等方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)。而且值得一提的是，據(jù)洛杉磯警方統(tǒng)計(jì)顯示，采用LED街燈后，犯罪率下降10.5%。因此，可以說，我們應(yīng)該嚴(yán)謹(jǐn)并加快行動(dòng)了，加快LED道路照明發(fā)展已成為大勢(shì)所趨。

       圖7 洛杉磯胡佛大街更換LED路燈前后對(duì)比圖

       項(xiàng)目改造前后對(duì)比圖

       前 后

       胡佛大街30---32號(hào)

——選自第四期《半導(dǎo)體照明》雜志