天津市LED路燈示范應用工程實驗室檢測數據分析

孫云東 何秉云

(1.天津市產品質量監督檢測技術研究院1天津 300193;2.天津市照明學會2 天津 300193)

1 前言

2009年4月28日科技部批準21個城市為“十城萬盞”半導體照明應用工程試點城市，實施半導體照明應用工程計劃。天津市是“十城萬盞”計劃中的首選城市，對此計劃積極響應，組織安排了示范路工程，進行了LED路燈的檢測、測試。圍繞此項目還組織了一系列的相關活動，如召開了“天津市LED路燈示范應用工程啟動儀式新聞發布會”、“LED路燈產品技術報告會”、“大功率LED路燈發展戰略研究青年學術論壇”、“《城市路燈照明設計》標準宣貫會”，走訪了多家生產企業，進行了多種方式的媒體網絡宣傳，同時向有關部門提出有關建議意見及為企業投資導向等。本文僅就天津市LED路燈示范應用工程實驗室檢測情況及檢測技術數據進行分析與評價，供業內人士參考。

2 檢測組織實施概況

示范路LED路燈檢測和測試工作包括實驗室數據檢測和路面應用照度等數據測試兩部分。對路燈的實驗室各項基礎數據的檢測十分重要，是LED燈具整體技術數據分析評價的重要組成部分，也是評價LED燈具綜合品質的基礎。

項目的組織、測試方案的確定、人員的配備、測試設備的條件和獲得的測試數據分析、通報等為完成示范路路燈應用和效果評估提供了可能性、保證性及可行性。測試設備和人員滿足測試要求，項目組成員來自各相關領域，具備完成此項目的能力。并為此項工作提供了公平、公正、公開、即時、快捷性。

本項目由天津市產品質量監督檢查技術研究院，天津市照明協會、天津市照明學會、天津市路燈管理等部門負責組織實施測試方法研究、實驗室測試、路面測試、數據整理、分析報告、撰寫結題報告等內容。參加本項目的路燈企業委托單位共43家，45款燈具。實驗室測試45臺，室外安裝測試405臺。安裝路段為河西區郁江道、白云山路、梅江道、綏江道、九連山路五條機非混合雙向四車道次干道。對路燈生產企業提供的產品進行3次實驗室檢測和12次路面光性能等相關技術數據的測試。測試周期為一年。實驗室3次檢測時間分別為燈具安裝初始期、6個月時、12個月時。

生產企業根據道路情況提供10套同款式燈具，其中試驗室檢測燈具1臺;測試評估的照明光源功率為150瓦左右;被測設施的色溫，依照 《城市道路照明設計標準》，為4500K左右。設施的安裝高度9米、燈桿間距35米、路寬18米。測試現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，設施的初始安裝是由路燈行政管理部門統一安排的。在測試、評估的一年中，將進行12次路面平均照度Eav和均勻度UE等數據測試，同時還要進行燈具輸入功率測試、燈具功率因數測試、光效測試、燈具配光曲線測試和色溫、色坐標、色度容差、顯色指數等顏色特性測試，另外，參評設備還將接受低壓線路諧波含量、接地措施、介電強度及燈具IP等級的測試。

3 測試依據規范標準

《道路與街道照明燈具性能要求》標準代號GB/T 24827—2009

《城市道路照明設計標準》標準代號 GJJ 45—2006

《燈具 第1部分:一般要求與實驗》標準代號GB7000.1—2007

《道路與街道照明燈具安全要求》標準代號GB7000.5—2005

《燈具分布光度測量的一般要求》標準代號GB/T 9468—2008

《電磁兼容限值諧波電流發射限制 (設備沒想輸入電流≤16A)》標準代號GB17625.1—2003

4 實驗室檢測方案研究分析

實驗室測試單位——天津市產品質量監督檢測技術研究院。

實驗室檢測方法、儀器——采用國內先進儀器和方法。

配光曲線及光強參數檢測 ——臥式分布式光度計測試系統;

顏色參數——2米積分球加光譜分析系統;

電參數及諧波電流——數字功率計和諧波分析系統;

基于此，為了提升小學數學課堂教學中德育滲透之實效性，教師要在緊緊圍繞課堂教學內容的前提下，緊密結合學生的實際認知水平，以設計各種各樣的作業為契機，恰如其分地打通德育滲透的延伸點。

燈具IP等級——防塵試驗箱和防水實驗裝置;

安全項目——接地電阻儀、絕緣耐壓測試儀器等。

實驗室檢測周期——第一次為送檢時，第二次測試點燃半年后，第三次測試點燃一年后。

數據反饋平臺—— 實驗室檢測各項技術數據，給每個單位分別出具測試報告，時間為安裝初始期，半年期，一年期。

實驗室檢測內容——輸入功率 (初試值)、功率因數 (初試值)、光效 (初試值)、顏色特性 (初試值)、配光參數、曲線 (初試值)、諧波含量、接地規定、介電強度、防塵防水等。

檢測出具報告內容 ——一般情況描述:按防觸電保護分類;按防塵、防固體異物和防水等級IP值;燈具額定電壓;燈具額定電流;燈具標稱功率因數;燈具電源頻率;LED光源的規格型號、數量;控制電源的規格型號;控制電源的輸出電壓、最大輸出功率;燈具標稱總光通量;標稱色溫。

產品關鍵結構的描述:燈具重量;外殼材料;散熱片的形式。

檢驗報告內容 (見表1)

表1 天津市實驗室檢測項目報告表

續表

5 實驗室檢測主要技術指標匯總

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 光學處理方式 (見表5、圖4)

表5 光學處理方式表

5.5 電源驅動 (見表6、圖5)

表6 電源驅動器情況表

5.6 封裝技術 (見表7、圖6)

圖4 光學處理方式

圖5 電源驅動器情況

表7 封裝情況表

圖6 封裝情況

5.7 技術線路 (見表8、圖7)

表8 技術線路情況表

圖7 技術線路情況

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 (見表10、圖9)

表10 功率因數表

圖9 功率因數

6 數據情況分析

(1)本次測試光效表現了長足的進步。整燈光效表表明，隨著LED芯片技術進步，整燈光效提高很快。總體情況也很理想，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%，還有一款燈具達到了95.7(lm/W)。基本符合正常態勢分布。

(2)本次參加測試燈具配光方面與早兩年相比有明顯進步，說明配光問題已得到企業重視。LED的輻射形式有朗伯型、蝙蝠翼型、側射型和聚光型幾種。在道路照明領域，根據設計經驗朗伯型和蝙蝠翼型比較適用，通過二次光學設計，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，說明該技術有發展前景。

(4)LED的光學元件設計對LED路燈的配光及光學輸出效率至關重要。如果燈具的配光系統設計不合理，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”等問題的出現均應考慮配光設計的合理性。LED的光學設計決定了LED路燈的配光及光輸出效率，也是評判LED路燈整燈質量最重要的組成部分之一。

(5)測試的LED路燈多數采用專用驅動芯片IC的電源驅動方式。無論采用AC-DC智能芯片驅動恒流電源，還是采用無高壓電解電容新技術 (每顆光源并聯保護IC設計，保障任一LED故障不會影響到其他LED工作)，都要考慮高可靠性、高效率、高功率因數、功率、驅動方式、浪涌保護、溫度負反饋保護功能等因素。

(6)對于大功率LED的封裝，要根據LED芯片來選用封裝的方式和相應的材料。如果LED芯片已倒裝好，就必須采用倒裝的辦法來封裝;如果是多個芯片集成的封裝，則要考慮各個芯片正向、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、點陣式封裝技術線路，與散熱有關。單顆大功率芯片因為面積小，封裝難度高，工藝復雜，如果封裝不好的話，很容易出現問題。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高些，因為散熱面積大。

(8)從表9和圖8分析，色溫數據較分散，沒有集中在較高區間，有小于4500K的報告。生產不同色溫的產品，可以滿足市場不同需要。不過，通過實際觀察，較低色溫的LED路燈存在光色問題，較低色溫產品容易出現黃色偏綠的情形，且光效較低。

(9)功率因數是衡量電氣設備效率高低的一個系數，大小與電路的負荷性質有關。功率因數低，說明電路用于交變磁場轉換的無功功率大，從而降低了設備的利用率，增加了線路供電損失。檢測的結果很好。

7 結語

道路照明建設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重要，應放在道路照明設計的首位。LED路燈的設計應用也毫不例外。本項目LED燈具所檢測的各類數據具有差異性，給普及使用后的運行及維護工作帶來極大不便，也不符合市政公用設施標準化，通用化的設計原則。

在今后的發展中，應統一檢測標準，規范檢測行業，強化第三方檢測機構的中立性和公信力。還應健全市場環境，加強行業自律，以核心技術、產品的通用性、易維護、示范項目業績誠信恢復路燈管理等應用部門信心。提高裝備水平，打通技術鏈，提升價值鏈。建立技術開發中心，建立自己的實驗室，提高自主創新能力。

［1］城市道路照明設計標準.(CJJ 45—2006)，2006年.

［2］室外照明測量方法.GB/T15240—94.