高架路護欄上安裝的LED燈的抗振性能

李明 黃秀玲 劉廷章

(上海大學(xué)機自學(xué)院，上海 200072)

1 引言

隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，LED護欄燈作為新一代的照明光源，憑借其顏色豐富、壽命長、功耗小、耐沖擊、形式靈活等優(yōu)異特性，已成為照明產(chǎn)品中的一只奇葩，在近幾年發(fā)展迅猛［1］。但是護欄燈大多應(yīng)用環(huán)境惡劣，與傳統(tǒng)的照明產(chǎn)品有著較大的差異，目前，針對LED及LED護欄燈振動測試方法尚未統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，測量具有一定難度。本文對將用于上海延安高架路的LED護欄燈具本身及燈具整體包裝的振動特性進行了相關(guān)研究，介紹了如何獲取高架護欄的振動加速度、如何進行振動特性測試，為相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的出臺提供參考。

2 整體方案設(shè)計思路

整體方案設(shè)計思路如圖1所示。

本文根據(jù)LED高架路護欄燈的具體使用情況，分析了應(yīng)用環(huán)境，根據(jù)路面支撐、路面特性、車流、車載等情況選擇典型路況，并進行路譜信息的獲取;在進行路譜信息獲取過程中重點關(guān)注測試地點的選擇和測點的布置，以保證所獲數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠性和典型代表性;測點位置的選取需考慮加速度傳感器的固定方向及位置，從而進一步為燈具振動特性實驗的順利進行奠定條件量化基礎(chǔ)，以便準(zhǔn)確給出典型路況下護欄燈可能經(jīng)歷的最大加速度值;參考其他產(chǎn)品的振動標(biāo)準(zhǔn)給出LED護欄燈振動測試方法，此處要注意產(chǎn)品在振動設(shè)備上的安裝，從而獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，通過分析判定，確定燈具的使用可靠性。

圖1 方案設(shè)計流程示意圖

最終給出LED高架路護欄燈振動特性測試方法和測試規(guī)范。

以上述設(shè)計方案為基礎(chǔ)，對LED護欄燈的燈具本身及燈具的整體包裝進行了相關(guān)振動試驗。

3 應(yīng)用地點振動特性的獲取

3.1 測試地點概況

本研究中的LED護欄燈用于上海市延安高架路，根據(jù)實際應(yīng)用要求，選擇了具有典型路況的地點進行了路況的測試，測試點位置如圖2所示，該路段車流量較大，以小轎車和大客車為主，車速達高架路最高限速 (80km/h)。

圖2 上海市內(nèi)高架路面振動情況測試點選擇示意

3.2 測點布置和測試儀器

測點位置的選擇和加速度傳感器的安裝方式對實際路譜圖的獲取具有重要影響，必須進行綜合考慮，如考慮傳感器安裝在護欄上的位置、安裝方向、數(shù)據(jù)采集時間等。本研究通過振動分析儀得到車流高峰時護欄的頻譜圖，然后根據(jù)振動測試所需轉(zhuǎn)換得到所需的振動加速度，從而確定振動臺的振動頻率。

測點布置如圖3所示，測試內(nèi)容為高架橫截面上水平和豎直向加速度，測量采集時間為30min，且在交通高峰期進行采集。

圖3 測點布置圖

觀測儀器采用丹麥BK公司生產(chǎn)的BK 3560振動分析儀和BK2626電荷放大器。

3.3 測試結(jié)果

測試結(jié)果為當(dāng)小轎車通過時，振動最大加速度平均值為1.5m/s2，大客車的最大加速度平均值為7.5m/s2。

4 振動特性

對于高架路護欄燈來說，實際安裝環(huán)境的振動情況較大程度上決定著燈具的實際使用壽命，因此燈具壽命與其所受的路況振動情況有很大關(guān)系，必須進行振動測試才能了解其有關(guān)性能。而目前LED燈具的振動測試往往是根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。比如有企業(yè)利用簡單的振動儀，僅僅通過調(diào)節(jié)振動儀的轉(zhuǎn)速，給定某一振幅測試LED燈具的振動［2］。這種方法不具行業(yè)普遍適用性，因此這方面的研究亟待開展。本文參考包裝行業(yè)振動國際標(biāo)準(zhǔn)進行了相關(guān)的試驗研究。

4.1 LED電源及燈具的抗振特性

測試儀器:美國LAB公司的定頻振動試驗臺，丹麥BK公司的BK 3560振動分析儀和BK2626電荷放大器。

測試方法:環(huán)境溫度為10℃，濕度為30%。根據(jù)高架路振動測試獲取的加速度值進行更安全的測試試驗，按照小轎車振動強度的約2倍，大客車振動強度的約1.5倍，參考ISTA 1A標(biāo)準(zhǔn)模擬高架路環(huán)境振動進行試驗，此試驗標(biāo)準(zhǔn)的選擇是參考國際安全運輸協(xié)會對產(chǎn)品進行運輸包裝的測試而制定的標(biāo)準(zhǔn)。測試中包括了LED燈具的電源系統(tǒng)，即將24V60WLED防水恒壓電源與LED護欄管正常連接，一起安裝在振動臺上，用振動儀監(jiān)測振動信號，記錄振動波形，如圖4所示。一次振動循環(huán)模擬一次車經(jīng)過的振動，結(jié)果如表1所示。

圖4 LED電源及燈具抗振試驗裝置

表1 LED電源及燈具抗振試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明，此高架路LED燈具具有一定的抗震特性，耐沖擊強度好，適合用于高架護欄燈。

4.2 LED燈具整體包裝的抗振特

測試儀器:美國LAB公司的定頻振動試驗臺，丹麥BK公司的BK 3560振動分析儀和BK2626電荷放大器。

測試方法:環(huán)境溫度為23℃，濕度為30%。根據(jù)高架路振動測試獲取的加速度值進行更安全的測試試驗，按照小轎車振動強度的約2倍，大客車振動強度的約1.5倍，參考ISTA 1A標(biāo)準(zhǔn)模擬高架環(huán)境振動進行試驗。將四個LED燈按照出廠包裝，固定在振動臺上，用振動儀監(jiān)測振動信號，記錄振動波形，如圖5所示。一次振動循環(huán)模擬一次車經(jīng)過的振動，結(jié)果如表2所示，

圖5 LED燈具包裝的試驗裝置

表2 LED燈具包裝的抗振試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明，原廠燈具包裝需進行改進，否則，當(dāng)沖擊加速度大于9.8 m·s－2時，紙盒內(nèi)的燈具相互撞擊，影響壽命。

綜上，LED高架路護欄燈的安全使用，振動特性的獲取是一個不可缺少的流程，同時試驗過程不能僅僅局限于燈具本身的振動情況，燈具整體包裝的運輸振動特性也不可忽略。

［1］郭起宏，高京泉，賀孝田．LED道路照明若干技術(shù)瓶頸問題探討．照明工程學(xué)報，2010，21(1):64～68．

［2］LED燈具測試方法．http://www．zhaoming．com/index．php?do=article_info_show＆id=478＆site=4＆cate=6．