LED道路照明推廣應關注哪些問題?

　　2009年，上海長江隧道照明中首次大規模采用LED隧道燈具，成為我國首個大規模成功應用LED照明的范例。該隧道長達9公里，共采用LED照明燈具5874套。在這個超大特長隧道工程應用案列中，我們積累了很多寶貴經驗，也讓更多的人認識到了LED照明燈具在城市公共照明方面所具有的節能、大幅減少維修量、查詢及防盜功能、可控及智能化等獨特優勢。正因如此，目前已基本無人對隧道采用LED照明燈具持懷疑態度。

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

　　LED道路照明推廣應關注哪些問題?本文將從關于LED道路照明技術問題的看法;基于試驗分析得出的幾點建議;長三角在LED公共照明方面應有的作為等幾方面進行論述，并結合國外道路照明實際案例，剖析LED照明產品在道路照明應用中應注意的問題，希望能夠給業主、LED企業、設計及施工單位更多啟迪。

　　一、關于LED道路照明技術問題的幾點看法

　　1.照度均勻度與亮度均勻度誰為主?

　　當前，雖然CJJ45的新版標準已明確規定了道路照明應以亮度及亮度均勻度為主，但在國內較多地方仍存在只關注照度和照度均勻度，而并未注意到高速機動車道路更應強調對路面(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的形狀和配光與現場適用性相結合，這在很大程度上抹煞了LED照明的優勢。

　　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)達到多少能消除斑馬線?

　　對高壓鈉燈來講，其自身發光角度在300度以上，發出的光只有約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，但卻使它發出的空間光強分布呈現緩慢地變化，亮度均勻度只需大于0.6就無明顯斑馬線了。而LED模組由于其發光角度基本都小于180度，并且大都不依靠反射器進行配光，所以光的利用率高，但卻使它發出的光強空間分布呈現較快速地變化，亮度均勻度(實測值)只有接近0.8才沒有明顯的斑馬線(比標準0.7要高)。由此可見，精準的配光使光度利用率大幅提高的同時，卻增加了燈具的配光設計難度。

　　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現較高的亮度均勻度。但因這樣的燈具配光張角一般達150度，控制不好會有明顯的眩光，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確，才能取得好的效果(一般在75～80度，理論計算為76度)?！?/p>

　　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

　　以上海內環線改造前后為例，高壓鈉燈照明光暈及雜散光對周圍居民房屋影響很大，而LED燈照明幾乎對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燈具對周圍環境與駕駛員光污染更小。

　　4.顯色指數在道路照明中的重要性

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

　　力(用Ra表示)，較高的顯色指數可明顯提高對障礙物的分辨率。以上海申大路試點工程為例，其LED路燈顯色指數基本在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低，會導致道路照明近乎黃色光，而造成司機夜間駕車時不適。根據人們所適應的自然規律，夜晚駕車的司機需要保持高度的警覺性，因此對道路照明的要求更高，而適當高的色溫(如4000K～5000K)會讓夜晚駕車的司機抑制褪黑色素的分泌，不容易產生昏昏欲睡的感覺，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室內照明的一般要求不能硬搬到LED道路照明應用中。

　　5.光譜成分決定了LED照明燈具的透霧性

　　很多人認為，燈的光色決定了光的透霧性，實際上這是一個誤區。經分析，即使是相同的光色，光譜可能相差也很多(同色異譜)，因此，實際上決定光透霧性的應該是光譜成分，如果光線中波長相對長的光比例較多，其透霧性必然會好。目前，道路照明的LED基本都是藍光激發黃色熒光粉，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，但是由于顯色指數的原因，兩者的在霧天實際使用效果相差并不明顯(如圖4、圖5)。

　　圖4LED燈色溫：5000K，顯色指數：79.2，紅色比：18.0%;綠色比：78.5%;藍色比：3.5%

　　圖5高壓鈉燈色溫：1981K，顯色指數：23紅色比：25.8%;綠色比：27.6%;藍色比：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燈顯色指數高的特點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，但是遠處的路面已經看不清(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均可見，讓人感覺前方有路，有誘導性，而LED燈由于截光良好，85度以上光線少，使得遠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，造成遠處的鈉燈如同機場跑道燈有道路誘導性，雖然遠處的道路看不見，但是給人心里前方有道路，而LED燈由于截光精準，遠處的光源的光強已經非常弱，加上霧氣，會看不見，所以遠處的LED燈看不見，造成人心里對前方道路的不可知而造成透霧性差的錯覺。經過多地點的實踐，該兩種燈的透霧性及對地面物體的識別無明顯區別。

　　圖6 霧天路面

　　6.基于試驗分析得出的幾點建議

　　在標準規范方面，建議長三角地區路燈行業主管部門以《CJJ45-2006城市道路照明設計標準》;《LED道路照明應用技術規范》;《CSA016聯盟標準》;GB7000.203;《GB/T24827-2009道路與街路照明燈具性能要求》等為基礎，針對地方特點制定合適的地方管理標準或規定，含接口指標、合適的壽命、性能、照明效果、節能等指標：首先，照明設計指標，應適當拔高亮度縱向均勻度指標、匹配合適的橫向與縱向距高比的不舒適眩光控制指標與均勻度指標;其次，產品安全指標要嚴格遵守GB7000.203，明確提出包括接插件在內的燈具IP要求，線纜與PC透鏡等材料老化、燈具顏色指標的要求、浪涌保護器的要求，各地不同環境下對燈具材料要求等;第三，要盡快實現模塊機械、電氣、光度接口、電源機械與電氣、控制系統控制及通訊協議上的標準化。

　　在產品研發方面，希望結合以下LED道路照明產品中的不成功案例，為生產研發企業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接件進行改造，而并未對被改造燈具加以結構密封、機械強度、散熱可靠性方面的系統考慮。案例二：利用帶散熱體的模組，做一個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，對于落塵積累雨水的作用很難自清潔，散熱的持續可靠性得不到保證，整個結構剛度不連續。案例三：燈具采用未經紫外線防護驗證的PC透鏡、塑料件等。案例四：外購模組且模組廠家對于LED路燈應用場合不清楚，造成LED模組使用時散熱、電參數匹配和配光均不匹配。

　　在檢測方面，要求所有LED產品都應經過全面的檢測考核，原因在于LED室外照明是一

　　項新興的事物，其材料、部件不斷優化，其設計、制造和標準也都在快速改進，所以很多以往的經驗已經不能完全適用，若不進行科學的全面的檢測，往往會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，由于快速接插件的防水等級低造成漏水，并且又在驅動裝置后的直流電作用下產生電解反應，于是很快就會使其中一個電極腐蝕，此類案列還有很多。因此，專業全面的檢測是LED室外照明是否成功的不可或缺的重要內容。

　　二、長三角在LED公共照明方面應有的作為

　　長三角作為國內照明技術領先的地區理應海納百川，絕對不能采用某些地方閉關鎖國的“標桿”政策，更不能崇洋媚外，要尊重科學、尊重實際。正是在這種指導思想下，該地區最早在隧道里大規模應用了LED照明方案，并通過前期使用及改進，其節能、使用壽命長的優勢大大顯現，而且早期失效和維修量也大大減少，由此也得到各方認可。

　　就已進行認真試驗及論證取得的成果而言，必須在照明改造中認真貫徹，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構一定要對產品和技術方案進行專家評審，主管機構和使用方的審批及監督。若做不到科學、公平、公正，則無法體現長三角公共照明的科學性、領先性、公正性。有好的經驗、結論及成果不用，與國內一些地方那樣的亂搞，只能損害LED照明的形象，勢必會嚴重阻礙高效且智能化LED照明的發展。

　　綜上所述，LED產品應用在道路照明中已經成熟，以美國洛杉磯為例，可以明顯看到，該市在更換為LED街燈后，道路照明情況在節電、減少碳排放以及可遠程監控、調光、改善可見度和均勻度等方面得以大大提高和改善(如圖7)。根據相關統計數據顯示，洛杉磯市已實現實際平均節電62.9%(器具節能加調控節能);減少CO2排放40500噸/年，且運行兩年后，在燈具光衰、失效率、照度、亮度、均勻度、色溫、功耗、功率因數、諧波畸變、控制能力、電連接、燈具安裝維護等方面均具有明顯優勢。而且值得一提的是，據洛杉磯警方統計顯示，采用LED街燈后，犯罪率下降10.5%。因此，可以說，我們應該嚴謹并加快行動了，加快LED道路照明發展已成為大勢所趨。