有待解決的LED道路照明應用難題

　　紀錄片《穹頂之下》，一夜之間紅遍中國，節電、節能更加成為城市照明管理者的重點考慮因素。事實上，LED作為綠色照明的一種，早已在多年前十城萬盞”試點示范工程中得到應用中。

　　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，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。一味的單方向強調產品的好處，其實不是一個真正的有效地推廣渠道。相反，我們正視問題，面對這種挑戰，可能對于道路照明業主方來說更有說服力。

　　究竟什么樣的產品才能滿足業主的技術需求?滿足照明管理者的維護管理需求?滿足現有企業的生產能力?對此，在3月28日，由國家半導體照明工程研發及產業聯盟、中國照明學會咨詢工作委員會、中國照明學會教育與培訓工作委員會照明設計師交流中心聯合主辦，CSA道路照明小組、CSA景觀照明小組共同協辦的“和光·同程”城市與光道路照明LED技術研討會上，與會的業界專家、城市道路照明管理單位的業主代表就LED道路照明的光、形、色、模組、效率等方面問題與多家道路照明企業技術人員或者市場部人員進行溝通，希望通過從企業的回答中點出道路照明LED應用中的問題，也期待對今后道路照明LED推廣應用能有所幫助。

　　LED路燈該使用多少色溫?

　　眾人都說，高色溫LED光效高，節能效果好，但感受不舒服易視覺疲勞且透霧性差;低色溫雖感受舒服，但光效低，節能效果稍差;那么，在實際應用中，到底什么樣的色溫能兼顧光效、節能、舒適性的需求，實現較高性價比?

　　來自比亞迪照明的銷售人員表示，對于主干道和支路都用多少色溫的路燈，他認為，低色溫路燈讓人覺得自然、熟悉，但是同樣瓦數流明不如高色溫的，高色溫可以提高行人的專注度，同時也會造成駕駛員視覺疲勞，所以照明的效果需要綜合多個指標來衡量?！八晕覀兘ㄗh主干道3500K～4000K，支路使用2700K～3000K的路燈。但從色溫講，是不可能兼顧多種需求。如果非要選定一種色溫兼顧多方面，個人認為3000K比較合理?！?/p>

　　而來自山西光宇照明和施萊德(中國)照明工業有限公司技術人員一致認為，色溫大于3500K的LED光源光效差異不大，色溫3000K以下的光源光效會降低10%左右，4000K是最適合的并可兼顧多種需求，并且節能性價比較高。建議LED路燈的使用色溫不易超過4000K!

　　飛利浦照明技術人員也表示，從目前LED芯片的技術來看，高、低色溫LED芯片的光效差距正在接近，色溫3000K~4000K基本能夠兼顧多種需求，可以達到較高的性價比，同時也可以讓人視覺感到舒適。

　　廣東德洛斯照明工業有限公司技術人員表示，如果就色溫與照度的舒適區域而言，不同照度需要采用不同色溫，比如路燈建議采用3000K左右比較舒適，隧道燈可以考慮3000K～4000K左右，室內一般在4000K～5000K左右比較舒適;但是綜合成本因素，3000K以內效率偏低，目前建議路燈采用4000K左右色溫比較適宜。

　　從理論上講，太陽的平均色溫約是5600K，高于該色溫帶給人的感覺就更偏重是一種冷色調;早上七八點鐘的陽光大約是4000K，下午二三點左右的陽光色溫大約在5000K附近，這段時間人類活動最為活躍，選擇4000K或5000K符合人類活動規律。

　　華普永明技術人員表示，雖然正午陽光色溫接近本色5600K左右，但是人類一般在此條件下選擇午休，工作效率是一個低谷，因此5700K左右的色溫并非首選。同時，根據弗吉尼亞技術學院的駕駛員應激反應時間測試，5000K色溫下，駕駛人員采取動作的時間最短。從封裝角度來看，5000K時黃色光和藍光的比例恰當，光效最高;3000K或者更低色溫時，光效降低，人的應激反應時間增加，人的警覺性下降，所以這是一個誤區，僅僅是滿足部分人喜好而已。華普永明出貨數據表明，4000K與5000K的訂單也占比較大比例，不難推出這也是大多數客戶實際應用需求的反映。5000K是路燈最佳的色溫，如果兼顧使用習慣，也可接受4000K色溫。

　　如何判斷LED燈具壽命5萬小時真實性?

　　目前，地方和國家對燈具壽命的檢測方法及檢測時間差異較大，用戶則希望在較短時間判斷，那么如何合理快速檢測LED燈具壽命?

　　現有技術下，LED燈具2000H的光通量維持率可以做到?4000H的光通量維持率可以做到?6000H的光通量維持率可以做到?8000H的光通量維持率可以做到?

　　目前LED燈具的主要組成部分是光源、電源和結構(模組及燈殼)，燈具壽命的考察內容主要是針對這三項。決定壽命的主要是光源和電源。華普永明技術人員表示，對于光源，首先采用擁有LM80報告的LED燈珠;其次保護LED燈珠的腔體的防護等級是否足夠高;最后要看芯片結溫是否在設計的安全范圍內。對于電源，要看其設計是否留夠余量，保證壽命達到50000小時以上，另外制造工藝保證的MTBF是否足夠。

　　比亞迪照明銷售人員稱，采購方可以通過企業提供的國家級測試機構或認可的測試報告，關鍵元器件的選用證明，燈具壽命的理論依據及相關數據及企業的信譽度來綜合判斷其真實性。其中LED燈珠的LM80報告和權威的燈具溫度(含引腳)報告，根據其中的數值就可以來推算。目前質量好的燈具可以做到2000H無光衰，4000H<1%,6000H<3%,8000H<5%。

　　燈具的壽命是光源壽命和電源壽命。對于光源壽命的測試，華普永明技術員建議推廣LM80的測試，LED燈珠廠家的燈珠如果都有LM80報告，檢測機構僅需要測試燈具正常工作時的焊盤溫度就可以得出燈具的光衰曲線。檢測機構沒有必要將燈具硬點來測試壽命，這樣費時費錢。并且，對于電源的壽命，目前尚無公認的測試方法。

　　可以根據燈具光衰曲線來判斷燈具壽命，山西光宇照明技術人員卻持另一種觀點。她表示，在戶外實際點燈情況下，不同LED路燈的光衰并未呈現出規律性，燈具型式不同，光衰曲線存在差異。單純用光衰曲線變化預測燈具壽命，可靠度和置信率低。并且，燈具密封結構設計、密封材料的選擇、光學防護材料的選擇都會對燈具的可靠性和光衰有直接影響。電源盡管是燈具中最容易損壞的部件，但是通過合理的電源腔溫度設計和增加防雷抗浪涌保護器可以極大提高燈具可靠性。

　　業內人士認為，5萬小時是LED的理論壽命，5萬小時相當于每天亮燈10小時連續使用13.7年，從LED路燈的推出到現在也就10年左右，目前還沒有真正使用時間超過5萬小時的LED路燈。每個企業都有自己的技術特點和標準。從技術上講，這個問題對于采購方來說過于專業，最好的辦法就是請有資質的專業第三方檢測機構進行抽檢。

　　是否有必要防雷?

　　高壓鈉燈時代，幾乎可以忽略燈具上的防雷措施。LED燈具被稱為是IT產品，所以在雷雨高發地區的燈具的防雷措施是否必要呢?有何措施呢?

　　光宇照明技術人員表示，LED作為電子器件，無論是電源還是LED光源，電壓沖擊都會造成器件損壞，因此，做好屏蔽可以極大的提高燈具的可靠性。GB7000.1-2014對雷擊浪涌保護器進行了規范。

　　德洛斯照明技術人員認為，LED本身就是半導體產品，所以對雷擊以及一般浪涌都會比較敏感，所以無論在雷雨高發地區或者電源污染較為嚴重的地方都需要做好防雷或者防浪涌措施，具體的做法一般是在電源入口放置防雷模塊或浪涌吸收模塊。

　　比亞迪照明技術人員也表示，LED作為單體低壓器件，自身的電器特性決定了不能經受較大的能量沖擊，同時LED燈具的驅動中含有大量的小功率電壓器件，它們都不能承受較大的沖擊，因此防雷應該優先泄放，其次考慮用防雷的大功率器件去吸收，因此LED路燈應先保證有效接地，再考慮安裝吸收防雷器件和設備。

　　防雷措施——必要!華普永明技術人員表示，目前，公司產品采用兩級防護：第一級加外置防雷器，線對線10KV,線對地10KV;第二級電源內置防雷，線對線4KV,線對地6KV。同時，他也表示，對于燈具安裝，底線必須接，但是絕大多數工地都不接地線，建議國家出臺強制性安裝的規定。

　　如何實現不同品牌之模組的互換?

　　以前城市照明管理單位維護燈具只需要攜帶光源電器就行，體積小重量輕，更換簡便，國家標準統一，替代性好，價格便宜。

　　隨著LED技術的普及，由于國家標準的缺失，各個廠家的LED模塊化設計均不統一，替代性差，維護單價居高不下，使得城市照明管理單位維護時極為困難。并且在5年期滿后，面臨照明質量下降不能滿足安全要求，需要整體更換的困局。究竟多大功率的模組是最合適的，如何實現不同品牌之模組的互換?

　　業內人士稱，目前模組化已成為LED照明產業趨勢，也漸漸成為市場主流，統一模組的機械、電氣、光學接口勢在必行。并且，模組化有很多好處，其中可替換性是非常核心的一條，如果統一機械、電氣、光學接口，各個廠家之間的模組都可以互換，則以上所提的問題都可以得到解決。

　　據了解，由國家半導體照明工程研發及產業聯盟組織制定的聯盟標準CSA016-2013《LED應用接口要求：自散熱、控制裝置分離式LED模組的路燈/隧道燈》涉及的光源模塊制定了產品光、電、熱、機械接口規范，模組化的路燈將更加方便維護和更換，可實現不同廠商間產品的互換，能夠讓企業生產具有核心競爭力的產品，支撐產業發展;規范市場，實現規?；a，降低成本。CSA016已于2013年12月納入國標委國家標準計劃項目;2014年6月國標版正式啟動，目前已在上海、廣東、浙江、湖南、四川等地方標準中推廣，未來將在國際上與金磚國家合作，進一步在國際上形成影響力。當前已有華普永明、PHILPS等采用相應的標準生產路燈模組，寧波燎原、上海三思、江蘇林洋、南京中電熊貓等企業進行了CSA016規格的路燈產品的產業化生產。

　　目前由飛利浦、亞明、光宇、九州、三思生產的采用CSA016標準的路燈產品已經在上海內環進行試掛，經檢驗反饋為眩光少，舒適度高，路面亮度均勻性好。

　　華普永明公司董事總經理陳凱也認為，傳統路燈企業如果購買滿足CSA016標準的LED模組，可以快速地推動整個產業的升級。因為在LED時代，燈珠與傳統照明燈絲概念等同，模組與燈泡概念是等同的，模組系列化方案將可以用不同的光引擎，組成不同用途的整燈;變動光引擎數目，可以組合任意功率瓦數的大功率燈具，所以采購標準化的模組則有利于LED路燈企業的順利的升級。華普永明作為專業的路燈模組生產廠家，模組可以做到IP68，符合CSA016標準，希望通過與路燈生產廠家的合作發揮路燈企業的研發短板，縮短新產品開發周期，提升產品附加值，還可以給予路燈企業全方位的技術支持。

　　有路燈企業代表也表示，對于路燈生產廠家來說，要采用“拿來主義”，將專業的事交給專業的人來辦，不要想著什么都要自己做，路燈光源模組化這將有利于路燈廠家直接采購品質過硬的光源產品。CSA016標準主導LED路燈的模組產品，將更進一步促進傳統照明企業向LED照明的轉型，提高路燈企業的競爭力。

　　自清洗的問題如何解決?

　　以前的路燈燈具都有一個圓弧形的玻璃，空氣中的污染吸附后，下雨時會進行沖洗，形成自清洗?，F在市場上的LED燈具大部分為平板式，自清洗的問題如何解決?

　　對于這個問題，大多數路燈企業認為，以前的路燈最大的問題是產生高壓(觸發電壓上萬伏特)及高溫(上百攝氏度的高溫)導致灰塵吸附在表面，而LED既沒有那么高的電壓，也沒有那么高的溫度，其吸附灰塵的能力大大降低，在一般環境中幾乎沒有清洗的必要。

　　但也有企業認為，燈具自清洗難度較大，建議模塊做到IP66甚至IP67，使用高壓水清潔。除了在比較惡劣的地方(比如隧道)可以定期(一年或幾年)用高壓水槍沖洗一次即可。當然，透鏡表面可以硬化處理來提高透光率，同時提高抗摩擦能力，降低灰塵附著力。

　　業內人士建議，在燈具設計時可以采用上下通透式，下雨時可以通過縫隙流到透鏡表面，把透鏡的灰塵沖洗干凈。采用適用于COB或中功率芯片的光學玻璃透鏡能較好的解決透鏡的維護系數。

　　據了解，華普永明的LED路燈模組設計就具有一定的自清潔能力。當雨水經過翻蓋的開孔可以流入燈殼，散熱器上的大部分淤積物會被沖刷干凈。當然，在燈具設計上可以促使燈具自清洗，也有一些采用自清潔玻璃的LED路燈。

　　如何看待節能回報數據計算?

　　節約電費測算的回報周期數據，可以看出在150瓦及以下功率高壓鈉燈的替換中，滿足照明質量的前提下，LED燈具具有節能優勢，250瓦及以上高壓鈉燈的替換上，LED節能優勢不明顯，在其壽命周期內無法完成節能回報。

　　經?？吹狡髽I的計算方式與實例分析，里面數據非常完美，但是大部分都是對比使用了5年以上的常規路燈，可信度不高。企業是如何看代這些數據的計算的形成呢?

　　“上述問題的描述不符合真是現狀，功率越高的鈉燈替換項目，節能效率越高?？赡苁敲枋鲞@個現象的LED燈具企業的技術能力太差，無法做出合格的大功率LED燈具。從財務數據來說，大瓦數LED路燈的每瓦單價更低?！比A普永明技術人員表示。

　　對于，上述存在的問題，光宇照明技術負責人表示，LED路燈的節能體現主要在以下幾個方面：1.LED路燈的整燈光效目前達到了100lm/W以上，但從光效上看已經比150W和250W的鈉燈節能了，也比一般的400W鈉燈節能了。2.LED路燈在配光上可以做到比傳統鈉燈更好的道路利用率，但從配光方面講，相同光通量的LED路燈和鈉燈比，LED路燈通過配光節能可以達到20%。3.LED路燈的功率表連續，可以更具路段采用合理的功率達到節能和滿足道路照明標準的要求。

　　濟南三星燈飾技術人員認為，前幾年，LED光效成本高，節能不明顯，有些企業在節能對比數據上確實做了手腳，但現在隨著LED光效的大幅度提升和LED成本的下降，LED燈具價格也明顯降低。

　　按實際計算75WLED替代150W鈉燈，150WLED替代250W鈉燈，240WLED替代400W鈉燈，從照明功能上能完全滿足。因為LED標稱的是輸入功率，鈉燈標稱的是光源功率，鈉燈的輸入功率還要乘以1.2，從功率上看節能大約50%。一般3年左右回本，LED燈具的壽命是8-10年，大約有5-7年的收益。

　　如何判定LED燈具的眩光?

　　一條道路LED改造后，經常有人說刺眼，即我們稱之為的眩光，如何判定LED燈具的眩光?

　　一般情況，眩光可通過分布光度計測得。同時，在LED道路照度計計算時，會有一項指標“TI”闕值增量，如果在主干道該指數大于10%就會有眩光產生，如果是次干道或支路該指數不能大于15%。此數值越小越能避免眩光的發生。

　　華普永明技術人員介紹說，用分布式光度計測出IES文件，用Dialux模擬，就可以得出眩光，根據標準來判定，合格的就是合格的，不合格的就是不合格的。

　　據了解，道路眩光主要有兩種，一種是失能眩光，另一種是不舒適眩光，兩種都可以通過計算和測試得到具體數值。為了控制道路眩光，保證應用到路面的效果，首先可以要求廠商提供計算書，進行初步篩選，對闕值和安裝姿態下的I80進行限制就可以保證安裝后不會產生眩光。

　　德洛斯技術人員表示，從配光上看，是否符合截光型或者半截光型燈具：《城市道路照明設計標準》中規定快速路、主干路必須采用截光型、半截光型燈具;次干路應采用半截光型燈具;支路宜采用半截光型燈具。燈具布置仰角不宜超過15°，燈具最大光強方向和垂直夾角不宜超過65°，如果均達到要求，眩光不會超標。

　　企業如何生產出滿足業主管理部門的產品?

　　由于LED光源技術的研究和發展快速，國家相應的有關技術標準和產品準則遲遲不能完善推出，造成各家制造企業各自為政，缺少LED照明行業尤其是道路照明產品的通用標準(LED燈具均是各類組件的標準)，給市場的應用和后期維護帶來不小的困難，如不同品牌的燈具光源與電器無法互換、燈具維護等困難。那么，路燈企業如何生產出滿足業主管理部門的產品?

　　德洛斯技術人員表示，不能說沒有標準，其中GB7000.1是所有燈具的通用標準，目前我們理解是LED產品猶如當年的電腦產品一樣，一個周期的變化是很厲害的，技術的發展都可能會運用這個平臺那個結構，若國家貿然把各種形態參數都固定了，那必然會造成技術發展的瓶頸。目前比較好的LED產品基本是免維護的，與上面提及的LED模塊一樣的道理，只要產品品質過硬，無需要多考慮互換性。

　　對此，山西光宇照明技術人員表示，住建部在2014年已經完成可《LED城市道路照明應用技術要求》，國家半導體照明工程研發及產業聯盟編制的《LED照明應用接口要求：自散熱、控制裝置分離式LED模組的路燈/隧道燈》已經申報了國標，《城市道路照明設計標準》CJJ45標準于2014年完成了修編，新增加了針對LED照明的內容;GB7000.203-2013也于2014年完成修編，并于2015年正式實施，新修編的標準針對LED燈具的特點在安規方面增加修改了規定。這些國家級部級標準的制定和修編對LED應用于道路在燈具安全、性能、規格接口和照明設計方面都進行了指導，對LED路燈進一步的規范推廣意義深遠。

　　“一方面，對于目前已發布的相關標準，企業會嚴格執行。同時希望相關國家機構能夠嚴格規范企業對于標準的執行。另一方面，企業歡迎國家機關機構盡快出臺其他相關技術標準，并會積極配合執行。只有企業和國標標準機構共同努力，才能營造健康市場環境?！憋w利浦照明市場人員如是說。

　　一路燈企業高管認為，任何一種新技術的出現，必然需要一定時間的磨合期，磨合期內會逐漸達成某些技術共識，同時也會淘汰不合適的技術應用。我們應當參考國外一些標準，或將標準制定的比較寬泛，允許多種技術的共存與發展，最終優勝劣汰。

　　總之，要想讓業主主管部門滿意，路燈企業除了要做到有LED標準就要按照標準執行外，還要站在業主管理部門的角度去設計產品，要符合安全標準GB7000.1;安裝后照明指標符合標準CJJ45-2006的要求;要比傳統燈具成本低，損壞率低，更換維修方便;出保質期后能采購到配件。