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LED路灯道路照明应用中的五大注意点

 LED作为绿色照明的一种,早已在多年前“十城万盏”的应用中成为了道路照明的主要节能方式。随着LED照明产品的广泛应用,LED市场变得庞大而复杂,产品良莠不齐,在很多地方不但LED优良的节能特性没有得到完好的体现,甚至让人们对LED照明产品产生了误解,以致于给LED照明产品在道路照明的推广应用中带来了诸多障碍,以下为七度照明技术部门针对LED路灯道路照明应用中的五大注意点:
一:照度均匀度与亮度均匀度谁为主?
  当前,虽然CJJ45的新版标准已明确规定了道路照明应以亮度及亮度均匀度为主,但在国内较多地方仍存在只关注照度和照度均匀度,而并未注意到高速机动车道路更应强调对路面(墙面)的亮度及亮度均匀度的要求。图1和图2的斑马线都是亮度均匀度不够造成的,且图1的隧道还有较明显的因车速而引起的频闪,国内还有很多地方在隧道照明采用圆形或近乎正方形的LED灯具,并未将LED的形状和配光与现场适用性相结合,这在很大程度上抹煞了LED照明的优势。

图1 隧道照明路面有明显的斑马线


图2 隧道照明墙面有明显的斑马线

二:亮度均匀度(纵向)达到多少能消除斑马线?
  对高压钠灯来讲,其自身发光角度在300度以上,发出的光只有约40%直接射向地面,而约60%的光则通过反射器的漫反射再射向路面,这样虽然造成其光的利用率低,但却使它发出的空间光强分布呈现缓慢地变化,亮度均匀度只需大于0.6就无明显斑马线了。而LED模组由于其发光角度基本都小于180度,并且大都不依靠反射器进行配光,所以光的利用率高,但却使它发出的光强空间分布呈现较快速地变化,亮度均匀度(实测值)只有接近0.8才没有明显的斑马线(比标准0.7要高)。由此可见,精准的配光使光度利用率大幅提高的同时,却增加了灯具的配光设计难度。

三:克服眩光带来的危害
  眩光是造成人眼感到不舒适的光线(如图3)。由于LED道路灯具亮度均匀度只有接近0.8才没有明显的斑马线,因此,要求它的距高比一定要大,由此才能利用交叉光来实现较高的亮度均匀度。但因这样的灯具配光张角一般达150度,控制不好会有明显的眩光,因此,必须做到LED道路灯具光源的表面亮度不能太高,并且截光角也要做得准确,才能取得好的效果(一般在75~80度,理论计算为76度)。

图3 眩光不仅造成人眼不适且大大降低了夜间驾车的安全系数

四:显色指数在道路照明中的重要性
  显色指数是衡量物体在人造光源的照射下,能否真实反映出它在自然光照下的颜色的能力(用Ra表示),较高的显色指数可明显提高对障碍物的分辨率。以上海申大路试点工程为例,其LED路灯显色指数基本在70左右,而与之十字交叉的道路采用的高压钠灯灯具的显色指数在25以下,站在该十字路口可以非常明显地观察到,LED路灯照明的路边绿化清晰度明显优于高压钠灯照明的情况。
  高压钠灯因其光效比高压汞灯和白炽灯都高所以曾一度被大量采用,不过由于其显色指数低,会导致道路照明近乎黄色光,而造成司机夜间驾车时不适。根据人们所适应的自然规律,夜晚驾车的司机需要保持高度的警觉性,因此对道路照明的要求更高,而适当高的色温(如4000K~5000K)会让夜晚驾车的司机抑制褪黑色素的分泌,不容易产生昏昏欲睡的感觉,这恰恰是夜晚驾车人所必需保持的,而且LED照明采用较高的色温可明显提高灯具效能。这里必须引起注意的是,LED室内照明的一般要求不能硬搬到LED道路照明应用中。

五:光谱成分决定了LED照明灯具的透雾性
  很多人认为,灯的光色决定了光的透雾性,实际上这是一个误区。经分析,即使是相同的光色,光谱可能相差也很多(同色异谱),因此,实际上决定光透雾性的应该是光谱成分,如果光线中波长相对长的光比例较多,其透雾性必然会好。目前,道路照明的LED基本都是蓝光激发黄色荧光粉,所以其光谱成分中的黄橙光比例基本与高压钠灯类同,而红色光比例是高压钠灯略高,但是由于显色指数的原因,两者的在雾天实际使用效果相差并不明显(如图4、图5)。


图4:LED灯色温:5000K,显色指数:79.2,红色比:18.0%;绿色比:78.5%;蓝色比:3.5%
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图5 高压钠灯色温:1981K,显色指数:23红色比:25.8%;绿色比:27.6%;蓝色比:1.4%

从雾天路面的可视距离来看,虽然可视距离差别不明显,但LED灯显色指数高的特点明显使路上和路边物体的辨别清晰度提高。而从路面的感觉距离来看,钠灯虽然感觉景深较大,但是远处的路面已经看不清(如图6)。钠灯的光线溢出(85度以上,10米灯杆,在114.3米以上)使得钠灯光源在很远均可见,让人感觉前沈阳玉兰灯价钱方有路,有诱导性,而LED灯由于截光良好,85度以上光线少,使得远处看不见或者很难看见LED光源。

  由于钠灯的光不能像LED那样截光,造成远处的钠灯如同机场跑道灯有道路诱导性,虽然远处的道路看不见,但是给人心里前方有道路,而LED灯由于截光精准,远处的光源的光强已经非常弱,加上雾气,会看不见,所以远处的LED灯看不见,造成人心里对前方道路的不可知而造成透雾性差的错觉。经过多地点的实践,该两种灯的透雾性及对地面物体的识别无明显区别。

图六:雾天LED道路灯与高压钠灯路灯照明对比

    综上所述,LED产品应用在道路照明中已经成熟,以美国洛杉矶为例,可以明显看到,该市在更换为LED街灯后,道路照明情况在节电、减少碳排放以及可远程监控、调光、改善可见度和均匀度等方面得以大大提高和改善(如图7)。根据相关统计数据显示,洛杉矶市已实现实际平均节电62.9%(器具节能加调控节能);减少CO2排放40500吨/年,且运行两年后,在灯具光衰、失效率、照度、亮度、均匀度、色温、功耗、功率因数、谐波畸变、控制能力、电连接、灯具安装维护等方面均具有明显优势。而且值得一提的是,据洛杉矶警方统计显示,采用LED街灯后,犯罪率下降10.5%。因此,可以说,我们应该严谨并加快行动了,加快LED道路照明发展已成为大势所趋。

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