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2013-1014
淺談LED路燈標桿檢測對廣東半導體照明示范工程質量提升的影響
作者： 李本亮 國家半導體光源產品質量監督檢驗中心 ( 廣東 ) 廣東省東莞市質量監督檢測中心
2009年初，中國科技部為推動LED照明產業的發展，推出了“十城萬盞”半導體照明應用試點示范方案，拉開了LED路燈照明示范工程的序幕。同年，廣東省科技廳在實施“十城萬盞”工作的基礎上，又陸續推出了“千里十萬”及“綠色照明示范城市”等LED路燈應用示范及推廣工程。
如何保障半導體照明工程的質量，提高政府投資的社會效益成了廣東省LED路燈照明示范及應用推廣工程的關鍵?！笆侨f盞”及“千里十萬”工程的各參與城市分別推出了具有地方特色的質量保障方案，如2009年東市科技局出臺了《東市半導體照明應用工程產品檢測與評估方案》，該方案依據廣東省地方標準DB 44/T 609-2009《LED路燈》[1]及CJJ 45-2006《城市道路照明設計標準》[2]對LED路燈產品的質量及路面照明效果進行了規定，取得了較好的實施效果。然而，由于各個地方的規定不統一，給LED路燈企業造成一定困擾，也在一定程度上妨礙了LED路燈產業的快速健康發展。
為此，2010年廣東省科技廳率先開展了“LED路燈產品標桿體系”的研究，并推出了《廣東LED路燈產品標桿體系管理規范(試行版)》[3]，在管理規范的基礎上，由企業自愿申請參加標桿體系檢測，標桿產品目錄作為“綠色照明示范城市”應用推廣的選購產品目錄。
一、LED路燈標桿檢測規范的修訂
LED路燈標桿產品的質量提升離不開檢測規范的改進及修訂，2012年《廣東LED路燈產品標桿體系管理規范(試行版)》(以下簡稱“試行版”)在經過1年多試用及檢測的基礎上，推出了《廣東省LED路燈產品評價標桿體系管理規范(第二版)》[4](以下簡稱“第二版”)。第二版較之前相比，在檢測內容、檢測方法及檢測體系上有了很大的改進和提升，具體測試內容比較，如表1。
測試內容的評分指標、原始分計算公式及權重系數的比較，如表2。
從表1和表2中可以看出，LED路燈標桿管理規范第二版相對于試行版主要有以下幾方面的修訂及改進：
1.效能相關指標的修訂
LED路燈效能相關指標主要測試LED路燈的整燈光效。在試行版中，效能指標的參數區間為50～184lm/W，權重系數為20%;在第二版中效能指標的參數區間為80～200lm/W，權重系數為15%。
2010年，在LED路燈標桿體系制定初期，LED路燈整燈光效水平普遍較低，市場上大多數產品的LED路燈光效位于40～60lm/W的水平，而根據當時實驗室LED光源最高光效推算的LED路燈光效約為184lm/W。LED標桿體系依據市場狀況，標桿光效參數比市場較低水平的LED路燈產品光效高出10lm/W，因而確定了50lm/W的區間下限，并根據當時的實驗室最高效能水平確定了效能指標的區間上限參數。LED路燈示范工程初期的主要突出特色為LED路燈產品的節能效果，為了促進企業提高LED燈具效能，因而效能相關指標的權重系數達到了20%。
2012年，LED路燈標桿體系進行第二版修訂時，LED路燈整燈光效水平已經提高，市場上多數LED路燈光效位于70～130lm/W的水平，而根據當時實驗室LED光源最高光效推算的LED路燈的光效約200lm/W，標桿體系依據市場狀況及實驗室的效能水平將光效參照區間確定為80～200lm/W。同時，隨著LED芯片產品光效的提升，效能指標已經不再是影響示范工程的主要因素。因此，適當降低效能相關指標的權重系數到15%。
從LED路燈標桿體系效能指標的修訂過程中，可以看出LED路燈標桿效能指標參數區間及權重系數的變化體現了LED標桿體系的動態性、先進性以及技術進步適應性，能夠及時的反映LED路燈市場的產品質量提升及LED照明產業的快速技術進步。
2.路面照明效果相關指標的簡化
在LED路燈標桿體系制定初期，因受限于LED路燈效能較低且大多廠家對LED路燈的配光設計不熟悉，安裝LED路燈后的路面照明效果需要嚴格進行考核。
LED路燈路面照明效果相關指標主要有相關色溫，路面亮度及眩光(路面單位功率平均照度、單位功率平均亮度、眩光等級)，均勻度(路面照度均勻度、路面亮度縱向均勻度)，環境比及照明功率密度。
相關色溫指標是當時LED路燈相比傳統高壓鈉燈較不利的一個指標，由于技術原因當時市場上應用的LED路燈色溫基本在6000K以上，對LED路燈產業發展較為不利，為了促進LED路燈向較低的色溫發展，標桿試行版中的相關色溫指標設計了一個在3000～6500K區間內，鼓勵低色溫產品的計算公式：10-(測量結果-3000)/350，即3000K的產品在色溫指標中得滿分，大于或等于6500K產品在色溫指標中得0分，同時結合當時的LED路燈產品的實際情況，沒有把色溫指標的權重設計的過高，權重系數只有3.33%。
路面亮度及眩光指標(權重系數15%)、均勻度指標(權重系數10%)、環境比(權重系數1.67%)，照明功率密度(權重系數10%)在試行版的設計中，采用了安裝在戶外LED模擬試驗場現場測試的方法進行檢測，測試的指標路面單位功率平均照度、單位功率平均亮度、眩光等級，通過模擬安裝測試，保障了路燈照明測試效果的真實性和數據的可靠性。通過大量的現場安裝模擬測試，促進了LED路燈的路面照明效果的提升。
2012年，LED路燈標桿體系修訂時，通過兩年的標桿檢測，市場上的LED路燈效能進步顯著，且大多廠家對LED路燈的配光設計已經掌握，LED路燈的路面照明整體效果已經顯著提升，大多數路燈的照明指標均能較好的滿足路面照明的需求。
因此，在第二版中LED路燈的路面照明效果采用軟件模擬的方式進行測試，相應的部分指標測試內容進行了簡化，分數權重進行了降低，其中單位功率地面平均照度權重系數降為3%(試行版權重系數約15%)，地面照度均勻性、縱向亮度均勻性和眩光限值值增量指標的權重將為6%(試行版權重約10%)。
而對于LED路燈的相關色溫和環境比指標，由于在標桿測試中，提升的效果并不顯著，因此提升了相應的權重分數，以促進相應指標的技術進步，其中相關色溫的權重系數提升至5%(試行版權重系數3.33%)，環境比指標的權重系數也提升至3%(試行版權重系數1.67%)。
3.可靠性相關指標的改進
2010年的LED路燈標桿檢測試行版中，指標7——高低溫存儲、潮態試驗、開關試驗、浪涌試驗(權重系數15%)和指標8——高溫加速壽命測試及壽命過程中IP測試(權重系數25%)均是考核LED路燈的可靠性相關指標。同時設計了考核性指標9——正常燃點過程中的顏色漂移測試，指標10——實驗室燃點過程中的照度維持率測試，指標11——戶外燃點過程中的照度維持率測試，指標12——實驗室燃點過程中的IP測試。
2012年LED路燈標桿體系修訂時，通過兩年的標桿檢測，在對檢測結果進行分析總結的基礎上，對試用版中可靠性測試的內容進行全面的改進，制定了指標6——耐候性測試(權重系數8%)、指標7——浪涌測試(權重系數5%)、指標8——重大缺陷發現測試(權重系數15%)。
通過LED路燈可靠性相關指標的測試修訂，刪除了原規范中的考核性指標的測試，提高了測試的效率。通過嚴格按照現行的國家可靠性測試標準制定了新的可靠性測試方案，能夠快速的考核LED路燈的可靠性水平，分辨LED路燈的可靠性等級。
4.質量控制體系的評估
在推廣2010年的LED路燈標桿試行版的檢測中，發現LED路燈標桿體系的檢測無法體現或保障產品質量的長期可靠性，無法了解企業對LED路燈產品的長期質量管控能力，因此在2012年的第二版中則加上了“產品制造組織保障能力與生產一致性核查得分”指標(權重系數40%)。該指標的制定標志著LED標桿體系由單純的LED產品檢測推廣到面向LED路燈產品質量評價和LED路燈企業質量體系的評估。
三、標桿檢測對廣東半導體照明示范工程的質量提升效果
1.工程節能效果的提升
隨著LED路燈標桿檢測工作的推廣，LED路燈企業更加重視路燈的節能效果。主要體現在以下幾個方面：
(1)加速LED路燈的整燈光效的進步，充分體現了LED照明示范工程的節能效果。目前，在2013年招標的LED路燈“合同能源管理(EMC)”模式的工程中，中標單位的節能效果基本在60%以上;
(2)標桿檢測加速了LED路燈智能化的進程，促進了以智能控制為理念的LED路燈產品的快速發展。智能LED路燈產品及照明工程的出現，在進一步提高示范工程的節能效果的同時，也提升了LED路燈示范工程的質量，改變了社會對LED路燈照明效果的不良印象，促進了LED路燈產業的健康發展。
2.路面照明品質的提升
隨著LED路燈標桿檢測管理規范的修訂，加強了LED路燈色溫的權重系數，并且通過LED標桿管理單位的宣傳推廣，使得社會在認同LED路燈節能效果的基礎上，逐步認可了低色溫LED路燈的各項優點，使得目前路面應用的LED路燈色溫逐漸呈下降趨勢。
LED標桿檢測以后，LED路燈的色溫有逐步降低的趨勢，低色溫的LED路燈產品路面目標辨識方面的優勢在文獻[5]中有詳細的闡述，從該文獻的研究可以看出低色溫(2700K)的LED產品在目標辨識方面的優勢最大，4000K的次之，而6500K的最不利。同時從文獻[6]的研究可以看出，在路面照明的較低背景亮度即4.5cd/m2時，色溫3686K的LED路燈下視覺功效(對目標作出反應的時間)最高，且所有試驗的LED路燈的整體視覺功效均高于高壓鈉燈和金屬鹵化物燈。從文獻[5～6]的研究可以看出，低色溫的LED路燈在路面目標辨識及視覺功效方面較傳統的高壓鈉燈有較大的優勢。同時，低色溫LED路燈的應用與推廣能夠解決LED路燈透霧性的問題。
從2013年起，廣東較多LED路燈裝燈路段已出現色溫低于3500K的LED路燈。部分路段已經安裝色溫低于3000K的LED路燈，通過對3000K以下色溫的LED路燈裝燈路段的現場考察，可以發現使用低色溫的LED路燈的路段在目標的辨識力上明顯優于傳統的高壓鈉燈的路段，這些實際應用效果很好地驗證了文獻[5-6]的研究成果。在東市創業路[7]從低色溫的LED路燈(整體約2950K)路段進入到傳統的高壓鈉燈路燈照明路段時，會明顯感覺到傳統高壓鈉燈路燈的照明效果不如低色溫LED路燈的照明效果，低色溫LED路燈在目標辨識、距離確認及對運動目標的反應速度等方面有明顯的優勢。
四、結論與展望
本文闡述了LED路燈標桿檢測的規范制修訂及檢測參數變化，分析了LED路燈標桿檢測體系的內容改進對LED路燈的質量提升及LED路燈產業發展的促進作用，總結了標桿檢測工作對LED應用示范工程的節能效果、路面照明質量提升的影響作用。
從本文分析中，可以看出，LED路燈標桿檢測主要在以下幾方面促進了LED路燈的質量提升，以及示范工程照明效果的進步：一是LED路燈標桿檢測促進了LED路燈光效及智能化的進步和提升，服務了節能減排;二是LED路燈標桿檢測促進了示范工程的LED路燈向低色溫轉變，提高了路面照明效果，取得了顯著的社會效益。
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