今天是 2019年06月26日 周三
  • 明星企业
  • 生产经销

  • 规划设计

  • 市政工程

  • betway必威体育app官网|首页人才
  • 会员单位
  • 理事长单位

  • 副理事长单位

  • 常务理事单位

  • 理事单位

  • 案例展示
  • 夜景betway必威体育app官网|首页

  • 道路betway必威体育app官网|首页

  • 办公betway必威体育app官网|首页

  • 家居betway必威体育app官网|首页

  • 商业betway必威体育app官网|首页

  • 公共betway必威体育app官网|首页

  • 工业betway必威体育app官网|首页

  • 体育betway必威体育app官网|首页

  • 娱乐betway必威体育app官网|首页

  • 酒店betway必威体育app官网|首页

  • 学会会刊
  • 联系方式
  • 当前位置:首页->学术论坛

    陈程章、曹永健LED路灯在雨

    发布日期:2017-08-07 点击次数:1079

    LED路灯在雨、雾、雪环境下的应用

    四川火石光电有限公司    总经理曹永健

    吉林省betway必威体育app官网|首页学会          秘书长陈章程

    1、概述

    近几年,由于LEDbetway必威体育app官网|首页产品节能、寿命长等优点,在室内betway必威体育app官网|首页已经广泛取代白炽灯和日光灯;在室外,一些高品质的LED路灯已经完全胜任道路betway必威体育app官网|首页,而且还表现出一些特有的优势,比如高显色指数、寿命长等,但是LED路灯在雨、雪、雾天气下的穿透性还存在不足,是影响LEDbetway必威体育app官网|首页在户外应用的主要因素。

    2、道路betway必威体育app官网|首页对穿透性的要求

    道路上的betway必威体育app官网|首页灯具主要分为汽车灯、路灯,目前汽车灯、路灯主要以黄光为主。信号灯作为指示灯对道路上行人和行车起到指引、指示和警示作用。

    2.1车灯方面

    大雾(雨、雪)是车辆行驶的一大障碍。车辆在遇到大雾(雨、雪)时,常常会打开前后雾灯,让一簇灿烂的黄色灯光开路,既照亮了前方的道路,又标明了自己的位置,使迎面而来的车辆行人能够透过浓浓的雾幕,迅速避让,防止碰撞事故发生。汽车雾灯照射出来的光是黄色光,这是经过科学家精心研究以后作出的最佳选择。

    28岁的绍兴车主陈先生为了使爱车大灯更亮,他花钱将远光、近光、雾灯全部改成了6000K的高色温氙气大灯。真是亮极了!”陈先生说,改成氙气灯后,天气好的时候,只要打开灯光,能晃得眼睛看不见,他感到很满意。可不久后他驾车外出游玩时,突遭大雾袭击。他顺手打开氙气灯,可出乎意料的是眼前完全白茫茫一片,什么都看不见。由于能见度不到五米,氙灯又毫无用处,他只能凭感觉一点点移动。可几分钟后,突然听到后面的车急按喇叭,他停车一看,天啊,车头离路边悬崖只有二十公分了!”

    专家建议:高色温氙灯令光线穿透力下降雾天切勿乱改灯

    陈先生回绍兴后,马上将近光灯与雾灯又改成了普通灯。由于花钱不讨好,他很是郁闷:氙灯那么亮,怎么会在雾天就失效呢?”

    对此,绍兴汽车改装专家张师傅解释,车主将普通车灯改用色温过高的氙灯后,灯光的穿透能力会下降,一旦碰到雨雾天,灯光几乎失去作用。张师傅说,氙灯因具备亮度高、能省电、还耐用等优点,受到不少车主的青睐。在他的店中,最近几乎每天都有顾客开车前来改装氙灯。但有些车主为了炫酷,会选择6000K8000K12000K的高色温氙灯。因为这些氙灯不仅亮度强,而且光线中还带有蓝色、紫色等彩色,看上去绚丽夺目。但这样却降低了灯光的穿透力。

    2.2道路betway必威体育app官网|首页方面

    以前主要应用低压钠灯和高压钠灯。低压钠灯的工作蒸气压不超过几个帕。低压钠灯的放电辐射集中在589.0纳米和589.6纳米的两条双D谱线上,它们非常接近人眼视觉曲线的最高值(555纳米),低压钠灯辐射单色黄光,其辐射光谱纯正、稳定、无杂散光,该波长光线透雾性强,所以低压钠灯,也适宜于多雾区域的betway必威体育app官网|首页;针对低压钠灯单色性太强,显色性很差,放电管过长等缺点而研制的高压钠灯,高压钠灯相对低压钠灯,具有显色指数高、寿命长的特点,同时也也具有较高的穿透性,色温主要在2200-2500K之间。钠灯应用在道路betway必威体育app官网|首页的最大优点就是对雨、雪、雾的穿透能力。

    深圳路灯管理处吴春海《LED路灯色温的思考与选择》中明确提出,从属性角度研究色温,即生理性和心理性。毫无疑问,色温兼具生理和心理两种属性。例如,光的透雾性影响驾驶者的辨识能力和反应速度,属于生理性;同时,透雾能力差使驾驶者感觉朦胧,精神高度紧张,属于心理性。他提起的案例:1999年,某国际品牌在国内推广金卤灯,深圳很多主干道,包括深南大道,都换成白光的金卤灯(6000-6500K)。初时效果尚算不错,但好景不长,2000年后开始有市民投诉,20012002年投诉达到高峰,反映白光昏暗,感觉不好。自此之后,深圳的主干道逐渐换回黄光的高压钠灯。

    2.3交通信号灯

    黄色光不仅用在汽车雾灯上,城市道路的十字路口交通信号灯,到了深更半夜,行人车辆稀少,交通灯上只有一盏黄灯一闪一闪地发出间断光芒,使深夜行驶的车辆驾驶员在很远的地方就能发现,以便及时降低车速,安全驶过十字路口。

    3、国家标准对色温的要求

    据相关专家介绍,一方面原因是人体对冷色光源的视觉舒适度较差,不宜采用冷色光源;另一方面,色温较高的光源偏白,容易使驾驶者在视觉上产生雾蒙蒙的感觉。

    《城市道路betway必威体育app官网|首页设计标准》(CJJ45-2006)于2007年实施,此标准和以前的标准对光源的要求主要是钠灯,由于钠灯的色温具有局限性,只有2500K以下,所以以前所有的标准中均没有特别说明色温。

    《城市道路betway必威体育app官网|首页设计标准》(CJJ45-2015)于201661日实施,CJJ45-2015版的标准对光源选择做了新规定:增加了发光二极管灯(LED灯),由于LED色温较宽,可以从2300K-6500K,甚至更高,所以CJJ45-2015版的标准对LED路灯的色温做了要求,即LED路灯的相关色温不宜高于5000K,并宜优先选择中或者低色温。

    广西壮族自治区住建厅出台了《城市betway必威体育app官网|首页与建设管理工作方案(2015-2016年)》,明确色温由低到高分为暖色、正白和冷色。根据不同的地域环境和不同等级的道路,应采用相应色温的灯具。如在快速路、主干路、次干路、山区多雾的地区应选用色温比较低的灯具。同批次的光源色温应一致,市政道路不推荐使用冷色光源。

    4、光的穿透性能与哪些因素有关

    光在betway必威体育app官网|首页中的应用中,穿透性不是严格意义上的穿透,而是绕过尘埃颗粒,被人看到。光的波长越长,越不容易被散射(也就是波长越大的光衍射能力越强),故穿透能力最强。但实际中由于水雾灰尘等因素的影响,红色光线的实际穿透能力就变弱了,而且红光的光效很低,不能满足betway必威体育app官网|首页的要求。

    颜色

    中心波长(nm

    波长范围(nm

    红光

    660

    760-622

    橙光

    610

    622-597

    黄光

    570

    597-577

    绿光

    550

    577-492

    青光

    460

    492-450

    蓝光

    440

    450-435

    紫光

    410

    435-390

    国际betway必威体育app官网|首页委员会CIE)在1931年定义的人眼对波长的敏感曲线,在波长555nm的绿光最敏感,也就是说一瓦(1W)555nm的绿光,人眼对他的相对亮度是683流明。由此可以知道,光能量最大的效率是683lm/W

     人眼对波长的效率表

    波长

    效率

    波长

    效率

    波长

    效率

    波长

    效率

    波长

    效率

     

     

    400

    .000396

    500

    .323

    600

    .631

    700

    .004102

     

     

    410

    .00121

    510

    .503

    610

    .503

    710

    .002091

     

     

    420

    .004

    520

    .71

    620

    .381

    720

    .001047

     

     

    430

    .0116

    530

    .862

    630

    .265

    730

    .00052

     

     

    440

    .023

    540

    .954

    640

    .175

    740

    .000249

     

     

    450

    .038

    550

    .99495

    650

    .107

    750

    .00012

     

     

    460

    .06

    560

    .995

    660

    .061

    760

    .00006

     

     

    470

    .09098

    570

    .952

    670

    .032

    770

    .00003

    380

    .000039

    480

    .13902

    580

    .87

    680

    .017

     

     

    390

    .00012

    490

    .20802

    590

    .757

    690

    .00821

     

     

    绿色光早就被作为安全可以通过等的标志光;但是由于绿色光波长小,容易被散射,同时为单色光,不适合户外路灯betway必威体育app官网|首页。

    因此从波长和人眼对波长敏感因素,黄光最适合户外betway必威体育app官网|首页。

    5LED路灯穿透性的研究

    常规白光LED的频谱中,短波长占据很大部分,在雪花、雨滴和雾滴中传播时短波长的光会被散射,造成眼前白茫茫的一片,betway必威体育app官网|首页效果不佳。

    对于可见光在雾的环境中传播,BobsyAriefKURNIAWAN测量了在不同雾浓度和雾滴大小条件下,人眼对LED亮度的响应。他采用了红黄蓝绿四种颜色光,以及他们每两种颜色之间的颜色,构成了十二种颜色光进行实验,并得出了红黄光和红蓝光穿过雾时亮度最高。同时,蓝光在浓雾中的可见性最差。而在下雨和下雪的环境中,研究大多集中在对黄光和白光的选择上。人们通常认为黄光比白光好,因为在相同亮度下黄光带来的眩光没有白光严重。这个常识性的认识被JohnD.Bullough’s的研究证实了。他得出了在相同光强下,黄光比白光受到反向散射的影响小,因而眩光小的结论。

    不同色温的LED的光谱图

    16000K色温的LED的光谱图

     

    此图为产品色温段6000K左右的光谱图,图中光谱能量最多的为460nm左右的蓝光波段,再下来就是550~580nm段的绿色及黄色波段能量较多。

    23000K色温的LED的光谱图

     

    接下来就是3000K色温的LED产品的光谱组成其中以570nm~630nm段的光谱能量最多,蓝色段的能量几乎没有了。但是由于存在大量红光,所以整体效率偏低。也就是3000K色温的路灯光效低,替换钠灯时节电比较低。

    6、如何实现LED路灯的低色温、高光效

    LED行业中,基本是色温越高,光效越高;色温越低,光效越低。所以目前LED路灯基本实现模组化,主要组成:LED模组、LED驱动电源、灯壳,要实现LED路灯的低色温、高光效,主要取决LED模组。荧光粉主要影响色温,LED芯片、荧光粉、二次配光透镜主要影响光效。

    实现低色温的办法:是在封装时调整LED红粉、绿粉和黄粉的比例,以便封装出不同色温的LED灯珠;

    实现高光效的主要办法:一是采用高光效的LED芯片;二是采用高转换效率的LED荧光粉;三是采用高出光率的LED二次配光透镜;四是选择高导热的铝基板。

    通过以上办法,可以实现LED路灯的“低色温、高光效”,在行业内的实际应用中,LED路灯的色温在逐年降低,LED路灯的整灯光效在逐年增加。

    图一:2016年前LED路灯实际应用中的色温变化

      

     

    图二:2016年前LED路灯实际应用中的整灯光效变化

    7、结论

    道路betway必威体育app官网|首页的功能性需求之一就是希望提高雨、雾、雪天气的穿透能力,以便增强的对行车、行人的引导性,提高雨、雪、雾天气的行车安全。LED路灯作为新一代betway必威体育app官网|首页产品,除了节能、寿命长、显色性好等优点外,从技术角度,完全可以实现低色温,色温可以控制在高压钠灯和白炽灯之间的色温,从而使LED产品在户外betway必威体育app官网|首页中的优势越来越突出。

    参考文献:

    [1] 《城市道路betway必威体育app官网|首页设计标准》(CJJ45-2006

    [2] 《城市道路betway必威体育app官网|首页设计标准》(CJJ45-2015

    [3] 广西壮族自治区住建厅《城市betway必威体育app官网|首页与建设管理工作方案(2015-2016年)》

    [4]LED路灯色温的思考与选择》吴春海

    [5]《国际betway必威体育app官网|首页委员会色彩体系(CIE色彩系统)》

    上一条吉林油田新闻中心办公楼改造
    下一条业界首创钠灯色LED路灯——引领LED路灯行业发展新方向