LED路灯测试分析评价与应用对策.docx
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LED路灯测试分析评价与应用对策
LED路灯测试分析评价与应用对策
时间:
2009-6-1 作者:
吴春海
近年来，LED路灯发展非常迅速，一些城市大力推广，但更多城市仍处于观望状态，路灯管理部门的态度非常谨慎。
除了整灯寿命、光衰等指标尚无权威数据，能否节能也是众说纷纭。
为了得到第一手数据，深圳市灯光环境管理中心与深圳市科技和信息局、深圳电子产品质量检测中心联合组织LED路灯测试，共有51家企业报名，29家通过初审，27家参与测试（2家未能提供样品退出）。
该测试已于3月开始，预计7月结束并公布结果。
本文包括两部分，第一部分为51家企业报名资料分析，第二部分为路面测试方法及结果，由于测试尚未结束，具体数据暂时不能公布，但是深圳市灯光环境管理中心规划设计室主任吴春海还是选取了多项重要数据，并进行了深入分析。
第一部分 51家企业报名资料分析
通过对51家企业报名资料（包括营业执照、产品检测报告等）的研究，深圳市灯光环境管理中心规划设计室主任吴春海对LED路灯企业情况、检测机构、技术指标等方面进行具体分析，发现一些优秀企业进步很大，部分型号LED路灯相比高压钠灯等现有主流照明已有节能空间。
初步认为：
LED路灯应用的临界点到了，并在此基础上提出相关对策和建议。
一、企业情况分析
（一）地域分布情况
报名企业51家，初审通过企业29家，企业的地域分布情况如表1-1-1和表1-1-2所示。
表1-1-1 报名企业
地区
深圳
外地
总数
企业（家）
37
14
51
比例（%）
72.5
27.5
100
表1-1-2 初审通过企业
地区
深圳
外地
总数
企业（家）
24
5
29
比例（%）
82.8
17.2
100
这反映了目前国内LED路灯产业的地域性很强，跨地区的大型企业还没出现。
在此次测试中，深圳本地企业虽然享有信息和地利的优势，但还是能反映出深圳在LED路灯产业的领先地位。
由此，带来我们对LED路灯产业的一些忧虑。
各城市地方保护主义抬头在产品采购中地域因素比技术水平和产品质量更重要，企业的研发冲动和技术创新将会窒息，低水平的重复投资不可避免。
目前这种情况在我国已经非常严重！
（二）成立时间、注册资金、资本类型
表1-1-3 成立时间
成立时间（年）
≤3
3至10
≥10
总数
企业（家）
14
23
12
49
比例（%）
28.6
46.9
24.5
100
注：
2家企业的资料不全，表1-1-x（x=3-5）的研究样本为49家。
从表1-1-3可看出，尽管国内LED路灯的发展时间不长，但企业成立时间并不集中在近几年，而是分布均衡。
成立时间最短的不到半年，为2009年1月；最长的超过17年，为1991年12月。
很明显，企业主要通过转型而来，传统照明企业有一些，但数量有限，更多的是原来的电子产品厂商。
同时，以LED路灯为主营业务的企业不多，更多的企业只把LED路灯看作可能的发展方向，为以后的发展铺路，也不排除部分企业在市场狂热中盲目进入。
表1-1-4 注册资金
注册资金（万元）
≤1000
1000至10000
≥10000
总数
企业（家）
20
23
6
49
比例（%）
40.8
46.9
12.3
100
表1-1-5 资本类型
资本类型
内资
合资
外资
总数
企业（家）
39
3
7
49
比例（%）
79.6
6.1
14.3
100
从表1-1-4、1-1-5看，LED路灯企业以中小型内资企业为主，注册资金最少仅10万元，但大型企业也不少，注册资金最多达23亿元。
考虑到各企业的业务混杂，LED路灯只是其中一部分，所占比例很难确定，因此注册资金多少并不代表该企业在LED路灯方面的实力。
从市场推广来看，为提高用户信心，一定的注册资金也是必需的，我们认为1000万元以上比较适合，资本类型关系不大，但上市公司会有一定优势。
二、检测机构分析
表1-2-1 机构类型
机构类型
电光源中心
其它国家级
地方
学校、研究所
境外
总数
报告（份）
15
5
13
7
4
44
比例（%）
34.1
11.4
29.5
15.9
9.1
100
注：
44家企业提供的了第三方检测报告，本表研究样本为44家。
通过对检测报告的分析，目前各机构水平参差不齐，方法、标准不一，严重影响检测报告的公信力。
另外，各机构的检测标准各异，报告内容提法不一，不利于各地的招投标工作。
所以，我们认为统一测量方法比产品标准更重要，没有统一的评价项目和测量方法，不同机构的检测报告就缺乏可比性，产品标准将无法落实。
检测机构是产品评价的关键，是行业诚信的最后一关，甚至是整个行业的基石，一定要引起业内足够的重视。
目前，《整体式LED路灯的测量方法》已正式发布，有关部门应尽快统一检测标准，规范检测行业，否则严重影响LED路灯的推广应用。
三、技术指标分析
（一）总体技术情况
本次测试对输入功率、单颗芯片功率、芯片光效、整灯光效、色温、显色指数、配光曲线、功率因数、电磁兼容性、防护等级、电气绝缘等级、散热性能、整灯寿命等技术参数提出具体指标，由于报名时间紧，很多企业所提供检测报告未能全部涵盖以上技术参数。
表1-2-1中的44份检测报告，有3份缺少相关参数，41份相对完整，所以研究样本为41份，分析参数包括配光曲线、整灯光效、色温、显色指数、功率因数。
表1-3-1配光曲线
配光曲线
未检测
非蝙蝠翼形
蝙蝠翼形
总数
报告（份）
8
18
15
41
比例（%）
19.5
43.9
36.6
100
注：
41份检测报告相对完整，1-3-x（x=1-5）的研究样本为41份。
对道路照明来说，光效和配光曲线是两个重要参数。
LED光效相对高压钠灯并无优势，能否节能主要取决于灯具的配光设计。
同时，LED路灯企业多从电子产品厂商转型而来，对配光既不了解也不重视。
针对这种情况，本文把配光曲线作为最重要的评价指标。
从表1-3-1可看到，15份报告为蝙蝠翼形。
尽管比例仍有待提高，但与早两年相比进步明显，说明配光问题已得到企业重视。
从技术路线看，单颗1-5W芯片配透镜的方式较易获得蝙蝠翼形的配光曲线，说明该技术有发展前景。
而采用单颗多晶芯片（30-120W）通过反射配光的灯具，道路纵向截面的最大光强往往出现在0o方向，而非60o左右，很难获得蝙蝠翼形的配光曲线，，同时眩光问题较难解决。
表1-3-2整灯光效
光效（Lm/W）
未检测
<50
50至60
60至70
>70
总数
报告（份）
8
8
17
4
6
41
比例（%）
19.5
19.5
41.5
9.8
14.6
100
从表1-3-2可看到，随着LED芯片技术进步，整灯光效提高很快。
即使撇除可能有问题的几个超高光效数据，总体情况也很理想，整灯光效大部分超过50Lm/W。
与高压钠灯比较，150W或以下产品已有节能空间，250W逐渐逼近，400W或以上产品差距较大。
表1-3-3色温
色温（K）
未检测
<4500
4500至5500
>5500
总数
报告（份）
30
0
5
6
41
比例（%）
73.2
0
12.2
14.6
100
从表1-3-3看，色温仍集中在较高区间，没有小于4500K的报告，各企业仍需继续努力，生产不同色温的产品，满足市场不同需要。
不过，通过实物观察，较低色温的LED路灯仍不理想，除光效较低外，更严重的是光色有问题，较低色温产品容易出现黄色偏绿的情形（如图1所示），感觉很不自然。
图1较低色温产品容易出现黄色偏绿的情形
表1-3-4显色指数
显色指数
未检测
<75
≥75
总数
报告（份）
32
1
8
41
比例（%）
78.1
2.4
19.5
100
表1-3-5功率因数
功率因数
未检测
≤0.9
0.9至0.95
≥0.95
总数
报告（份）
17
1
9
14
41
比例（%）
41.5
2.4
22.0
34.1
100
从表1-3-4、1-3-5看，显色指数、功率因数虽然很多未检测，但已检测的结果很好。
特别是功率因数的数据，间接证实了很多LED路灯企业的电子产品厂家出身。
（二）先进技术情况
鉴于配光曲线和整灯光效的重要性，以该两个指标来判别LED路灯技术是否先进。
在14份配光为蝙蝠翼形的报告中（如表1-3-6所示），整灯光效最低为45.6Lm/W，最高为70.31Lm/W，主流水平为50至60Lm/W，基本符合正态分布。
表1-3-6蝙蝠翼形配光灯具的整灯光效
光效（Lm/W）
<50
50至60
60至70
>70
总数
报告（份）
2
9
2
1
14
比例（%）
14.3
64.3
14.3
7.1
100
注：
15份报告为蝙蝠翼形，其中1份未检测整灯光效，本表研究样本为14份。
表1-3-7优秀企业比例
光学指标
较好水平
先进水平
领先水平
合计
优秀企业（家）
9
2
1
12
比例（%）
17.6
3.9
2.0
23.5
注：
本表计算基数为51家。
综合考虑配光曲线和整灯光效，蝙蝠翼形且整灯光效大于50Lm/W的为优秀产品，其中50至60Lm/W为较好水平，60至70Lm/W为先进水平，大于70Lm/W为领先水平，占报名企业总数51家的比例见表1-3-7。
但如再考虑考虑整灯寿命、光衰等指标，以及送检产品与量产产品的质量差异，优秀比例还会明显下降。
四、对策和建议
尽管国内LED路灯行业良莠不齐，但一些优秀企业已脱颖而出，部分型号产品相比现有主流路灯已有节能空间，具备明显的推广应用价值。
初步认为，LED路灯应用的临界点到了。
当然，该结论是否成立，仍有待测试结果的验证，届时我们还会发表系列论文。
虽然临界点到了，但能否立即引燃，还是在临界状态继续盘桓，既取决于技术进步，更在于业界同仁的努力。
为此，本文提出以下对策和建议：
（一）从国家层面打破地方保护主义，鼓励先进企业跨地区自由竞争，推动技术创新。
（二）加强行业自律，以企业实力（核心技术、示范项目、注册资金等）和诚信来恢复路灯管理部门的信心。
（三）统一检测标准，规范检测行业，强化第三方检测机构的中立性和公信力，让检测报告成为招投标的关键内容。
（四）认识道路照明的特殊性，重视光学设计，配光合理的LED路灯才有节能空间。
个人认为，LED路灯配光还需要第二次革命，国内企业要抓住机会。
（五）立足150W或以下功率，扎根非主干道，取得优势后再逐渐向主干道渗透。
（六）重视LED的色温研究，解决目前低色温产品的问题。
从人的需求出发，寻找与不同性质、不同等级的道路相对应的最佳色温区间，这将是我国赶超国际大厂的机会。
（七）全面看待整灯光效、配光曲线、色温、整灯寿命和光衰等参数，综合指标好的产品才有竞争力。
（八）建立兼顾LED与现有主流照明的通用评价指标，更直观、更方便，满足产品比较和招投标需要。
在实验室层面，应在现有的等照度曲线的基础上，引入路面应用区域、均匀度、环境比等评价因素，建立新指标—应用区域等照度曲线。
而路面测试应以应用光效、均匀度、纵向均匀度进行评价。
第二部分 路面测试方法及结果
一、测试方法
组织机构：
深圳市灯光中心与深圳市科信局、深圳电检中心
参与企业：
51家企业报名，29家通过初审，27家参与测试（2家未能提供样品退出）。
测试材料：
每家单位提供3-4套灯具，其中1套送实验室检测，2至3套在高新中一道进行路面测试。
对比材料：
某国际著名品牌100W、150W高压钠灯具和140W暖白光灯具各3套。
测试方法：
正式测试分为路面测试和实验室检测：
实验室测试包括光学性能、电气性能和2000小时老化等；路面测试选在深圳市高新中一道和科技中三路（如图2、图3所示），分为客观测试和主观评价。
图2路灯高10米，路宽12米，双侧布灯，测试时单侧亮灯
图3路面测试包括亮度、照度、主观评价等
（一）客观测试：
客观测试指标包括应用光效、均匀度、纵向均匀度，其中要考虑的关键因素是科学设定应用区域面积。
应用光效=平均照度×应用区域面积÷输入功率
表2-1-1LED路灯与其它光源应用光效和均匀度的比较
注：
因测试尚未结束，具体数据暂不公布。
由表2-1-1可知，当路宽由12米变到9米，LED路灯的应用光效下降幅度小于暖白光和钠灯，均匀度的增加幅度大于暖白光和钠灯。
此外，由于不同光源的灯具在路的横向方向的控光能力的差别，路越窄，LED路灯的比较优势越明显。
应用光效限值=应用区域的光通量下限值÷应用区域的输入功率上限值=（维持照度÷维护系数×应用区域）÷（功率密度值×应用区域）=维持照度÷维护系数÷功率密度值
以双向车道数≥4且维持照度取15Lx的次干道为例计算：
应用光效限值=15÷0.7÷0.7=31Lm/W
意义：
应用光效小于31Lm/W的路灯，与次干道设计标准相比，或者平均照度不达要求，或者功率密度超标，或者两者有之。
表2-1-2CJJ45-2006不同等级道路对应的应用光效限值（维护系数取0.7）
由表2-1-2可知，道路照明设计标准所要求的应用光效限值并不高，最高等级道路仅需41Lx/W，最低等级道路只需23Lx/W。
但并不是应用光效高于限值的路灯就一定满足设计标准，因为应用光效是满足设计标准的必要条件，而非充分条件。
不过，应用光效低于限值的路灯一定不能满足设计标准，这是非常确定的。
从初步测试数据看，27家LED路灯平均的应用光效在路宽12米、9米时均大于31Lm/W，说明LED路灯的应用空间正在拓展。
表2-1-3LED路灯与其它光源对路面的反射性能的比较
由表2-1-3可以得到如下结论：
1.以条件相同的某一点的照度与亮度的比值进行评价。
2.色温越低，比值越小，反射性能越好。
3.低色温的红色光谱比例大，波长较长，对路面反射能力强；高色温的蓝色光谱比例大，波长较短，对路面反射能力差。
4.也可能与路面的颜色特性有关，水泥与沥青路面均有同样规律，需进一步研究。
5.同一照度下，LED路灯的亮度要比低色温光源亮度低，所以LED路灯要比照度，不能比亮度。
（二）主观评价：
现场对30款路灯打分
内容：
光色是否自然、光色类型、光色是否偏绿、主车道亮度、车行道均匀度、人行道亮度、眩光、总体感觉。
组别：
专业、半专业、非专业。
个人信息：
姓名、性别、年龄、对光色的喜好。
通过主观评估，我们得到如下结论：
示范项目靠领导，规模推广看市民。
因为LED路灯能否从示范工程转向规模推广，光色问题至关重要。
如果LED路灯全部取代高压钠灯，城市夜晚将会“变天”，主色从黄色变为白色，市民是否接受，需尽早研究。
小结
1.LED路灯与高压钠灯等现有主流照明各有优缺点，LED路灯必须扬长避短，与现有主流照明保持差异化发展。
2.找到道路照明需求与LED特性的最佳契合点，生产出更高效、更合理、更宜人、更可靠的产品。
3.从工程应用、道路照明需求、人的需求等三个层次出发，开展应用研究。
中国半导体照明网将全程跟踪此次测试进程，后续报道敬请关注！
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