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道路照明及LED路灯相关标准
道路照明及LED路灯相关标准
摘要：
LED路灯是LED在照明领域应用的一大亮点，但目前尚无涵盖LED特性的LED路灯标准。
LED路灯必须满足现有道路照明标准的要求，现有灯具标准基本都适用LED路灯，可供参考使用。
本文介绍了道路照明*价指标和道路照明标准，并给出了LED路灯相关标准。
LED路灯的示范工作已在许多国家展开，中国大陆成为一个先行者。
在LED路灯的试点与示范中，所遇到的一个问题就是目前尚未制定出能够涵盖LED特性的LED路灯国家标准。
从LED路灯的相关标准来看，目前已有道路照明标准，并建立起比较完善的灯具标准体系。
LED路灯必须能够满足道路照明标准要求。
现有的灯具标准基本上都适用于LED路灯，可供LED路灯参考使用。
有些省市制定的LED路灯地方标准，也可供LED路灯厂商参考。
1、道路照明的*价指标
由于道路照明的首要目的是为机动车驾驶员提供安全舒适的视觉条件，所以*价道路照明的所有质量指标，都是从驾驶员的角度来考虑的。
道路照明的*价质量指标如下所述。
（1）路面平均亮度和平均照度
从驾驶员的视觉功能来考虑，驾驶员对于路面情况的判断很大程度上取决于路面的平均亮度和平均照度。
由于人眼在夜晚处于中间视觉状态，对物体颜色差异的敏感性减弱，主要是依靠物体与背景之间的亮度来分辨，因此路面亮度和照度影响驾驶员的对比灵敏度和物体相对于路面的亮度对比度。
这里必须强调的是，亮度和照度并非同一概念，二者的关系非常复杂，其复杂的原因是路面的材质对光线的反射不是均匀漫反射，也不是镜面的反射，而是与入射光线方向关系密切的一种复合反射。
沥青路面的亮度是照度的15倍以上，水泥路面的亮度为照度的10倍以上。
（2）路面亮度和照度的均匀度
合适的路面亮度和照度均匀度对视觉功能和视觉舒适性都是非常重要的。
如果路面亮度和照度的均匀度不能保证，视觉区域中过亮的路面就可能产生眩光，而太暗的路面区域则可能出现视觉暗区，使驾驶员无法辨认该区域中的障碍物，容易产生安全隐患。
（3）眩光限制
所谓眩光，就是因为在视觉范围内出现了非常高的亮度或者是亮度对比度。
眩光分失能眩光和不舒适眩光两种类型，前者影响人体的正常视觉功能，但人眼不一定感觉到不舒适；后者恰相反，它不一定影响人眼的视觉功能，但让人眼感觉到不舒适。
（4）环境比（SR）
环境比（SR）也称作环境照明系数，它是用来*价道路与周边环境亮度状况的一个指标。
环境比定义为“相邻两根路灯灯杆之间路边5m宽区域内的平均照度与道路内由路边算起5m宽区域的平均照度的比值”。
在通常情况下，SR≥0.5。
驾驶员的视觉状态主要取决于路面的平均亮度，但道路周边环境较亮时，人眼的对比灵敏度将会下降，这就需要提高路面的平均亮度，而在较暗的环境下，由于驾驶员适应了较亮的道路区域，其视觉则难以接受周围黑暗区域中的物体。
在此情况下，照明需要兼顾路边的相邻区域，并降低眩光。
（5）视觉诱导性
视觉诱导（或视觉引导）是为驾驶员和行人在道路最大允许速度下和一定距离内，快速认知前方道路走向而采取的措施。
在夜晚未被照亮的道路，视觉引导被局限于汽车前照灯所照射的范围之内。
为了提高视觉引导性，一般是沿着道路走向紧密地布置道路照明，以有助于道路使用者的安全与便利。
对于一些弯道和交叉的道路来说，良好的视觉引导更为重要。
为了防止错误引导，在进行道路照明设计时，需要注意以下几点：
①在有中央隔离带和分隔车道的道路上，宜将灯杆布置在中央隔离带上，以利于视觉引导；
②在弯道处，灯杆应布置在弯道外侧，以有助于清楚地显示道路走向；
③在不同道路上采用颜色特性不同的光源进行照明，以清楚地指示出不同的道路，以提高引导性。
2、道路照明标准
对于道路照明，国际照明委员会（CIE）对机动车道、交叉道路及人行道等都制定了相应的标准，对每一个质量指标都做出了明确的要求。
目前我国所使用的道路标准是《CJJ45-2006城市道路照明设计标准》。
该行业标准自从在2007年7月1日实施后，原标准《CJJ45-1991城市道路照明设计标准》则被废止。
2.1 道路照明标准
2.1.1 机动车道路照明标准
（1）CIE标准
CIE将机动车道路从低到高分为5级，即M5~M1，如表1所示。
CIE道路照明标准见表2。
表1 CIE机动车道路分级
表2 CIE对不同等级道路的照明标准
（2）我国的道路照明标准
相比CIE道路照明标准，目前我国的标准要求相对较低。
我国现在将城市道路分为快速路、主干路、次干路、支路和居住区道路。
①快速路：
城市中距离长、交通量大，对向车行道之间设有中间分车带；
②主干路：
连接城市各主要分区的干路，采用机动车与非机动车分隔形式，例如三幅路或四幅路；
③次干路：
与主干路结合组成路网、起集散交通作用的道路；
④支路：
次干路与居住区道路之间的连接道路；
⑤居住区道路：
居住区内的道路及主要供行人和非机动车通行的街巷。
在机动车道路照明中，主要分为快速路与主干路、次干路、支路三级，见表3。
表3 我国道路照明标准
注：
1．表中所列的平均照度仅适用于沥青路面。
若系水泥混凝土路面，其平均照度值可相应降低约30%。
2、计算路面的维持平均亮度或维持平均照度时应根据光源种类、灯具防护等级和擦拭周期，按照标准的附录B确定维护系数。
3、表中各项数值仅适用于干燥路面。
4、表中对每一级道路的平均亮度和平均照度给出了两档标准值，“/”的左侧为低档值，右侧为高档值。
2.1.2 道路交汇区照明标准
对于道路交汇区域而言，无论对于机动车驾驶员，还是非机动车驾驶者，或者是行人，整个区域的照度都是很重要的。
这时，一般将照度作为标准的要求指标。
由于在道路交汇区交通的复杂性提高，交通事故发生的可能性也相应较高，为达到降低交通事故率的目的，提高道路交汇区的照明标准要求是非常必要的。
同时，为了防止眩光，交汇区的照明标准还针对眩光限制提出了要求。
不同类型道路形成的交汇区类型都有不同的平均照度要求，如表4所示。
表4 不同类型道路交汇区照明标准
注：
表中对每一类道路交汇区的路面平均照度给出了两档标准值，“/”的左侧为低档照度值，右侧为高档照度值。
2.1.3 人行道照明标准
人行道照明主要是为行人提供一个安全的照明环境，使得行人在夜晚行走时能看清道路和周围情况以保证其安全，或者说能辨别路面存在的障碍物或者察觉可能逼近的危险。
人行道照明对于均匀性的要求并不严格，但是对于路面最小照度有要求，具体要求如表5。
同时，为了帮助行人看清道路上的障碍物，对于垂直照度也有相应的要求。
表5 不同人行道类型的照明标准
2.1.4 节能标准
道路照明除了要满足前面提到的照度、均匀度、眩光及环境比等性能指标的要求外，还必须要满足一定的节能指标。
机动车交通道路照明应以照明功率密度（LPD）作为照明节能的*价指标，其值不应大于表6的规定。
表6 机动车交通道路的照明功率密度值
注：
1．本表仅适用于高压钠灯，当采用金属卤化物灯时，应将表中对应的LPD值乘以1.3。
2．本表仅适用于设置连续照明的常规路段。
3．设计计算照度高于标准值时，LPD值不得相应增加。
2.2 光源、灯具及其附属装置
道路照明光源、灯具及附属设备的选择应符合下列要求：
（1）光源及灯具的性能指标应符合国家现行有关能效标准规定的节能*价要求。
（2）路灯长期暴露于室外，其防护等级一般不得低于IP54。
（3）对于四周无建筑物的道路、快速路和主干路，必须采用截光型灯具，从而使得道路的亮度高、均匀度好，而且几乎无眩光；对于一般的城市道路、次干路或者周围有建筑物的道路，须采用半截光型灯具；而支路或者周围场所明亮的情况，则应使用非截光型灯具。
所谓截光型灯具就是最大光强方向与灯具向下垂直轴夹角在0°~65°之间，90°和80°方向上的光强最大允许值分别为10cd/1000lm和30cd/1000lm的灯具。
且不管光源光通量的大小，其在90°方向上的光强最大值不得超过1000cd。
所谓半截光型就是灯具的最大光强方向与灯具向下垂直轴夹角在0°~75°之间，90°和80°方向上的光强最大允许值分别为50cd/1000lm和100cd/1000lm的灯具。
且不管光源光通量的大小，其在90°角方向上的光强最大值不得超过1000cd。
而非截光型就是灯具的最大光强方向不受限制，90°方向上的光强最大值不得超过1000cd的灯具。
灯具的配光类型将直接影响道路的均匀度、眩光等。
另外，灯具的悬挑长度不宜超过安装高度的1/4，灯具的仰角不宜超过15°。
（4）选择灯具时，在满足灯具相关标准以及光强分布和眩光限制要求的前提下，常规道路照明灯具效率不得低于70%，泛光灯效率不得低于65%。
（5）气体放电灯线路的功率因数不应小于0.85。
（6）除居住区和少数有特殊要求的道路以外，在深夜宜选择下列措施降低路面亮度（照度）：
1）采用双光源灯具，深夜时关闭一只光源；
2）采用能在深夜自动降低光源功率的装置；
3）关闭不超过半数的灯具，但不得关闭沿道路纵向相邻的两盏灯具。
（7）应选择合理的控制方式，并应采用可靠度高和一致性好的控制设备；
（8）应制定维护计划，宜定期进行灯具清扫、光源更换及其他设施的维护。
2.3 照明方式
根据不同道路和场所的特点，道路照明应当选择不同的照明布置。
常规照明灯具的布置可分为单侧布置、双侧交错布置、双侧对称布置、中心对称布置和横向悬索布置五种基本方式。
采用常规照明方式时，应根据道路横断面形式、宽度及照明要求进行选择。
按照不同的照明布置方式、灯具配光类型、安装高度等情况，方可决定路灯间距，见表7。
表7 不同布置方式、灯具类型、安装高度对应的路灯间距
3、LED路灯标准
3.1 中国大陆的LED路灯及其相关标准
3.1.1 LED路灯地方标准
我国内地有不少颇具实力的企业都制定了LED路灯企业标准，目前有几个省市还出台了LED路灯地方标准，例如：
山东省地方标准DB37/1229-2009发光二极管路灯灯头通用技术条件；
广东省地方标准DB44/T609-2009LED路灯；
福建省地方标准DB35/T813-2008道路照明用LED灯具。
3.1.2 LED路灯相关标准
目前中国大陆已经建立起比较完善的灯具标准体系，可供LED路灯参考使用的相关标准有：
GB7000.5-2005道路与街道照明灯具安全要求；
BG7000.1-2007灯具第一部分：
一般要求与试验；
GB/T24827-2009道路照明灯具性能要求；
GB17743-2007电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限制和测量方法；
GB17625.1-2003电磁兼容限制谐波电流发射限制（设备每相输入电流≤16A）；
GB17625.2-2007电磁兼容限制对每相额定电流≤16A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁限制；
GB/T18595-2001一般照明用设备电磁兼容抗扰要求。
路面面积不同，灯杆高度不同，对路灯在空间光分布的要求也就有所不同，这就使得路灯的配光性能和配光测试显得尤其重要。
对于灯具的光度测量已有相应的国家标准GB/T9468-2008灯具分布光度测量的一般要求，该标准是对先前标准GB/T9468-1988修改而成的。
但是，对于灯具测量后得到的光分布结果如何进行*价，目前还没有对应的国家标准，致使对于灯具的好坏没有一个统一的*判尺度。
3.2 台湾地区的LED路灯标准
台湾地区于2006年10月修订公布了CNS10779道路照明标准，于2008年3月修订公布了CNS9118道路照明灯具标准，台湾工业技术研究院于2008年8月发布了《发光二极管道路照明灯具标准》（草案）。
台湾的LED路灯标准草案已经应用于LED道路照明示范，不仅用其验证LED路灯产品的性能，同时对标准的修正提供重要的参考。
LED路灯标准草案的主要内容包含适用范围、测量条件、规格和试验方法。
（1）适用范围：
本规范适用于LED路灯，具体包含电源供应器、散热装置、光学设计及相关机械结构。
（2）测量条件
测量条件包含温度（25±2℃）、湿度（相对湿度为60±20%）、稳定状态（点亮60分钟后测试）、试验用电源（变动范围为±0.5%）及光强度测量注意事项。
（3）规格
主要内容包含绝缘电阻、绝缘耐压试验、枯化点灯、基本特性、电压变动率、温度循环、开关试验、耐久性试验、耐湿开关、突波保护、电磁、防尘防水、风洞试验和振动试验。
在基本特性款项中要求：
“LED路灯的功率因子须在0.9以上，且其功率因子测试值须在标示值95%以上，总电路功率需在厂商标示值±110%以内，输入电流谐波失真不得超过表8的规定值，且电流总谐波失真不得大于33%”。
表8 谐波容许值
在配光特性款向中要求：
“LED灯具光度分布必须符合表9的要求（光度角度示意图见图1），LED路灯的初始发光效率不得低于表10的规定”。
图1光度角度示意图
表9 灯具光度特性单位：
光度（cd）/灯具光通量（klm）
表10 灯具之初始发光效率
（4）试验方法
试验方法具体包含绝缘电阻试验、绝缘耐电压试验、枯化点灯、基本特性试验、配光试验、电压变动率试验、温度循环试验、开关试验、耐久性试验、耐湿开关试验、突波保护试验、电磁噪声试验、防尘防水试验、风洞试验和振动试验。
台湾地区的LED路灯标准草案，既参考了台湾已有的路灯相关标准，也参考了国际上IEC和美国能源部（DOE）能源之星及ASSIST等组织的LED灯具规范，是目前比较全面和实用的一个标准。
4、结束语
LED路灯是一种新型道路照明灯具，目前处于试用阶段，尚无一个统一的可以涵盖LED光源特性的LED路灯技术标准。
但是，现有的灯具标准基本上都适用于LED灯具，可供LED路灯参考使用。
为满足道路照明标准的要求，在一些地方标准和企业标准的基础上，结合LED路灯的应用情况，抓紧制定的LED路灯的国家标准，是一项迫切而重要的工作，也是业界的一个期待。
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