【精华】LED低位照明技术12讲

 LED半导体照明网讯 随着技术的发展,人们对灯具照明的运用要求,也是越来越高,对此也存在着许多疑难问题,在此,小编选取了低位照明技术一些较常见的问题。

  1、低位路灯是否会受道路的宽度所限制?

  赵海天:很显然低灯位路灯会受到道路宽度的限制,一般的情况下,道路越窄,它所谓的总体亮度均匀度就更好一些。

  但是我们现在的实验是按照标准的三车道,加一个所谓救援车道来进行的,我们的路宽设定是13米。

  在这种路宽下可以满足国家标准,我们指的是亮度标准和眩光的标准。

  2、低位路灯的适用场合?

  赵海天:从今天介绍的技术来看,主要是高速公路。

  高速公路的特点,第一个是全封闭,也就是不必考虑被偷盗、不必考虑环境比,环境比当然就是说对于市政道路是很重要,但是对于全封闭的高速公路来说是不必要的。第三个对于高速公路来说,因为是全封闭、全立交,所以说高速公路所谓的主段来说还是比较简单的,目前我们介绍是这样一个简单的技术。

  当然了我们的研究不仅限于高速公路,还包括所谓市政道路和隧道照明,我们都有相应的技术照明产品。

  3、目前路灯照明设计遵循等照度设计还是等亮度设计?工程中是怎么验收?

  赵海天:目前我也看到了有过这样的某论坛,大家争论的是亮度标准还是照度?是不是亮度标准就比照度标准更高一些?实际上在《路灯》这本书里面,这本书很早就有了,已经实际上说得很清楚了。

  从标准来说,照度标准和亮度标准都是错的,哪一个都不是对的,真正的标准只有一个是可见度的标准。

  我们说亮度或者是照度只能是测量的指标,对于可见度的标准来说,它有这样几个基本的结论:

  第一:可见度越高,也就是说和基本的亮度,就是背景亮度有关;

  第二:和前景亮度、背景亮度之间的对比度有关,也就是说不但和亮度有关,而且和亮度、对比度有关;

  第三:在对比度相近的条件下,前景与后景之间的色度之差,或者是说色度对比度有关。

  4、高压钠灯的色温是多少?LED路灯的色温做到多少最合适?

  赵海天:那从现在的结论来看,照度的标准,或者叫等照度,按照照度均匀度来进行道路照明的设计显然是最为不合理的。

  但是仅仅按照亮度均匀度来进行设计,对于对比度来说,或者是说对于可见度来说,仍然缺乏一个很重要的方面,就是说它不能完成,或者是说不能增强前景与背景之间的亮度对比度。

  这里的前景指的是前方障碍物包括前方运行的汽车,背景显然就是路面。


  那高压钠灯的色温是比较低的,一般不会超过3000。当然了有的高压钠灯可能做得,比如说它强调一些显色性,可能做得稍微能够高一点,强调显色性。但是多数的高压钠灯显色性是比较差的,差得色温当然本身和显色性是没有直接关联的。

  但是我们知道高压钠灯要真正做到显色性高一点的话,它的色温也要稍微偏高一点。

  实际的情况是怎么样?高压钠灯如果要提高显色性,它的代价就是要降低它的光效,现在好的高压钠灯的整灯光效,我看到,或者是我们实验室测到的已经达到了120左右。但是这样光效的高压钠灯它的色温都比较低,都是2000多。

  色温比较低,有很多报告就指出了,我们都知道色温比较低它就是说在光谱上,那就是偏红光,或者是偏长波这个光谱的波长长一些。它对于雾霾照明,或者叫透雾性,有很多报告就指出了是好一些。

  LED目前色温应该说变化是比较多的,我看到大概有5000到7000多,但是7000多那就没法看了,现在通常是5000以上。

  它为什么要做这么高?因为同样类似的原因,你要想把它光效要上去,LED因为它是蓝光发光,它的芯片是发蓝光的,所以免不了要想高光效,你的相关色温就要高一些。

  现在相关色温高也带来两个问题,第一个我们知道,在同样的流明下,高色温的灯看起来比低色温的灯更刺眼,也就是说眩光感觉会更强烈一些。第二个问题就是因为色温高,你光谱的频段都是比较低的,越来越接近于低频,这个低波长,你的波长比较短。

  短波,它的穿透力就会低一些,所以说我们很多人都感觉到,在雾霾的条件下,我们感觉似乎高压钠灯的穿透力,或者叫透雾性要比LED好一些。

  但是到目前为止,我们还没有得到非常权威的这两个的比较。我们看到的都是间接的比较,你比如说LED的色温高的和色温低的比,色温低的透雾性好。

  5、低灯位照明的灯具,最宽可用在多宽的路面上?会不会存在远处亮度刚好够,而近处亮度已经远远超过了?

  赵海天:这问题提得很实际,就是说对于所谓低灯位的照明来说,恐怕远处如果刚刚好的话,近处就会过亮。这个问题实际上谈的是配光问题。

  我们说,之所以就这个一个问题我们思考和做了10年,这类问题也是我们一直在致力解决的问题,那就是说你如何把这个光能够抛出去,远处让它也能够亮,近处还不至于过亮,我们也有一系列的办法。

  透露一下,就是我们采用的是小光束的这种透光灯。

  6、格珊的防眩技术对整灯光源的出光损耗有多少个百分点?

  赵海天:毫无疑问,就是说你在削减眩光的同时,你一定要付出代价,这个代价就是所谓的光效。

  所以我们说,我们加了所谓格栅的阵列之后,眩光是下来了,但是光效同时也损失。

  从目前我们做的结果来说,光效的损失大概在1/4左右。

  7、低位路灯相对于传统灯具有很多优点,是否也存在缺点?

  赵海天:这个问题我觉得提得比较哲学化。

  没错,我们所说的LED的低灯位照明,它相对于高灯位是有些优点,这些优点体现在几个方面:

  一个比如说对于眩光的控制;还有更加节能;还有因为我们不做灯杆了,所以造价就下来了。

  但是它也同样存在它的本身的局限性,比如说我们说前面所有的优点它的根源是什么?它的根本、它的本质就是我们的照明比高杆的那种灯更加精确了,或者说我们叫做精确的照明。

  好了,你精确就带来了一些问题,比如说背光要更加的精确,安装要更加的精确。

  你比如说将来可能在真这的运行当中,会由于震动等等原因,它可能就不那么精确了,不精确之后就造成了比较多的问题了。

  比如说第一个问题,你照路面照不准了就会产生斑点,如果你灯没有控制好,你灯向上的仰角过高就会造成眩光。

  所以我们说在精确照明的同时,就要求我们的管理、我们的维护一定要跟上。


  那LED灯这么多是不是不利益维护?你维护的效力是不是很低?这样造成人员需要大量的成本。

  关于这个问题我们也做过详细的测算,当然了它不是我们这堂课的主要内容,因为它不涉及到我们的原理,不涉及到我们照明的原理就没有展开。我只想把这个结论跟大家差不多说一下。

  第一个结论就是说,是不是说需要更多的人?其实不是。我们所有的比如说清洗等等的,我们在设计当中都已经考虑了,并且我们也开发了专用的清洗工具。

  第二个,是不是你的造价成本就要高?因为我们不适用高杆,由于我们不用高杆车了,这样的话,成本不是更高了,而是更低了。目前来说对于道路照明这种高杆灯维护的主要成本,在于高杆车的排班费。

  8、刚才有一张低灯位路灯实际效果图,但是路面上没有很多的车,您这边有没有各种车流量情况下后车看前面,以及前车看后视镜的实际效果图?

  赵海天:实际上我们也曾经担心过,你提的问题我们可不可以把它这样的归纳?

  就是说由于灯杆没有了,这个灯安装的比车的高度还低,在车流滚滚的情况下,会不会把你的灯照的方向,或者是你所想要照的路径被车切断了?这样就看不到,也就是说有特别大的阴影,会不会这样?

  其实这个问题过去我们也提出过,所以我们在真正的道路测试的时候,专门摆了几台车在上边,也做了拍照,发现这个担心是不必要的,我们拍了之后没有什么阴影。

  因为我们这个灯是两侧都有,而且它离的就两米很近,所以基本上就看不到所谓的这种比较明显的阴影,至少这个阴影不会比现在的高杆灯更强。

  9、那个大桥我们当初也参与了设计,也是采用同样照明方式,最后我们并没有中设计。此类方式我们也做过一些成功的案子。但是城市管理者们在这种方式上好像还考虑了更多的因素,我们实现的基本都是在行人较少,或大型高架活着桥梁上采用此类型。对于城市道路干线或者直线,目前还不能够使用此类方式。是否有更好的解决办法,在过渡区这个高度的照明范围内。

  赵海天:冯总监恐怕做过很多的道路照明的一些实例。关于青岛海湾大桥我们把它拿出来应该说,它仅仅是一个低位照明的一种尝试,但我们不能说它是一个成功的例子。

  因为在青岛海湾大桥实际的结果当中我们发现两个问题:

  第一、它并没有真正的消除眩光,因为在那个工程当中没有用到任何消除眩光的技术;

  第二、它实际上并不节能,所以我们认为它是一个尝试。同样的,类似的尝试还有很多,包括我们国内深圳机场的,还包括国外的也有,我们也看到这样的尝试。

  这些尝试应该说是有益的,他们也看到了高杆照明它的照明效率之所以比较低,是因为有大量无效照明的区域在那,它们想把这无效照明的区域,把它避开,或者是把它剪掉,应该说这个逻辑是对的。

  这个尝试也各种的都有,我还看到过比如说意大利某品牌也专门生产了这样的路灯,我指的是成品。在2014年的法兰克福灯展上,我已经看到了它的成品,当然也拍了照了。

  但是它们都有共同的问题,第一个他们对于光抛不到马路中间,你比如说对于标准的高速公路它无能为力,因为它们的光照不到马路中间,也就是说它们达不到国家标准的要求。

  第二个我们再看它们通通都不节能。所以说是不是说低灯位照明就一定好?那可不一定。

  我们说低灯位照明它能解决了高灯位中的一些无效区域的问题,换句话说低灯位照明比高灯位照明,从照明本身来说,我认为恐怕更加精确一些。

  因为它主要不是照天空,不是照空间,而是照路面,从这个角度来说是精确一些。

  但是在实践的,或者它实现当中,它技术上是不是能真正做到精确?在我看来,目前绝大多数都没有做到这一点。

  10、3D打印比起CNC哪个精度要好?更接近实际物体?

  赵海天:3D打印机,我们材料目前都是国产的,都是PLA,打印机它的头却大不相同,同时也不是越贵的打印机精度越高。


  比如说我们的8台打印机就是4个型号,4个厂家的,它们每个都不一样,打印的速度也不一样,有的打印机打出来的东西隔一段时间就变形,就变形比较大,有的打印机打得很快,但是精度非常低,又要变形小,又要打得快,又要精度高的打印机,目前我们还没有发现。

  我们的打印机的精度,最低能做到0.36,当然每一层是0.2。可是在这样的精度下,它会有很多毛刺,我们会发现这对光来说,确实是有不小的损失。

  所以真正的,可能我们定型之后,还是要比如说注塑,我们现在也找一些这样的厂家,可是目前确实遇到了一些问题。如果要是有同学帮我们解决这个问题,那我们特别特别的感谢。

  这个问题是什么?我们的格栅,它打的格栅阵列精度不够,我们需要的格栅片第一要硬一些,第二要薄,也就是超薄超硬,但是又要有一定的耐耗性,还不能太贵。

  耐耗性指的是比如说雨天、雪天、冷天、热天等等,这样的一个东西如果要做的话,我们也在广东省找了很多家,目前还真的没有那么适合的,可能同学要是有所为的吸塑、注塑,挤的还有压的。

  11、路灯用集成光源好还是单颗光源好?现在好像要求单颗光源的比较多。

  赵海天:这个也是带有一个普通性的共性问题。

  在我看来,对于LED来看,尤其是室外的LED,因为我认为再过5年室内的LED恐怕你强大的对手OLED也许就要对你进行渗透了。

  现在是LED渗透所谓的白炽灯和节能灯,那么它在未来最强大的对手我认为是OLED。那对外室外来说,我认为是采用集成的还是用单颗的?也就是COB与CSP之争,我认为永远会进行下去。

  但是目前,也就是去年COB恐怕是先走了一步。但目前CSP也仍然有比较大的进展。例如说我得到的一个信息就是现在的0.2瓦单颗的LED,它发光的效率已经超过了每瓦200流明了,如果要是这样的话,很俨然CSP目前就正胜一筹。

  那对于低灯位照明来说,因为它是分布式的,都是小功率的,我认为它未来的发展可能更意中于CSP的发展。

  当然了,对于高杆的大功率的LED,恐怕大家目前着重的还是COB,大家做的还是这样集成的路灯。

  12、低位照明用在5车道上,灯具的配灯能否照得亮度均匀,如果5车并排行驶,那中间的车道是否会变暗区了?

  赵海天:低灯位照明从本质上照明的应该说更加精确了,但是比如说对于特宽车道,我认为低灯位照明不一定合适。

  比如说对于高速公路的收费站附近,或者是广场附近,可能仅仅用低灯位是不行的。

  我认为可能将来合理的办法就是说在主干道上,或者是在标准的路上,用低灯位为主。那在某些区域,比如说交汇区等等,恐怕是不是用其他的办法为辅来共同的进行照明。

  事实上我们现在所说的高灯照明,或者高灯位照明就是10到12米,它还不是真正的高杆。

  真正的你比如说现在在高速公路的收费站等等,我们也可以看到很多高杆灯,小高杆,比如说18米甚至于更高。

  甚至我们还可以看到,比如说在广州,有的路面特别宽,那怎么样?它就不是用合围式的这种照明方式了,它就直接把高杆灯放在两条路的,在双向的那种中间来进行照明。

  应该说我们提供的是一种更精确的照明方法,但是我们也认为,任何一种照明方法对于多变的道路情况来说,它都不应该,也不可能是包打天下的。


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