LED道路照明路面照度测试系统的研制

李本亮，谷历文

(国家半导体光源产品质量监督检验中心(广东)，广东省东莞市质量监督检测中心，广东 东莞　523808)



LED道路照明路面照度测试系统的研制

李本亮，谷历文

(国家半导体光源产品质量监督检验中心(广东)，广东省东莞市质量监督检测中心，广东 东莞523808)

为评价LED路灯的路面实际照明效果，本文研制了一种路灯路面照度测试系统。该系统在户外铺设了沥青和水泥路面作为测试场地，研制了多功能路灯测试安装灯杆用于被测灯具安装及布置，开发了路面自动照度测试装置进行路面照明参数的检测。该系统能够按照国家道路照明设计标准、CIE道路照明评价方法标准对LED路灯实际安装后的路面照度进行快速的测试和评价。

LED；道路照明；路面照度；测试系统

引言

目前，LED路灯产品性能差别较大，随着采用LED路灯的增多，LED路灯应用之后实际路面照明效果如何，逐渐成为LED照明专家和学者极其关心的问题[1-4]。如何快速准确地对安装LED路灯的路面照明效果进行测试和评价，成为LED路灯照明工程质量评价的重点内容。现行路面照明效果测试，均需测试人员夜间携带测试设备到安装现场，实地检测LED路灯的路面照明效果。路面现场测试的测试条件受到环境的制约，背景光环境对测试结果影响较大，测试数据真实性差，而且每次现场测试的工作量大、测试时间长，容易造成交通的堵塞。路面照明测试结果一旦不满足道路照明标准要求，LED路灯工程需全面整改，甚至要整批更换灯具，浪费大量人力物力，造成严重经济损失。

为弥补LED路灯路面测试存在的不足，本文根据照明设计标准要求建设了LED路灯照明效果测试场地，配置了多功能测试安装灯杆，研发了自动照度测试系统。系统可测试LED路灯及其他路灯现场安装后的路面照度、照度均匀度和SR值指标，以便在工程施工前，开展同等安装条件下的路面性能测试，准确、客观的测试和评价LED路灯的路面照明效果，促进企业改进LED路灯产品性能，保证道路照明工程安装质量。

1　测试系统硬件

LED路灯路面照明效果测试系统场景如图1所示，测试场建设在户外空旷场地中，测试时可关闭周围照明灯具，将测试场背景光控制在0.1lx以下。

图1　LED路灯路面照明效果测试系统Fig.1　LED street pavement lighting performance testing system

系统结构示意图如图2所示，由LED路灯户外测试场地、自动升降路灯测试架、自动路面照度测试系统、主控计算机组成。

从图2中可以看出，LED路灯测试场由并列8车道(每车道3.75m)沥青路面，两车道(车道宽5m)水泥路面组成，测试场总宽45m，总长160m。测试LED路灯实际安装照明效果时，可按照LED路灯工程拟安装路面的实际车道数、路幅宽度、灯杆间距进行多功能测试灯杆的布置，根据工程实际的装灯方式进行灯具安装和仰角调节，模拟LED路灯实际路面安装路况，开展道路照明效果测试。

图2　LED路灯路面性能测试系统结构图Fig.2　System structure of LED street pavement lighting performance

多功能测试安装灯杆如图3所示，由全向可移动基座、可升降主灯杆、可升降横杆、左右倾角调节部件、可拆卸悬挑灯杆、仰角调节器组成。

全向可移动基座可以保证测试安装灯杆能够在测试场内根据测试需求进行摆放，布置成各种路面布灯方式。12m高可升降灯杆，灯杆底部装有液压机构及驱动电机，可向一侧放下进行LED路灯安装，并在灯具安装后由驱动装置升起灯杆；灯杆上装有双向可升降横杆，可手动调节灯具安装高度，模拟从4m到12m高的灯具安装，并可以在水平面内调节安装角度；灯具横杆底端装有仰角调节部件，可在0°～60°调节灯具的安装倾角。

图3　LED路灯户外安装测试架示意图Fig.3　Multifunction automatic lifting and descending street lamp installation poles

自动照度测试系统如图4所示，由照度测试车、照度探头支撑架、网络照度探头、网络连接线、测试电脑、无线路由器组成。

自动照度测试车系统能够按照CIE 140—2002《道路照明设计》[5]第7.1.3条款规定的测试距离，自动进行测试；照度探头支撑架采用模块化结构，每个模块长4米，最大可安装4个模块，开展4车道同时测试；照度测试探头采用可联网型CL-200，照度测试误差小于±4%，探头可根据路宽计算布置间距，在测试支撑架上根据计算的布置间距进行调整，以满足标准要求；照度探头测得照度数值通过网络线发送到位于照度车上的测试电脑，测试电脑收集测试数据并通过无线局域网发送到位于控制房的主控计算机；主控计算机接收测试数据后，通过动画实施显示测试过程，并将测试数据存储到测试数据库；测试人员填写被测试LED路灯信息后，将测试结果数据分析后生成测试报告。

图4　路面照度测试系统示意图Fig.4　Schematic diagram of pavement illumination testing system

2　测试系统软件

LED路灯路面照明效果测试系统软件流程如图5所示。系统开机后会进行系统初始化，检查测试车及照度计的连接状态及系统是否正常。如系统状态异常则进行复位，重新检测工作状态，并弹出对话框进行提示；如系统正常，测试人员可以通过对小车初始位置的设定来选择适合的测试车道，根据灯杆间距来设置运行距离及计算步长。设置完成后，如果测试人员选择自动测试模式，则系统自动根据设置的参数完成路面照度的采集、发送、处理、分析及显示，并会自动计算出平均照度、照度均匀度等路面照明参数；如果测试人员选择手动测试模式，可以手动调节照度测试车的行进距离并测试数据，测试完成后，系统同样会显示、分析并计算测试结果。

图5　路面照度测试系统软件流程图Fig.5　Flow diagram of pavement illumination testing system

系统的操作界面如图6所示，测试人员通过界面可选则测试场的上车道或下车道进行测试，根据布灯间距设置测试运行距离并根据标准计算测试步长，可选择手动或自动控制测试小车的移动，也可以选择采用可手动或自动控制数据采集器对路面照度数据进行采集和分析，选择手动控制测试车时，可在界面上操控方向键控制测试车的移动方向。测试结果实时显示在测试界面中，并可导入测试数据的数据库，查询数据时可导出EXCEL格式的测试结果。

图6　LED路灯户外照明效果软件界面Fig.6　The interface of LED street lighting effects testing software

图7　测试数据导出界面Fig.7　The interface of testing data saving

如图7所示，测试人员可点击菜单栏中的“导出”按钮对数据进行导出，填写测试产品的详细描述信息后，点击“存入数据库”按钮可将本次的测试资料存入数据库，点击“导出EXCEL”按钮可将数据导出为EXCEL表格格式。测试人员可点击菜单栏中的“历史数据”按钮对历史数据进行查询，还可以通过搜索“制造商”、“型号”等输入的描述信息词条找到所需的数据。

3　测试过程

3.1平均照度、照度均匀度测试

本文以单侧布灯为例，说明路面照明效果测试过程。按照LED路灯的工程要求在LED路灯测试场上布灯，调节灯具安装高度、路灯之间的距离和路灯仰角。测试时使用2盏路灯进行单侧布灯3车道测试，车道宽度为3.75m，具体参数如表1所示。

表1　LED路灯路面布置参数

调节自动照度测试系统照度探头的位置，使测试系统的照度探头沿道路横截面均匀分布，参照CIE 140—2002《道路照明设计》[5]第7.1.3条款的布点法进行布置，测试车在每条待测车道上布置3个测试探头，测试探头间隔为车道宽度的1/3即1.25m，探头每间隔布灯间距的1/10，即3m，总测试点如图8所示。

图8　LED路灯路面照度及均匀度测试示意图Fig.8　Schematic diagram of LED street lamp road illumination and uniformity testing

3.2环境比测试

调节自动照度测试系统照度探头的位置，使测试系统的照度探头沿道路横截面均有分布，分别在机动车道内侧和外侧各5m宽的带状区域内，测试车在车道内侧和外侧各布置3个测试探头，测试探头间隔为5m宽度的1/3即1.67m，探头每间隔布灯间距的1/10，即3m，测试探头布置距离总测试点如图9所示。

设置完成后，操作软件选择自动模式，操作自动照度测试车开展照度数据采集、传输、分析及存储，测试完成后，导出测试结果如表2所示。

图9　LED路灯路面环境比测试示意图Fig.9　Schematic diagram of LED street lamp road Surround ratio/SR testing

表2　路面照度测试数据

从表2测试结果分析可以看出，参照CJJ 45—2015《城市道路照明设计标准》[6]的相关要求，该厂家的LED路灯产品在上述安装条件下的平均照度值可以满足标准对快速路、主干路的照度平均值低限值要求，照度均匀性满足标准要求，环境比不符合标准要求。

4　结论与展望

本文设计了LED路灯路面照明效果测试系统，铺设了LED路灯测试场，研制了多功能测试安装灯杆，研发了自动照度测试装置，该系统能够客观、快速的评价LED路灯实际安装后的路面测试效果，为LED路灯示范推广及工程验收提供了有效的测试及评价平台。

该系统投入使用以来，累计为200多家LED路灯生产企业的600多型号LED路灯开展了路面照明效果测试工作。路面照明效果测试报告内容丰富、测试数据量大，测试过程准确、可靠，受到LED照明工程用户单位及LED路灯生产企业的一致认可。该测试系统的广泛应用，显著促进了LED路灯路面照明效果的提升，取得了良好的社会效益。

[1] 叶荣南.LED路灯用于城市照明的探讨[J].照明工程学报,2009,20(增刊):83-91.

[2]刘承东. LED路灯在道路照明中的应用[J].中国照明电器,2009,3:30-34.

[3]汪飞佳. LED路灯目前存在的问题及未来发展前景[J]. 照明工程学报, 2012, 23(4) :97-99.

[4]陈泽,吴建，张郭艳.城市道路的照明系统设计与优化[J]. 照明工程学报,2015,26(3):72-75.

[5]道路照明设计:CIE 140—2002[S].北京：中国标准出版社，2002.

[6]城市道路照明设计标准:CJJ 45—2015[S].

The Development of LED Street Lamp Pavement Lighting Effects Testing System

LI Benliang， GU Liwen

(NationalSemiconductorLightingProductsSupervisionInspectionCenter(Guangdong)，GuangdongDongguanQualitySupervisionTestingCenter，Dongguan523808,China)

For evaluation of LED street lamp pavement lighting effects, this paper developed a kind of LED street lamp pavement lighting effect test system. The system paved asphalt and cement road surface in outdoor as testing field, built up multifunctional test installation light pole, developed automatic pavement illuminance test equipment for the detected lamp installation and arrangement. The system can rapidly tested and assessed LED street lamp pavement lighting effect in its actual road setup pattern according to national road lighting design standards and CIE street lighting effects evaluation methodology standards.

LED； street lamp； pavement lighting effect； testing system

国家高技术研究发展计划(863计划)课题“机电产品绿色制造基础标准与应用(课题编号：2012AA040102)”

TM923

A

10.3969j.issn.1004-440X.2016.02.011