广州某地铁站LED节能改造后一般照明质量评价实例

赵浩之，刘 菊，王 深，蒋春旭

(工业和信息化部电子第五研究所，广东 广州 510610)



广州某地铁站LED节能改造后一般照明质量评价实例

赵浩之，刘 菊，王 深，蒋春旭

(工业和信息化部电子第五研究所，广东 广州 510610)

依据《照明测量方法》、《城市轨道交通照明》和《地铁场所照明用LED灯具技术规范》等标准对广州市某一地铁站LED照明改造后的一般照明质量进行评价。结合现场实际情况对该地铁站的照度及均匀度、颜色及显色性、眩光和节能等指标进行测试。总结了一套较详细的适用于地铁站照明质量的评价方法。

地铁站；LED照明；照度；眩光；节能

引言

随着LED灯具全寿命周期综合成本的下降，LED灯具正逐步取代传统光源成为主流照明光源。越来越多的场合开始使用LED灯具，尤其是需要长时间点亮的公共照明，例如购物商场、办公大楼、道路照明等等[1]。改造项目完成后需要对照明质量进行现场评价。上述几个场合的照明场景比较简单，评价起来也相对容易。对于地铁站，其繁多的照明场景、复杂的布灯方式等则给照明质量评价带来了一定的困难，而且行业内全面系统的照明质量评价方法比较少[2-3]。本文将以广州市某一地铁站为例，依据GB/T 5700—2008《照明测量方法》[4]、GB/T 16275—2008《城市轨道交通照明》[5]、CSA 010—2011《地铁场所照明用LED灯具技术规范》[6]对其改造后的照明质量进行评价，并对地铁站一般照明质量评价方法进行讨论和总结。

1 地铁站照明场所的分类

依据GB/T 16275—2008《城市轨道交通照明》，城市轨道交通各场所照明方式可分为一般照明、分区一般照明、局部照明和混合照明。除特殊要求外，地铁各场所应设一般照明。同一场所内的不同区域有不同照度要求时，应采用分区一般照明(如同处于站厅层的自动售票机、自动检票口以及大厅通行区)。除此之外，按照照明种类还可分为正常照明、应急照明、值班照明和过渡照明。所有场所都应设正常照明。

在本次工程质量评价中，主要针对一般照明为主，考核场景为出入口楼梯、通道、站内楼梯、自动售票机、检票处、站厅和站台等。由于一个地铁站中，每种场景都不止一处，因此评价过程中，各种场景都要选取至少一处具有代表性的场景作为考核对象。比如，如果各处自动售票机或检票处上方布灯方式相同，则随机选取一处自动售票机或检票处作为考核对象，如果布灯方式不同的，则需要分别进行考核；站台和站厅是最主要的通行区域，为了使考核结果尽可能准确，选取站台和站厅考中心的大面积区域作为考核对象。值得注意的是，一般而言地铁灯具是采取周期有规律的方式进行布置的，在选取考核区域时要尽可能使该区域能覆盖至少一个布灯周期。

2 照度以及照度均匀度的评价

2.1 照度及照度均匀度标准要求值

地铁站内各个场所照度标准值(100 lx以上)分级如下：100 lx，150 lx，200 lx，300 lx，500 lx，750 lx，1 000 lx，1 500 lx和2 000 lx。本次评价要考核的照明场所以及对应的照度要求值和均匀度要求值如表1所示。

2.2 照度及照度均匀度评价方法

待考核的7个照明场所可以被划分为3类：①站台、站厅以及通道；②出入口楼梯和站内楼梯；③自动售票机和检票处。由表1可知，第一类的参考平面是传统的地面，在本文中我们选取方形的测试区域，利用中心布点法进行测量；对于第二类的楼梯照度，我们选取的是每级台阶的中心点位置，由下至上每3级台阶抽样一个测试点；对于第三类的自动售票机和检票处的照度，我们选取的考核平面是使用者在进行购票或检票操作时需要查看的位置(见表1中照片标红圈位置)，即自动售票机的屏幕下方的有文字的区域和检票处的闸机刷卡处。

表1 各照明场所照度及照度均匀度要求值Table 1 The requirements of illumination and uniformity

依据GB/T 5700—2008《照明测量方法》，建筑室内照明照度测量测点的间距一般在0.5～10 m之间选择，对于站台、站厅、通道宜选取5.0 m×5.0 m或10.0 m×10.0 m的横纵向间距。考虑到地铁站面积有限，为了更准确测量照度值，在站台和站厅照度评价时，我们采取了1.2 m×1.2 m横纵向间距，横纵向分别取5个点，考察范围即为36 m2的面积。在通道照度评价时，亦采取了此间距，不过考虑到面积大小，横向和纵向分别取4点和5点。需要注意的是，中心布点法的基本原理是：将照度待测区域划分为矩形网格，网格宜为正方形，应在矩形网格中心点测量照度，如图1所示。

图1 中心布点法示意图Fig.1 The center point method diagram

中心布点法的平均照度按式(1)计算。

(1)

式中Eav为平均照度；Ei为在第i个测量点上的照度；M为纵向测点数；N为横向测点数。

照度均匀度按式(2)计算。

U=Emin/Eav

(2)

式中U为照度均匀度；Emin为测量点的最小照度值；Eav为平均照度。

根据以上的测试方法，我们对该地铁站LED节能改造后的现场照度和均匀度进行了考核，结果如表2所示。

表2 广州市某地铁站各照明场所照度和照度均匀度评价结果表Table 2 Table on the evaluation results of illumination and uniformity of the lighting places of a subway station in Guangzhou

对比表1中的照度和照度均匀度要求值，可以看到上述照明场所都是满足要求的。对于检票处和自动售票处，由于考核的区域覆盖的面积较小，因此其照度均匀度十分高。而对于地面楼梯和站内楼梯，由于沿着楼梯纵向跨越的距离很长，而且某段楼梯上方没有布置灯具或天花板高度高矮不一，这些都是导致其照度均匀度较低的原因。在实际测试过程中，考虑到地面楼梯与地铁站出口直接连接，因此需要在晚上进行测试，以减小外界自然光对测试数据的影响。

3 照明光源颜色的评价

GB/T 16275—2008《城市轨道交通照明》中指出光源的颜色也要纳入考核的范畴，其中主要考核指标为光源的相关色温和显色指数。表3是地铁站各照明场所相关色温和显色指数的要求值。可以看到在本文评价考核几个照明场所中，标准中对其相关色温和显指的要求是相同。

GB/T 5700—2008《照明测量方法》指出，相关色温和显色指数的测量，每个功能区测量点不宜少于3个点。当采用不同种类光源混合照明时既要分别测量每种光源的相关色温和显指，也要测量混合后的相关色温和显指。在本文的评价中，该地铁站采用了2款LED面板灯，均来自同一生产厂家，采用相同的灯珠，而且2款灯除了灯珠数量、整灯功率不一样外，其余均相同。因此，理论上讲各个照明场所的相关色温和显色指数应大致相同。为了更好的考核光源的相关色温和显色性，我们采取“九点法”进行测试，即横向和纵向分别选取3个点，采样间距为2 m×2 m。测试结果如表4所示。

表3 各照明场所相关色温和显色指数要求值Table 3 The requirements of related color temperature and color rendering index of lighting places

表4 站厅区域相关色温和显色指数测试值Table 4 Thecorrelated color temperature and color index test value of station hall area

由表4的数值可以看到，该地铁站站厅的相关色温和显色指数是符合国家标准要求的。我们还对站台及通道场所做了同样的测试，得出的相关色温和显色指数也是基本一致的。因此，可以判定该地铁站的光源颜色满足国家标准。

4 眩光限制的评价

由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适宜，或存在极端的对比，以致引起不舒适感觉或降低观察细部或目标能力的视觉现象，称为眩光。优秀的照明设计，除保证照度、均匀度等要求外，眩光特别是不舒适眩光的控制也是非常重要的。GB/T 16275—2008《城市轨道交通照明》指出地铁站安装的灯具应考虑眩光限制。标准中不仅规定了直接型灯具的最小遮光角，而且还规定了不舒适眩光应采用统一眩光值(UGR)来评价。直接型灯具的遮光角应符合表5的规定。

表5 直接型灯具的最小遮光角Table 5 The minimum shading angle of direct lighting

本文所评价的地铁站采用的2款LED面板灯除了灯珠数量和整灯功率外，其余均相同。我们使用亮度计对其光源表面的平均亮度进行了测试，其中A型号面板灯(额定功率40 W)平均亮度为2831 cd/m2，B型号面板灯(额定功率25 W)平均亮度为1605 cd/m2。两款灯具遮光角均为11°，遮光角的计算方法具体可参照GB/T 29293—2012《LED筒灯性能测量方法》对于眩光控制的说明。根据表5的数据，可以看到该两款灯具的遮光角是满足要求的。这里需说明一下的是：该地铁站使用的LED面板灯并不是使用裸光源直接照明，而是采用具有高透光率的导光板。优质的导光板可以使灯具表面的发光更加均匀，投射范围更大，出光更加柔和，较好的解决了灯具效率与舒适性、眩光的矛盾[2]。如果在遮光角考核时，添加Lav<5和5

当然也可以通过测试统一眩光值(UGR)来评价眩光限制的情况。UGR有一定的应用条件：适用于简单的立方形房间的一般照明装置设计，不适用于采用间接照明和发光天棚的房间；适用于同一类灯具为均匀等间距布置；灯具为双对称配光等。UGR的详细测试方法和公式可以参见GB/T 16275—2008《城市轨道交通照明》的附录F。在本次评价中，选取站厅中比较有代表性的一块区域进行UGR测试，其结果如表6所示。

表6 站厅层的UGR测试数据Table 6 The UGR test data of Station hall layer

注：其中H、T、R分别表示UGR位置指数坐标系统中垂直、横向和纵向的坐标值。

标准中指出站厅的UGR要求值不高于22，本次考核值为17.0，结合对于遮光角的评价结果，可以判定该地铁站站厅的眩光控制是满足国家要求的。以此方法还可以继续对站台、通道等乘客主要通行场所的眩光控制水平进行评价。

5 照明节能的评价

照明节能应采用照明场所一般照明的照明功率密度(LPD)来考核[7]。照明功率密度可由式(3)求出。

(3)式中LPD为照明功率密度，单位为W/m2；Pi为被测量照明场所的第i单个照明灯具的输入功率，单位为W；S为被测量照明场所的面积，单位为m2。

根据公式(3)和LED灯具现场实际安装规格和数量的统计结果，得到的测试数据如表7所示。

表7 站台和站厅照明功率密度测试数据Table 7 Station and station lighting power density test data

可以看到，该地铁站站台和站厅LPD是满足国家要求的。需要注意的是，这里的标准要求值是专门根据LED灯具提出的，参见CSA 010—2011 《地铁场所照明用LED灯具技术规范》，传统荧光灯具的要求值远高于此值。

6 结语

本文以广州市某一地铁站为例，全面系统的对该地铁站LED照明改造后的一般照明质量进行评价，总结并归纳了一套简单实用的地铁站一般照明质量评价方法。本文主要考核了出入口楼梯、通道、站内楼梯、自动售票机、检票处、站厅和站台等7处主要场景的照度及均匀度、颜色及显色性、眩光和节能等方面指标。在测试方法的选择和现场测试方面，本文充分结合了国家标准要求和现场实际情况的特性，使得本评价方法具有较高的实用性，希望对今后国内地铁站和公共交通候车大厅等场所的LED节能改造照明质量评价有所借鉴。

[1] 俞建峰，顾高浪，陶宏锦. LED照明产品质量控制与国际认证[M].北京：人民邮电出版社，2012.

[2] 钟炯生，葛鹏，王洪. 大功率LED照明光学设计及在地铁照明的应用[J].中国照明电器，2013,8：11-15.

[3] 张建平，李卫军，皮雁南. 地铁车站LED照明质量和节能效果分析[J]. 智能建筑电气技术，2012,6(5)：27-29.

[4] 照明测量方法：GB/T 5700—2008[S].北京：中国标准出版社，2009.

[5] 城市轨道交通照明：GB/T 16275—2008[S].北京：中国标准出版社，2009.

[6] 地铁场所照明用LED灯具技术规范CSA 010—2011[S].北京：CSA，2011.

[7] 庄金迅，刘原. 浅谈影响城市地铁站照明能耗的照明标准[J].照明工程学报，2011,22(5)：82-85.

Quality Evaluation Method for LED Lighting Renovation Project of Subway Stations in Guangzhou

ZHAO Haozhi, LIU Ju, WANG Shen, JIANG Chunxu

(ChinaCEPREILaboratory,Guangzhou510610，China)

In this paper,according to the standardsMeasurementMethodsforLighting,UrbanRailTransitLightingandTechnicalSpecificationforLEDLampsUsedforLightinginSubwayStation,a subway station in Guangzhou was evaluated on the LED lighting renovation project quality. In combination with the actual situation of the subway station, the illumination and uniformity, color and color rendering, glare and energy saving and other indicators were tested. A more detailed evaluation method for the quality of subway station lighting is summarized.

subway station; LED lighting; illumination; glare; energy saving

TP391.4

A

10.3969j.issn.1004-440X.2016.04.008