深度分析LED路灯的检测技术、标准与发展前景

    在低碳节能的口号下，LED照明已经轰轰烈烈地展开，而受政府“十城万盏”政策的强力引导，LED路灯产业的发展尤为迅猛。iSuppli的数据表明，国内LED照明厂商中，有50%以上的厂商专注于LED路灯照明。“‘十城万盏’项目至今虽然装了100万盏路灯不到，但是却有上千家厂商在做这个项目。”清华大学深圳研究生院半导体照明实验室副主任钱可元指出。可见政府政策给予了厂商极大的信心。不过发展到现在，LED路灯的检测结果始终不理想。在分析光效、光衰、配光、色温等技术问题时，检测方法中存在的漏洞也逐渐暴露出来。如果检测的手段不科学，LED照明这个朝阳产业将可能受到极大的牵绊。

    LED路灯问题表象分析

    “在发展LED照明技术的队伍里面，中国很特殊，因为中国是把LED路灯产品作为该产业的切入点。事实上，LED路灯是LED照明中最难设计的产品，所以会遇到很多问题，阻碍LED照明的进一步发展。”钱可元表示。目前LED路灯的检测数据表明该产品的可靠性、光源寿命、光衰等均不达标。2009年深圳对27款LED路灯进行了全面检查，其检测结果显示，LED路灯的平均光效和能耗仅相当于150W钠光灯的水平，这一结果无疑给LED路灯产业带来了很大的负面影响。不过，钱可元认为通过对这次检测结果的分析，也暴露出了很多检测方法及标准本身的毛病，这些毛病值得深思。“如果检测的标准和方法本身就不合理的话，将会对这个产业产生错误的引导。”他指出。

    “2009年对深圳的几十家LED路灯生产厂商的产品做实测，意义本是重大的。深圳目前是一个LED应用边缘化的城市，研发和生产LED产品的速度很快，封装也很有特色，产业积聚性也很强，但是应用规模却远小于其他城市。

    这次LED路灯全面检测本来有望推动LED路灯在深圳的发展，然而实测结果一出来，让人感觉全军覆没了。”钱可元坦言。不过通过对产品进行技术性的分析，专家们认为结果并不像预期那么糟糕，而测试方法和标准却暴露出很多弊病。

    2009年对深圳LED路灯进行检测的时间跨度为113天，由春天开始，夏天结束。被测的LED路灯在道路上实际运行1,200个小时。测试结果显示户外测试的平均光衰为14.1%，室内的则为5.3%。“如果LED路灯产品的密封性做得很好的话，室内和室外的光衰应该是差不多的，除非是产品坏了。唯一不同的是室内恒温，室外温度在变化。”钱可元指出了测试中的这个关键点。

    通过对测试结果分析，钱可元总结出了六点影响测试结果的关键因素，其中很多因素都和温度有关。

    这些因素包括：

    1. 温度对LED芯片光通量的影响。该影响较大，约为0.02~0.03%/℃。

    2. 温度对驱动电路输出电流的影响。该影响不太大，约为0.01%/℃。

    3. 此次检测由春天开始，到夏天结束，温度跨度约为20℃。温度跨度大很不利于最终结果的读取，尤其是第一次测试光衰是在凉爽的春天，最后一次测试光衰是在炎热的夏天。

    4. 测试设备的精准度。测试用光电探头的精度包括了光谱匹配误差、温度系数等参数。此次测试光谱匹配度还不错，但是探头的温度系数影响不容忽略。目前标准级的探头温度系数不小于0.2%，因此在时间跨度为2,000小时的测试期间、环境温度变化为20℃的条件下，探头就会产生4%的光通量测试误差。

    5. 杂散光的影响。杂散光包括道路上车辆的光照、相邻路灯的光辐射、路边其他光源的干扰、路灯光源在其他物体上反射光的干扰，测试时应该屏蔽掉杂散光的影响。深圳这一次LED路灯测试对杂散光的处理很注意。

    6. 环境污染的影响。表面的污染会对测试结果造成很大的影响，误差量级可达到7~8%，尤其是有一些出光面兼做二次光学透镜表面的产品，具有凹凸结构，容易藏污纳垢且不便于清理，这会严重影响光通量并进一步影响光型分布。

    综合以上因素，所有的误差总和基本大于10%，因此他认为LED路灯测试方法和标准本身还有许多需要完善的地方。

    “要准确地测试到路灯的光衰与寿命，首先要排除各种影响。

    具体做法包括：

    1. 测量精度应至少优于1%，需选用更高标准的测试仪器；

    2. 温度的影响必须进行控制或给予补偿，测试时间跨度内环境温度的变化最好小于5℃；

    3. 光的采集须避开各类杂散光的干扰；

    4. 必须考虑灯具表面污染对测试的严重影响。如果路灯是夏天装上去，冬天来测光衰，效果会好一些。

    总之，测试时应该通过以上考量正确测得光衰，不要把好东西错误地枪毙掉。”钱可元进一步指出。

    亟需制定合理的LED路灯评测标准

    对于钱可元指出的测试环节存在的问题，产业已经达成了共识。国家发改委、科技部等六个部门联合制定的《半导体照明节能产业发展意见》中指出，目前半导体照明发展存在检测设备、检测方法和标准制定工作不能适应产业快速发展要求的弊端，半导体照明产品的标准与检测体系建设亟待完善。由于权威检测平台尚未建立，无法对现有半导体照明产品进行质量评价或认证。

    在制定LED路灯的标准与检测体系前，需要全面了解影响路灯寿命的因素。钱可元认为这些因素主要包括：路灯各个模块本身的寿命、结构件在全天候气候下能不能达到路灯的要求，以及驱动模块的性能等。其他影响路灯寿命的因素还包括：芯片本身的寿命、封装带来的影响、驱动元件质量、电路结构等。

     此外，还需要考虑影响路灯可靠性评测的四个因素，包括测试标准、测试设备、测试环境和测试方法。就测试标准而言，目前政府、企业都在争相地制定一些标准。比如广东省、江西省、山东省、江苏省、四川省及深圳市等都有各自的标准出台。

    “广东省LED路灯标准就规定了一些详细的检测方法，但也引来了很多争议，比如究竟是检查2,000小时还是5,000小时？由于LED路灯是新的事物，很多内容都在摸索阶段，所以争议在所难免。”钱可元举例说，“但是制定标准不是企业的目标，而应该是政府或者相关机构的职责，企业应该多研究技术问题。”

    在制定标准的过程中，钱可元强调，由于标准最重要的一点是大家都能共同遵守，因此在制定时还需要考虑三个问题：

    第一，地方标准有多少公信力、是否能大范围使用、适用多长时间。

    第二，出台标准的时效性。因为LED是一个正在发展的技术，光通量等参数的规定要根据技术的发展来判断。“以前规定LED照明设备要达到65lm/W，这个参数放到现在显然不合适。”他指出。

    第三，要从长远规划着手来制定标准。

    LED路灯未来发展方向的思考

    除了标准和设备等的欠缺外，《半导体照明节能产业发展意见》还指出，由于一些地方政府不顾经济效益对道路照明进行盲目改造，过度投入景观照明，导致产业无序竞争，产品质量良莠不齐，资源浪费严重，影响消费者信心，不利于产业健康发展。

    在这一点上，深圳市灯光环境管理中心规划设计室主任吴春海也指出，通过对北方一些试点城市的调研，发现部分次干道、支路现存钠灯非常残旧，适合LED路灯改造，但该改的不该，主干道反而全换了LED路灯，而且情况很普遍。他表示，在现有的技术下，LED路灯在双向6车道或以下的道路上应用已经较为成熟。而且在较窄道路上应用时，通过合理的设计，节电率可达50%以上。“但是目前产品存在的最主要问题还是质量。LED路灯技术已经越来越成熟、应用也越来越广，但阻力却越来越大。半导体照明因节能效果明显而推广、因照明质量不佳而停止。只有在一定的照明产品质量保证下，谈节能才有意义。” 吴春海强调。

    对于LED路灯未来的发展，上海市路灯管理中心主任谢俊彦从LED路灯维护性的角度出发，指出目前LED道路灯具存在没有系列化、没有细化标准、厂与厂之间的产品不能替代，甚至同一厂家的产品也无法互换的弊端。这些弊端造成运行维护工作不便，现场无法检修。除此之外，由于LED路灯产品更新换代过快，还导致了产品没有连续性。

    “如果要在路灯工程上大规模应用，势必造成维护困难和器材的浪费。”因此，他强调厂商的道路灯具配件应该通用或者相对统一，并留有升级的余地。同时灯具行业管理部门应积极收集LED路灯实际应用情况反馈，比较各种解决方案，分阶段做出相应改进或更新要求，待技术成熟时即形成统一标准。“对一些缺乏互换性、现场维修难度大的LED道路灯具，要注意限制目前的使用范围。” 谢俊彦表示。