LED 道照明维护系数浅析 王书晓 平 100037) (中国

发稿时间:2019-10-05

LED 道照明维护系数浅析 王书晓 平 100037) (中国建建科学研究院、国度建建工程质量监视查验核心 摘 要:正在照明设想中,一个主要的工做就是确定照明维护系数,该数值应 分析考虑安拆、利用及维护成本等要素。近年来,跟着 LED 手艺日趋成熟,LED 照明产物正在道照明等范畴获得了普遍使用。然而因为 LED 取保守光源发光特征 的不同等要素,也导致 LED 照明产物使用中的维护系数确定存正在必然差别,本文 将切磋 LED 照明使用中的维护系数若何确定。 环节词:LED 照明产物 1 媒介 《城市道照明设想尺度》CJJ45-2006 所的照度尺度值均为功课面或参 考平面上的维持平均亮(照)度值。它是正在计入光源打算改换光阴通量的衰减以 及灯具因污染形成效率下降等要素(即维护系数)后设想计较时所采用的平均亮 度(照度)值。因而正在照明设想中,一个主要的工做就是确定照明维护系数,该 数值应分析考虑安拆、利用及维护成本等要素。 近年来,跟着 LED 手艺日趋成熟,LED 照明产物正在道照明等范畴获得了普遍 使用。然而因为 LED 取保守光源发光特征的不同等要素,也导致 LED 照明产物应 用中的维护系数确定存正在必然差别,本文将切磋 LED 照明使用中的维护系数若何 确定。 2 维护系数定义及计较方式 按照《建建照明术语尺度》JGJ/T 119-2008、 《IESNA 照明手册》 (第九版)及 《室外照明系统的维护》CIE154:2003,维护系数是指照明安拆正在利用必然周期 后,正在概况上的平均照度或平均亮度取该安拆正在不异前提下新拆时正在表 面上所获得的平均照度或平均亮度之比。影响维护系数取值的要素有光源光通量 维持率、光源率及灯具污染等,其计较方式为: MF ? LLMF ? LSF ? LMF (1) 道照明 维护系数 式中: MF —— 维护系数; LLMF —— 光源利用寿命竣事时的光通量维持系率,应按照出产企业产物数 据确定; LMF —— 灯具污染的维护系数,其取值取灯具擦拭周期相关,可按照查表 1 确定; LSF —— 光源利用寿命竣事时的失效率,该数值取光源功率、开关频次以及 电源附件等相关,但能够通过及时改换损坏光源消弭光源损坏对于维护系数的影 响。 表 1 灯具污染维护系数 灯具 防护品级 IP5X 污染分类 高污染 中污染 低污染 高污染 IP6X 中污染 低污染 维护周期(年) 1.0 0.89 0.90 0.92 0.91 0.92 0.93 1.5 0.87 0.88 0.91 0.90 0.91 0.92 2.0 0.84 0.86 0.90 0.88 0.89 0.91 2.5 0.80 0.84 0.89 0.85 0.88 0.90 3.0 0.76 0.82 0.88 0.83 0.87 0.90 注:摘自《室外照明系统的维护》CIE154:2003 按照《 “十二五”城市绿色照明规划纲要》的我国快速、从干道亮灯率 不该低于 98%,次干道及以下亮灯率不该低于 96%,因而正在我国当前道照明实践 中光源失效率能够取值为 0.98 或 0.96。 从式(1)可知,LED 照明产物使用于道照明中,影响其取保守光源维护系 数分歧的次要要素为光源光通量维持率,因而研究 LED 产物正在道照明使用中的 维护系数,其研究沉点次要为 LED 光源取保守光源光通量维持特征的不同。 3 光源光通量维特征对比 因光源光通量衰减的维护系数,按照光源现实利用寿命结束时来确定。因而 要研究 LED 取保守光源光通维持特征的不同,就要研究 LED 光源寿命的界定及光 通衰减纪律取高压钠灯等保守光源的不同。 3.1 光源寿命定义 光源的寿命是评价光源的 机能的一个主要目标。光源的 寿命有全寿命、平均额定寿命 和无效寿命之分,无效寿命是 按照光 源的 发光 机能 来定义 的,当光源所发出的光下降到 其初始值的 80%(或 70%)时, 它所曾经点燃的时间被定义为 它的无效寿命或经济寿命,光 源从点燃到不克不及工做的时间称 为光源的全寿命,而当有一半 图 1 灯的寿命定义 的光源已不克不及工做时的燃点时间则称为光源的平均额定寿命。 保守光源多采用平均额定寿命, 如按照国度尺度 《高压钠灯》 GB/T 13259-2005、 《金属卤化物灯(钠铊铟系列) 机能要求》GBT 24333-2009 ,高压钠灯、金 属卤化物灯寿命为光源的光通维持率达到本尺度要求并能继续燃点至 50%的光源 失效时的累计时间。 而由于 LED 光源正在一般利用中较少呈现俄然失效,而是跟着利用时间的增加 光通不竭衰减,因而当前国际上多采用无效寿命(70%)来进行评价。如《道照 明用 LED 灯 机能要求》 GB/T 24907-2010 应按 《通俗照明用 LED 模块测试方式》GB/T 24824-2009 尺度测试前提下 LED 道/地道照明产物连结一般燃点, 正在燃点过程中 光通维持率合适本手艺规范的要求,且光通维持率衰减到 70%时的累积燃点时间。 3.2 光源光通衰减纪律 1)保守光源 保守高强气体放电灯的正在点燃的过程中,光通输出会逐步降低。光源光通衰 减遭到多个要素影响,包罗光源功率、电极阑珊、溅射惹起的电弧管变黑、电弧 管内化学物质的均衡改变以及镇流器机能变化,而屡次的开关灯同样会加速光源 光通衰减。按照当前出产厂家相关数据显示,保守光源光通维持数据见表 2: 表 2 道照明典型光源光通维持系数表 光源类型 金属卤化物灯 高压钠灯 燃点时间(小时) 4000 0.89 0.95 8000 0.85 0.93 12000 0.81 0.93 16000 0.80 0.92 20000 0.91 当前保守光源光通量衰减的维护系数,按照光源现实利用寿命达到其平均寿 命 70%时来确定,则计较维护系数光阴源光通维持率取值可见表 3: 表 3 道照明典型光源光通维持率取值表 光源类型 高压钠灯 金属卤化物灯 平均寿命 25000 18000 利用寿命 17500 12600 光通维持率取值 0.92 0.81 2)LED 光源 美国于 2011 年发布了 IES TM21 (Projecting Long Term Lumen Maintenance of LED Light Sources )尺度,使用于 LED 封拆、LED 阵列、外接驱动节制的 LED 模块。该尺度了一种操纵 IES LM80 测试数据,以指数衰减为光通量衰减模子 推算 LED 光源光通维持率的方式,目前该方式曾经被普遍采用做为判断 LED 光通衰减的方式,按照该方式能够计较出 LED 产物分歧无效寿命正在各累积燃点时 间的光通维持率,见表 4。 表 4 燃点时间光通维持率 累积点燃时间 3000 6000 9000 12000 15000 17500 18000 20000 22500 25000 30000 35000 L70 寿命为 25000 小时 95.8% 91.8% 87.9% 84.3% 80.7% 77.9% 77.4% 74.1% 72.5% 70.0% — — L70 寿命为 35000 小时 97.0% 94.1% 91.2% 88.5% 85.8% 83.4% 83.2% 81.6% 77.9% 77.5% 73.7% 70.0% 因而,按照 LED 产物无效寿命(70%)判断则计较维护系数时,光源光通维持 率取值为 0.7;如但愿提高光源光通维持率取值,则需缩短灯具利用寿命,当缩短 为 0.7 倍的 LED 产物无效寿命(70%)时,光源光通维持率取值 0.78。 4 LED 取保守光源维护系数对比 按照前文所确定命值,能够计较得出 LED 光源取保守光源正在照明设想中的维 护系数见表 5: 表 5 LED 光源取保守光源正在照明设想中的维护系数对比表 维 周 护 期 高污染 0.80 0.79 0.78 中污染 0.81 0.80 0.79 低污染 0.82 0.81 0.80 高污染 0.71 0.70 0.68 中污染 0.72 0.71 0.69 低污染 0.72 0.72 0.71 高污染 0.61 0.60 0.59 中污染 0.62 0.61 0.60 低污染 0.62 0.62 0.61 高污染 0.68 0.67 0.66 中污染 0.69 0.68 0.67 低污染 0.70 0.69 0.68 高压钠灯 金卤灯(石英) LED 无效寿命 LED 利用寿命 (年) 1.0 1.5 2.0 注:1 灯具防护品级为 IP6X; 2 选择道品级为次干道,亮灯率为 96%。 由表 5 可知,正在保守照明节制体例的环境下,因为 LED 光源的光通维持率相 较于保守光源较低,因而正在照明设想时所取的照明维护系数相对较低,取值仅为 0.6 摆布。 目前英国道照明尺度 BS5489-1-2013 对 LED 道照明产物所的维 护系数即为 0.58 就是这个缘由。被选择 LED 光源时,为了其能耗不高于保守 光源则需 LED 光源光效不低于高压钠灯灯具系统能效的 130%,金属卤化物灯 灯具系统能效的 116%。 可是因为维护系数取值过低势必形成道照明系统初始安拆及运转成本大大 添加,使得其全寿命周期成本计较并不是最合理的。操纵 CIE150-2010 所给出的 经济手艺阐发的方式,做者按照所控制的数据进行了初步计较阐发,发觉以当前 的出产程度取 LED 无效寿命并不是最经济合算,而当利用寿命为 0.7 倍的 LED 产 品无效寿命(70%)时其经济相对较为合理,此时维护系数取值为 0.68。 5 研究瞻望 LED 做为一种新光源,有其本身的特点,出格是因为其产物尚未成熟,正在照明 使用中也存正在一系列的问题。为了更好地指导 LED 道照明的科学成长,充实发 挥其本身劣势,正在为人平易近创制一个平安、舒服的出行的根本上,无效削减照 明能耗、降低城市照明维护成本,开展以下方面工做: 1) 进一步研究 LED 道照明经济手艺阐发方式 ; 2) 研究灯具污染折减评价方式 ; 3) 研究基于分歧温度的 LED 灯具光源衰减评价方式 ; 4) 充实阐扬 LED 易于调光的特征,采用智能节制、恒照度节制等方式降低由 于较低维护系数所带来的运转能耗 ; 5) 进一步成长 LED 手艺,提高 LED 产物效率和不变性 。 做者简介:王书晓,男,硕士。正在中国建建科学研究院、国度建建工程质量监视查验核心从 事境的研究、尺度制定及检测等工做。目前正正在担任国度发改委/结合国开辟打算署/全 球基金《半导体照明产物使用示范工程检测》以及《制定照明工程节能检测及评价 尺度》等项目。先后掌管完成了“基于数码相机的图像亮度丈量手艺研究”等院科研课题三 项,并做为次要研究人员参取完成多项国度“十一五”科技支持打算(子)课题、 “863”课 题。颁发论文近 30 篇,获得专利两项。现担任中国照明学会理事,国际照明委员会(CIE) 第五分部中国代表等多个社会职务。 邮箱地址:。

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