高架路護(hù)欄上安裝的LED燈的抗振性能

李明 黃秀玲 劉廷章

(上海大學(xué)機(jī)自學(xué)院，上海 200072)

1 引言

隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，LED護(hù)欄燈作為新一代的照明光源，憑借其顏色豐富、壽命長(zhǎng)、功耗小、耐沖擊、形式靈活等優(yōu)異特性，已成為照明產(chǎn)品中的一只奇葩，在近幾年發(fā)展迅猛［1］。但是護(hù)欄燈大多應(yīng)用環(huán)境惡劣，與傳統(tǒng)的照明產(chǎn)品有著較大的差異，目前，針對(duì)LED及LED護(hù)欄燈振動(dòng)測(cè)試方法尚未統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量具有一定難度。本文對(duì)將用于上海延安高架路的LED護(hù)欄燈具本身及燈具整體包裝的振動(dòng)特性進(jìn)行了相關(guān)研究，介紹了如何獲取高架護(hù)欄的振動(dòng)加速度、如何進(jìn)行振動(dòng)特性測(cè)試，為相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)提供參考。

2 整體方案設(shè)計(jì)思路

整體方案設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

本文根據(jù)LED高架路護(hù)欄燈的具體使用情況，分析了應(yīng)用環(huán)境，根據(jù)路面支撐、路面特性、車(chē)流、車(chē)載等情況選擇典型路況，并進(jìn)行路譜信息的獲取;在進(jìn)行路譜信息獲取過(guò)程中重點(diǎn)關(guān)注測(cè)試地點(diǎn)的選擇和測(cè)點(diǎn)的布置，以保證所獲數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠性和典型代表性;測(cè)點(diǎn)位置的選取需考慮加速度傳感器的固定方向及位置，從而進(jìn)一步為燈具振動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行奠定條件量化基礎(chǔ)，以便準(zhǔn)確給出典型路況下護(hù)欄燈可能經(jīng)歷的最大加速度值;參考其他產(chǎn)品的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)給出LED護(hù)欄燈振動(dòng)測(cè)試方法，此處要注意產(chǎn)品在振動(dòng)設(shè)備上的安裝，從而獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)分析判定，確定燈具的使用可靠性。

圖1 方案設(shè)計(jì)流程示意圖

最終給出LED高架路護(hù)欄燈振動(dòng)特性測(cè)試方法和測(cè)試規(guī)范。

以上述設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ)，對(duì)LED護(hù)欄燈的燈具本身及燈具的整體包裝進(jìn)行了相關(guān)振動(dòng)試驗(yàn)。

3 應(yīng)用地點(diǎn)振動(dòng)特性的獲取

3.1 測(cè)試地點(diǎn)概況

本研究中的LED護(hù)欄燈用于上海市延安高架路，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用要求，選擇了具有典型路況的地點(diǎn)進(jìn)行了路況的測(cè)試，測(cè)試點(diǎn)位置如圖2所示，該路段車(chē)流量較大，以小轎車(chē)和大客車(chē)為主，車(chē)速達(dá)高架路最高限速 (80km/h)。

圖2 上海市內(nèi)高架路面振動(dòng)情況測(cè)試點(diǎn)選擇示意

3.2 測(cè)點(diǎn)布置和測(cè)試儀器

測(cè)點(diǎn)位置的選擇和加速度傳感器的安裝方式對(duì)實(shí)際路譜圖的獲取具有重要影響，必須進(jìn)行綜合考慮，如考慮傳感器安裝在護(hù)欄上的位置、安裝方向、數(shù)據(jù)采集時(shí)間等。本研究通過(guò)振動(dòng)分析儀得到車(chē)流高峰時(shí)護(hù)欄的頻譜圖，然后根據(jù)振動(dòng)測(cè)試所需轉(zhuǎn)換得到所需的振動(dòng)加速度，從而確定振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)頻率。

測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示，測(cè)試內(nèi)容為高架橫截面上水平和豎直向加速度，測(cè)量采集時(shí)間為30min，且在交通高峰期進(jìn)行采集。

圖3 測(cè)點(diǎn)布置圖

觀測(cè)儀器采用丹麥BK公司生產(chǎn)的BK 3560振動(dòng)分析儀和BK2626電荷放大器。

3.3 測(cè)試結(jié)果

測(cè)試結(jié)果為當(dāng)小轎車(chē)通過(guò)時(shí)，振動(dòng)最大加速度平均值為1.5m/s2，大客車(chē)的最大加速度平均值為7.5m/s2。

4 振動(dòng)特性

對(duì)于高架路護(hù)欄燈來(lái)說(shuō)，實(shí)際安裝環(huán)境的振動(dòng)情況較大程度上決定著燈具的實(shí)際使用壽命，因此燈具壽命與其所受的路況振動(dòng)情況有很大關(guān)系，必須進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試才能了解其有關(guān)性能。而目前LED燈具的振動(dòng)測(cè)試往往是根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。比如有企業(yè)利用簡(jiǎn)單的振動(dòng)儀，僅僅通過(guò)調(diào)節(jié)振動(dòng)儀的轉(zhuǎn)速，給定某一振幅測(cè)試LED燈具的振動(dòng)［2］。這種方法不具行業(yè)普遍適用性，因此這方面的研究亟待開(kāi)展。本文參考包裝行業(yè)振動(dòng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)研究。

4.1 LED電源及燈具的抗振特性

測(cè)試儀器:美國(guó)LAB公司的定頻振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，丹麥BK公司的BK 3560振動(dòng)分析儀和BK2626電荷放大器。

測(cè)試方法:環(huán)境溫度為10℃，濕度為30%。根據(jù)高架路振動(dòng)測(cè)試獲取的加速度值進(jìn)行更安全的測(cè)試試驗(yàn)，按照小轎車(chē)振動(dòng)強(qiáng)度的約2倍，大客車(chē)振動(dòng)強(qiáng)度的約1.5倍，參考ISTA 1A標(biāo)準(zhǔn)模擬高架路環(huán)境振動(dòng)進(jìn)行試驗(yàn)，此試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的選擇是參考國(guó)際安全運(yùn)輸協(xié)會(huì)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行運(yùn)輸包裝的測(cè)試而制定的標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試中包括了LED燈具的電源系統(tǒng)，即將24V60WLED防水恒壓電源與LED護(hù)欄管正常連接，一起安裝在振動(dòng)臺(tái)上，用振動(dòng)儀監(jiān)測(cè)振動(dòng)信號(hào)，記錄振動(dòng)波形，如圖4所示。一次振動(dòng)循環(huán)模擬一次車(chē)經(jīng)過(guò)的振動(dòng)，結(jié)果如表1所示。

圖4 LED電源及燈具抗振試驗(yàn)裝置

表1 LED電源及燈具抗振試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，此高架路LED燈具具有一定的抗震特性，耐沖擊強(qiáng)度好，適合用于高架護(hù)欄燈。

4.2 LED燈具整體包裝的抗振特

測(cè)試儀器:美國(guó)LAB公司的定頻振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，丹麥BK公司的BK 3560振動(dòng)分析儀和BK2626電荷放大器。

測(cè)試方法:環(huán)境溫度為23℃，濕度為30%。根據(jù)高架路振動(dòng)測(cè)試獲取的加速度值進(jìn)行更安全的測(cè)試試驗(yàn)，按照小轎車(chē)振動(dòng)強(qiáng)度的約2倍，大客車(chē)振動(dòng)強(qiáng)度的約1.5倍，參考ISTA 1A標(biāo)準(zhǔn)模擬高架環(huán)境振動(dòng)進(jìn)行試驗(yàn)。將四個(gè)LED燈按照出廠包裝，固定在振動(dòng)臺(tái)上，用振動(dòng)儀監(jiān)測(cè)振動(dòng)信號(hào)，記錄振動(dòng)波形，如圖5所示。一次振動(dòng)循環(huán)模擬一次車(chē)經(jīng)過(guò)的振動(dòng)，結(jié)果如表2所示，

圖5 LED燈具包裝的試驗(yàn)裝置

表2 LED燈具包裝的抗振試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，原廠燈具包裝需進(jìn)行改進(jìn)，否則，當(dāng)沖擊加速度大于9.8 m·s－2時(shí)，紙盒內(nèi)的燈具相互撞擊，影響壽命。

綜上，LED高架路護(hù)欄燈的安全使用，振動(dòng)特性的獲取是一個(gè)不可缺少的流程，同時(shí)試驗(yàn)過(guò)程不能僅僅局限于燈具本身的振動(dòng)情況，燈具整體包裝的運(yùn)輸振動(dòng)特性也不可忽略。

［1］郭起宏，高京泉，賀孝田．LED道路照明若干技術(shù)瓶頸問(wèn)題探討．照明工程學(xué)報(bào)，2010，21(1):64～68．

［2］LED燈具測(cè)試方法．http://www．zhaoming．com/index．php?do=article_info_show＆id=478＆site=4＆cate=6．