高架路护栏上安装的LED灯的抗振性能

李明 黄秀玲 刘廷章

(上海大学机自学院，上海 200072)

1 引言

随着城市建设的迅速发展，LED护栏灯作为新一代的照明光源，凭借其颜色丰富、寿命长、功耗小、耐冲击、形式灵活等优异特性，已成为照明产品中的一只奇葩，在近几年发展迅猛［1］。但是护栏灯大多应用环境恶劣，与传统的照明产品有着较大的差异，目前，针对LED及LED护栏灯振动测试方法尚未统一标准，测量具有一定难度。本文对将用于上海延安高架路的LED护栏灯具本身及灯具整体包装的振动特性进行了相关研究，介绍了如何获取高架护栏的振动加速度、如何进行振动特性测试，为相关标准的出台提供参考。

2 整体方案设计思路

整体方案设计思路如图1所示。

本文根据LED高架路护栏灯的具体使用情况，分析了应用环境，根据路面支撑、路面特性、车流、车载等情况选择典型路况，并进行路谱信息的获取;在进行路谱信息获取过程中重点关注测试地点的选择和测点的布置，以保证所获数据的准确可靠性和典型代表性;测点位置的选取需考虑加速度传感器的固定方向及位置，从而进一步为灯具振动特性实验的顺利进行奠定条件量化基础，以便准确给出典型路况下护栏灯可能经历的最大加速度值;参考其他产品的振动标准给出LED护栏灯振动测试方法，此处要注意产品在振动设备上的安装，从而获取相关数据，通过分析判定，确定灯具的使用可靠性。

图1 方案设计流程示意图

最终给出LED高架路护栏灯振动特性测试方法和测试规范。

以上述设计方案为基础，对LED护栏灯的灯具本身及灯具的整体包装进行了相关振动试验。

3 应用地点振动特性的获取

3.1 测试地点概况

本研究中的LED护栏灯用于上海市延安高架路，根据实际应用要求，选择了具有典型路况的地点进行了路况的测试，测试点位置如图2所示，该路段车流量较大，以小轿车和大客车为主，车速达高架路最高限速 (80km/h)。

图2 上海市内高架路面振动情况测试点选择示意

3.2 测点布置和测试仪器

测点位置的选择和加速度传感器的安装方式对实际路谱图的获取具有重要影响，必须进行综合考虑，如考虑传感器安装在护栏上的位置、安装方向、数据采集时间等。本研究通过振动分析仪得到车流高峰时护栏的频谱图，然后根据振动测试所需转换得到所需的振动加速度，从而确定振动台的振动频率。

测点布置如图3所示，测试内容为高架横截面上水平和竖直向加速度，测量采集时间为30min，且在交通高峰期进行采集。

图3 测点布置图

观测仪器采用丹麦BK公司生产的BK 3560振动分析仪和BK2626电荷放大器。

3.3 测试结果

测试结果为当小轿车通过时，振动最大加速度平均值为1.5m/s2，大客车的最大加速度平均值为7.5m/s2。

4 振动特性

对于高架路护栏灯来说，实际安装环境的振动情况较大程度上决定着灯具的实际使用寿命，因此灯具寿命与其所受的路况振动情况有很大关系，必须进行振动测试才能了解其有关性能。而目前LED灯具的振动测试往往是根据行业经验，缺乏统一标准。比如有企业利用简单的振动仪，仅仅通过调节振动仪的转速，给定某一振幅测试LED灯具的振动［2］。这种方法不具行业普遍适用性，因此这方面的研究亟待开展。本文参考包装行业振动国际标准进行了相关的试验研究。

4.1 LED电源及灯具的抗振特性

测试仪器:美国LAB公司的定频振动试验台，丹麦BK公司的BK 3560振动分析仪和BK2626电荷放大器。

测试方法:环境温度为10℃，湿度为30%。根据高架路振动测试获取的加速度值进行更安全的测试试验，按照小轿车振动强度的约2倍，大客车振动强度的约1.5倍，参考ISTA 1A标准模拟高架路环境振动进行试验，此试验标准的选择是参考国际安全运输协会对产品进行运输包装的测试而制定的标准。测试中包括了LED灯具的电源系统，即将24V60WLED防水恒压电源与LED护栏管正常连接，一起安装在振动台上，用振动仪监测振动信号，记录振动波形，如图4所示。一次振动循环模拟一次车经过的振动，结果如表1所示。

图4 LED电源及灯具抗振试验装置

表1 LED电源及灯具抗振试验结果

试验结果表明，此高架路LED灯具具有一定的抗震特性，耐冲击强度好，适合用于高架护栏灯。

4.2 LED灯具整体包装的抗振特

测试仪器:美国LAB公司的定频振动试验台，丹麦BK公司的BK 3560振动分析仪和BK2626电荷放大器。

测试方法:环境温度为23℃，湿度为30%。根据高架路振动测试获取的加速度值进行更安全的测试试验，按照小轿车振动强度的约2倍，大客车振动强度的约1.5倍，参考ISTA 1A标准模拟高架环境振动进行试验。将四个LED灯按照出厂包装，固定在振动台上，用振动仪监测振动信号，记录振动波形，如图5所示。一次振动循环模拟一次车经过的振动，结果如表2所示，

图5 LED灯具包装的试验装置

表2 LED灯具包装的抗振试验结果

试验结果表明，原厂灯具包装需进行改进，否则，当冲击加速度大于9.8 m·s－2时，纸盒内的灯具相互撞击，影响寿命。

综上，LED高架路护栏灯的安全使用，振动特性的获取是一个不可缺少的流程，同时试验过程不能仅仅局限于灯具本身的振动情况，灯具整体包装的运输振动特性也不可忽略。

［1］郭起宏，高京泉，贺孝田．LED道路照明若干技术瓶颈问题探讨．照明工程学报，2010，21(1):64～68．

［2］LED灯具测试方法．http://www．zhaoming．com/index．php?do=article_info_show＆id=478＆site=4＆cate=6．