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台湾交通信号灯标准之建议说明
时间:2011-10-23 23:25:19

         LED交通信号灯

        省电省维修的产品开发是每个产品提高功能层次的必要条件,而在自产能源大量不足的台湾,能源的节约及减少维修工时更成了必须的课题。节约能源的领域非常广泛,交通信号灯具的使用在现代社会中可说是与人生活习习相关,因此,现在就从这个小地方先行改善做起。

        一、现状

        台湾目前所使用的交通信号灯具并没有一致的国家标准,更甭提新式的LED信号灯具。除了少数有使用LED的例子外,并未大量使用,所知目前车行号志除了基隆市与新竹县市在更新使用外,尚有台北市的行人号志,此外其它地区并没有大量开始,但以台湾厂家在LED发光产品生产技术的神速进步,且投入的应用厂家非常多,相信在几年内台湾的交通信号灯具由传统的白炽灯灯泡,全面改为LED光源的可能性很快就可以实现。

        但为了避免在大量使用前,因个别厂家的规格不一造成使用规格上混乱,而使得以后的维修更为困难,目前应该尽速订定一个可以被认可的国家标准,使得所有厂家能在一个一致的基准上来制造交通信号灯,并达到适用检测质量,以免造成使用效果不良以及维修混乱的情形,使得所有投资无法达到应有的效益。因此以下将说明交通信号灯具的形成标准及规格,希望能有更多的专家及同好来讨论并补正。 

        二、推荐标准

        在讨论交通信号灯具标准规格之前,首先应说明的是目前在国外是以订定传统白炽灯色光源的信号灯规格,再加上LED的规格,所以在灯色及亮度标准的检测上是一致的。在进入主题前,这是首先必须加以说明清楚的。

        1. 交通信号灯具的光色温定义

        本定义是以国际照明协会(C.I.E)的光色温表中的区域加以分区定义,其分配区域如图A及图B,分别为白光、红光、黄光及绿光的可接受区域之坐标区域.

led交通信号灯色温图1

A 信号灯之光色区域依C.I.E 1931 CHROMATICITY DIAGRAM

交通信号灯色温2

   图B 信号灯之光色区域依C.I.E 1931 CHROMATICITY DIAGRAM    
而表C则为各白、红、黄、绿光区之确实坐标范围数据。 
 

信号灯色 光色图坐标区
X Y
红色光 0.665 0.335
0.665 0.335
0.700 0.290
0.710 0.290
黄色光 0.560 0.440
0.546 0.426
0.612 0.382
0.618 0.382
绿色光 0.009 0.720
0.321 0.493
0.228 0.351
0.028 0.385
白色光 0.285 0.332
0.453 0.440
0.500 0.440
0.500 0.382
0.440 0.382
0.285 0.264 
 
             






















       表C 交通信号灯光色之坐标范围 
 
 所以交通信号灯之光色必需落在上表的光色定义范围内方可接受。 

2. 交通信号灯具之光强度要求 

(1)灯罩及灯具应处理至无反射(最低程度)。
(2)交通信号灯具的天空背景亮度是以10,000cd/㎡为最高设定值,检测是以距离100公尺或240公尺外(视不同类别灯具),以驾驶人视觉高度(距离地面1.5公尺)来测试,而测试的中心轴线是以每个灯号向下20°内的光强度(并包含左右20°内)来检测,而数值以表D及表E为准。 

 
灯具中心轴线向下角度 最小光强度cd为单位
灯具中心向左右之角度
0 0 5 7.5 10 15 20 25
3 200 200 - 100 - 25 -
5 200 - 100 - - - -
7.5 100 - - - - - -
10 - - - - 25 - -
15 25 - - - - - -
20 - - - - - - 15
  15 - - - - -
          












       表D 一般型交通信号灯100公尺外测试值 

※以上数值规定限于红灯及绿灯,最高光强度不得超过1,000cd。而没有定义黄光强度原因,在于黄灯显示信号时间通常间隔较短,所以没有对最大光强度作出定义。 
 
灯具中心轴线向下角度 最小光强度cd为单位
灯具中心向左右之角度
0 0 2.5 5 7.5 10 15 20 25
1.5 600 600 200 - 100 - 25 -
3 600 - - - - - - -
5 200 - - 100 - - - -
7.5 100 - - - - - - -
10 - - - - - 25 - -
15 25 - - - - - - -
20 - - - - - - - 15
  15 - - - - - -
        












         表E 强度型交通信号灯240公尺外测试值

※以上数值规定限于红灯及绿灯,最高光强度不得超过1,000cd。而没有定义黄光强度原因,在于黄灯显示信号时间通常间隔较短,所以没有对最大光强度作出定义。

以上是以澳洲国家标准之交通信号灯具标准规格,仅供讨论参考。

三、led交通信号灯具规格
  1. 光色需依国际照明协会(C.I.E)1931 CHROMITICITY DIAGRAM(图A.B)之光色要求指定范围内。(在正常额定电压内其光色变动)
  2. 电压运行要件为当电压下降20%时,需保持可接受亮度,因白炽灯色之电压下降20%时,其亮度约为50%。
  3. 定义电压在100V-130V间,频率为48HZ-62HZ。
  4. 点灯100ms时,亮度要有正常亮度之80%,断电100ms时(依地区电压而定),亮度需少于正常亮度之20%。
  5. 电压过低时可自动切断灯具之供电(如电压下降至正常电压25%以下时)。
  6. 电流波型
    电流波型必需是平滑的,即电流之振荡及变动是在可接受之范围内,亦即每半周波之电流值在2ms内不能有突变,而每ms之变化量应低于峰值之20%。
  7. 其它电源异常之保护。
  8. 信号灯之故障是以LED在每只灯号内30%以上不亮为定义。
  9. 当LED发生故障时,灯具具备有自动断电设备,以免发生危险。
  10. 通常状况下所有组件应该以20年为预期使用寿命。
  11. 瞬时测试(TRANSIENT IMMUNITY)︰按IEC 1,000-4-5的规定,以1,000V 1.2/50ms电压冲击试验。
  12. 失真测试(DISTORTION IMMUNITY):当在25V电压工作下,因100-2,000HZ之高频正弦波迭加在工作电压上时,信号灯能正常工作,且并没有其它不良的闪烁变动。
  13. 工作温度在正常日照下(1,000W/平方公尺),信号灯能在-20℃至50℃之周温下连续正常工作。在周温70℃时被动组件的散热量不超过制造厂额定值的50%;在周温70℃时所有半导体组件的最大散热量不超过制造厂额定值的70%。

使用寿命
由于老化,过热及紫外线幅射,LED灯的亮度易于下降。因此设计应按以下原则︰
a.内部发热量应保持最小,如果必要,应提供通风设备,以限制因曝晒所引起的温度过高。
b. 当灯具内周温达到70℃以上时,应控制通过每个LED的电流,防止超过LED的最高容许温度。
c. 如有必要时应加装抗紫外线的过滤设备,以避免太阳光造成LED的损坏。

        以上是为LED部份之大体规范要求,总之对于交通信号灯具除了以上的功能测试要求外,尚有尺寸、灯号图型、结构、电气安全及遮光罩等其它各方面之规范要求,此部份由于各地使用之规范不同,以致无法一一陈叙比较。

        但由于一个完整国家标准之形成是必需完备的定时加以补足,并条文化,这些部份当待国内各位先进共同努力加以讨论订定,使我国有一份可比拟先进国家之交通信号灯具国家标准,特别是今天全球已逐步进入智能型交通运输系统的时代,我国绝不能在系统上最显见的一环─交通信号灯的部份落于人后。

四、效益

        由于传统白炽灯的交通信号灯具每只灯泡为116W或165W,而LED每只灯具为15W-23W之电力功率消耗,其中每灯泡的差异电力约为100W,以今天全台湾约有15,000个路口,每个路口最少有四只信号灯具计算,总耗电之节省电量如下︰
100W×4只×24小时×365天×15,000处=52,560,000KW/小时
如以每度电力2.5元来算
2.5元×52,560,000度=131,400,000元
即每一年的电费就可以节省一亿参仟万元以上。

        LED信号灯约可使用20年,而一般的交通信号灯用的白炽灯泡寿命约为8,000小时,平均约一年要换一个灯泡。每年换装灯泡的工资超过2亿元以上,若20年后再维修,全部工资约40亿元以上(不含通货膨涨),因此虽然LED信号灯目前较贵,但以长期的投资效益来看,相信选择LED信号灯还是值得的。
  
        在此希望能以个人的浅见,能对未来能源效益之节约有所帮助,并提供大家一个交通信号灯具思考的检验模式。
 

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