半導體發光二極管(LED)作為一種新型光源[1]，與傳統光源相比具有很多優點，例如體積小、重量輕、節省空間、光譜范圍廣、易于設計、能耗低等，而且可靠性好、壽命長，有著廣闊的發展前景[2]。隨著國家城市建設進程的加快和節能減排戰略的落實，LED路燈產品在實際中的應用也會越來越廣泛。

由于路燈鋪設在室外，具有環境變化大、供電時間集中、測試環境危險和實施測試方案困難等很多特殊性，因此大型的實驗室檢測設備不易甚至無法在現場執行實地測量任務[3]。而路燈的質量及其穩定性又直接關系到交通運輸的順暢和人民生命財產的安全，因此有必要選擇合適的設備和科學高效的方法對LED路燈進行現場試。本文分析了兩種傳統的道路照明照度測量方法，結合其優缺點并根據LED的特性提出了一種改進的道路照明照度現場測試方法，編寫了相關的計算處理程序，大大提高測量工作效率，保證測量工作質量。

1　照度參數和測量方法

道路照明的功能是為司機和行人提供良好的視覺條件，它直接關系到道路行駛安全。而道路照明測量方法則是評價道路照明功能的主要手段，它主要依靠測量和計算所得的參數對道路照明功能進行評價。其中平均照度是LED路燈現場測試與評價的首要參數。平均照度是各個測量點的照度的平均值，它表征了道路表面被照明的程度[4]。如果道路的平均照度值過小，則表明燈具照射的效果不達標或照射程度不夠均勻。照度均勻度的計算方法是所有測量點中的最小照度與平均照度的比值，是衡量所測燈具照射均勻程度的重要參數;如果這個均勻度的值過小，在路面上就會出現“斑馬線”或“斑點”，會嚴重影響到司機和行人的視覺效果。平均照度不僅是評價LED路燈是否能夠保證照明質量的一個主要數據，而且還是計算環境比、照度均勻度、照度維護系數、照明功率密度和應用光效等相關參數的重要數據。這些參數是評價道路照明的重要依據和主要組成部分，同時也是評價路燈的主體和最重要依據。

根據測量點的選擇方式的不同，傳統的道路照明照度測量的布點方法主要有四點法和中心法兩種[5]。

1.1　四點法

四點法是把選定的同一側兩燈桿間的測量路段分成若干個大小相等的矩形網格，把測量點設置在每個矩形網格的四角，如圖1所示。

式中，E″av為平均照度值;E″0、E″1、E″2所代表的測量點與四點法相同

由于路面上各個測量點的照度測量值差異很大，因此既考慮到測量數值的特殊性，又考慮到計算的整體性[8]，采用了式(3)所示的平均算法，將測量區域歸如下分類：位于燈桿正下方的4個位置、兩燈桿間道路中心的若干位置、除第一類和第二類之外的道路邊緣的若干位置。根據3個類型測量點的數量和司機的使用頻率，分別將其乘以系數1、2、3，并且也考慮到布點區域網格的數量(M 和N)，改進的布點及計算方法所計算的平均照度值更加精確。

綜上所述，在測試區域相同的條件下，傳統的測量方法需要測量25個點(如圖1、2所示)，而改進的測試方法法只需測量16個點。相比之下，測量時間節省1/5，而且有效地避免了傳統測試方法中機動車道測量點與人行道測量點相重合的問題，并且計算的平均照度值更加精確。

2.2　參數計算程序

為了簡化現場測試評價的步驟，進一步提高工作效率，本方案中的參數計算部分可以根據改進的測試和計算方法使用計算機程序完成相關參數的計算[9]。應用LabVIEW 軟件編寫了一個計算機計算程序，在輸入各個測量點相應的照度測量值之后，首先自動計算出道路的平均照度、人行道的平均照度和照度縱向均勻度，再計算出照度均勻度、照度維護系數、照度功率密度、應用光效和環境比的數值結果，結果見5。如圖5所示，該程序將LabVIEW 軟件中數組函數應用于現場測試中，用兩個二維數組分別包含機動車道和人行道所有測試點，并使用數組拆分函數和概率統函數以及公式(3)計算測試點的道路平均照度和人行道平均照度，進而計算出環境比;使用數組提取函數分別提取出數組中的最小照度和每一車道上的最小照度，并根據提取的值計算出測試路段的照度均勻度和照度縱向均勻度。最終完成了測量數據的計算和處理任務，即根據測量的照度值計算出平均照度、照度均勻度、縱向照度均勻度、環境比、照度維護系數、照明功率密度和應用光效等參數。

本程序還可以判定應用改進的方法測量和計算得出的參數是否符合國家道路照明規范的標準。如圖5所示，燈亮為達標，燈滅為不達標。它的優點還在于計算速度快，而且可以連續執行，界面美觀、簡明，將復雜的計算流程隱藏到程序后端，使用快速簡便，繼而極大地簡化了測試評價工作。圖5中，指示燈點亮的參數達到了國家道路照明標準的要求，相反指示燈未點亮的參數則沒有到達國家道路照明標準的要求。

圖5為實際測試的計算和處理的界面。根據測試所得數據與國家道路照明規范所比較，在功率減小20%的情況下，所測路段的LED路燈平均照度值、環境比、照度功率密度和應用光效同樣可以達到國家道路照明規范標準值的要求。由于平均照度值、環境比、照度功率密度和應用光效這些參數是衡量照明效果與節能的重要參數，因此LED路燈在道路照明中達到了節能高效的效果。而照度均勻度和縱向照度均勻度這兩個參數未能達標，說明LED路燈在應用與道路照明中存在“斑馬線”的問題。

3　結　論

本研究提出了一種改進道路照明照度測試方法。該方法與傳統方法相比，既節省了1/5的測量時間，避免了機動車道測量點與人行道測量點相重合的問題，又改進了計算公式，使得計算得出的平均照度值更加精確，而且自行開發的一個自動數據計算和處理系統，更適用于實際測量和記錄。本系統可以連續計算和處理數據，而不需要重新啟動程序，并同時給出評價結果。因此，提出的道路照明照度測試方法的結果對道路照明照度及測試工程的開展和實施節能減排都有實際得參考價值。

公式(3)的系數是通過大量數據計算獲得的結果，并且應用到大連市科技計劃項目(2009A18GX016)的實際測量中。具體說，通過選取若干不同參數計算獲得照度值，而后依次與LED燈出廠狀態參數對比，與實際道路測量數據對比，通過選擇獲得本研究提供的系數。這些系數不但適合實際照度標準的獲得，而且具有計算方便快捷的特點。特別是在實際應用中，道路中間測得的照度值與實際檢測獲得的照度值更接近，因此這種檢測結果也更適于實際道路照明檢測的需要，具有指導意義。