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綠能當道,LED光源於交通號誌之應用簡介
  • 發布年度:2011
  • 主要類別:車燈設計
  • 次要類別:電子報
  • 車輛研究測試中心 零件品質部 品質性能課 吳欣儒

    LED應用於交通號誌燈上,最早是由美國加州運輸部門(California Department of Transportation, Caltrans)於Clovis更換了32個行車管制燈中的紅燈進行試驗開始,由於效果良好,並且達到了預期省能源及減少維修花費等目的,因此,在美國使用LED作為交通號誌燈光源的比例逐年升高,且應用的領域也由行車管制號誌燈擴展至行人專用號誌燈和特種交通號誌燈。

    地球能源日漸匱乏,二十四小時全天候運作的交通號誌燈之節能議題,就成了各國政府節能的主要目標。世界各國各區域都訂定了適合自己國家、地區的LED交通號誌燈規範,大多數的規範都是依據原先燈泡式交通號誌燈的規範要求,而某些國家會召集專家、學者訂定合理且適合自己國家使用的LED交通號誌燈規範。總而言之,使用LED作為交通號誌燈光源在當前已是主流趨勢。

    交通號誌(traffic control signal)為一種由電力運轉之交通管制設施,以紅、黃、綠三色燈號或輔以音響,指示車輛及行人停止、注意與行進,設置於交叉路口或其他特殊地點。LED產品應用於交通號誌上主要有道路用交通號誌(road vehicle traffic control signal)、車道用交通號誌(road land traffic control signal)、行人專用號誌(pedestrian signal)。

    LED交通號誌燈在配光時與其他燈具(例如:汽車頭燈)也有一定的區隔,雖然同樣有光強度分佈的要求,但汽車頭燈的設計只要把足夠的光線配置到相應的地方,而不必考慮該光線由哪裡發出,設計者可以分區域分小塊來設計透鏡或反射面的配光區域;而LED交通號誌燈還需要顧及到整個發光表面光效的均勻性,它必須滿足從信號燈使用的任何工作區域觀察信號發光面時,信號的圖案都需清晰,視覺效果都需均勻。

    相關測試項目有:
    1、光強度與輝度測試
    為確保駕駛人與行人能在適當距離辨識道路、車道用交通號誌與行人專用號誌,因此LED號誌之紅、黃、綠三色號誌燈面,其最小光強度與輝度值,均需符合CNS 14546標準要求,試驗方法如下:
    (1) 將樣品安裝於樣品測試台上,調整樣品位置/方向使樣品鏡面機械軸心線與光強度計軸線重合。
    (2) 點亮號誌燈,待五分鐘後,測量機械軸方位角,垂直/水平兩轉軸。
    (3) 調整樣品測試台使參考軸心線與光強度計軸線重合。
    (4) 道路用交通號誌測量各方位角度點之光強度;行車管制號誌箭頭綠燈、行人專用號誌燈及車道管制號誌燈之圖案輝度測量,若符合上述標準要求之範圍內,則判定合格。

    2、色度測試
    色度(chromaticity)就是光的顏色。以國際照明學會(CIE)1931年所規定之標準色度座標系統為依據,色度座標以(x,y)表示,為確保駕駛人與行人能在適當距離辨識號誌燈,燈號之色度分布值範圍,需符合CNS 14546標準要求,試驗方法如下:
    (1) 將樣品安裝於樣品測試台上,調整樣品位置/方向使樣品鏡面機械軸心線與色度計軸線重合。
    (2) 點亮號誌燈,待其達到熱平衡五分鐘後,測量機械軸軸方位角。
    (3) 調整樣品測試台使參考軸心線與色度計軸線重合。
    (4) 測量色度值,若符合上述標準要求的座標範圍內,則判定合格。

    台灣地區近年來在經濟部的主導下,以節能為目的,已針對各個縣市逐年換裝LED號誌燈,主要幾個大城市幾乎都已100%換裝完畢,預計再過幾年將可達到全台換裝完成之目標。根據台灣地區燈具輸出公會照明技術委員會的估計,LED交通號誌燈相較使用白熾燈之傳統交通號誌燈,一組可省下100W電力,全台灣約有15,000個路口,每個路口至少有四組LED交通號誌燈,估計一年約可省下52,560,000度電,在能源日漸短缺的今天,更顯得格外重要。

    雖然傳統光源(燈泡)信號燈發光穩定且均勻,卻有能耗高、壽命低、色片易褪色等缺點,目前改用LED作為信號燈發光源已然成為一種趨勢,透過持續不斷的製程改善與效能精進,未來高亮度、低能耗的LED在信號燈上的應用,勢必是一股無法抵擋的潮流。

    若需進一步瞭解相關內容細節,歡迎洽詢車輛中心 品質性能課  吳欣儒工程師  
    電話:04-7811222 分機3114   e-mail:raywoo@artc.org.tw
     

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