LED交通信号灯为什么会越用越暗？光衰成因、国标门槛与采购验收要点

这两天的热搜民生榜上挂过一条，有网友反映某个路口的信号灯方向装错了，交警回应说已经更正。这种问题一眼就能看出来，改起来也快。信号灯上还有个不容易被发现的老化问题：位置没动，灯也还亮着，就是一年比一年暗。白天逆光的时候司机越看越吃力，到了一定程度，从远处就分不清是红还是绿。这就是 LED 光衰。

我做光电器件，平时跟信号灯的整灯厂、工程配套商都有接触。信号灯这些年从老式的白炽灯、卤钨灯换成 LED，好处是实打实的，但 LED 也不是不坏的灯——它老化的方式通常不是突然灭掉，而是慢慢变暗、慢慢偏色。这篇从器件这一端把 LED 交通信号灯的光衰讲清楚：它是怎么发生的、国标卡了什么、采购和验收时该拿哪些数据去问供应商。

信号灯为什么全面换成了 LED

老式信号灯靠灯丝烧热发光，配一个反光碗和一片滤色片。它有绕不开的三件事：一是费电，一个路口几组灯常年点着，电费和维护量都不小；二是寿命短，灯丝本身有寿命上限，滤色片晒久了还会褪色，颜色跟着一起变；三是响应慢，灯丝要烧到温度才到额定亮度，亮灭切换之间有零点几秒的延迟，装在相位切换密集的路口或者高速匝道、隧道口，这点延迟换算成制动距离就不算小。

LED 是半导体发光，通电几乎立刻到位，没有热惯性；做到同样的视认效果，功耗低得多；寿命也长得多。更关键的是 LED 是单色发光，红灯发红光、绿灯发绿光，不需要拿滤色片去把白光滤成颜色，颜色这一项从原理上就比滤镜方案稳。所以 GB 14887-2011《道路交通信号灯》这一版修订的时候，把 LED 光源的指标正式写了进去。

国标给信号灯卡了哪些硬指标

GB 14887-2011 是强制性国家标准，2011 年 12 月 30 日发布、2012 年 7 月 1 日实施，到现在仍然现行；配套的还有讲设置与安装的 GB 14886-2016，和单讲 200mm 圆形信号灯光度特性的 GB/T 20149-2006。跟我们这行关系最近的，是它对发光单元光度特性的规定：波长、视角、亮度均匀性都有明确的门槛。

下面这几项是配套和验收时最常被拿出来对照的。国标定的是下限，具体工程的招标技术要求往往还会再收紧一档，所以表里也把两者分开标注。

市面上的整灯规格也能对得上：400mm 口径的满盘灯最常见，红灯大约两百来颗 LED，单颗亮度在 3500~5000mcd 这个区间，功率控制在 20W 以内，视角就是 30°。这些数字看着普通，但它们是拿整灯的发光强度和视角一起凑出来的——灯珠串并联的数量、单颗亮度、面罩的透光率和配光，任何一个变了，最后打在路面上的效果都会跟着变。

光衰到底是什么，怎么量

光衰说白了就是 LED 用着用着，同样的电流进去，出来的光越来越少。行业里用光通维持率来衡量。标称 10 万小时是个理论值，实际看的节点叫 L70——光输出掉到初始值 70% 的那个时间点，一般当作经济寿命，意思是再往下用，省下的电费抵不上它已经不能胜任视认任务这件事。

怎么拿到这个数，靠的是 IES LM-80 和 IES TM-21 这一对。LM-80 是测量方法：把样品放在几个固定的壳温点上连续点亮，至少 6000 小时，要做准建议做到 10000 小时，一路记录光输出；常用壳温点是 55℃、85℃ 和厂商自定的一个高温点。TM-21 是配套的推算方法，拿 LM-80 实测出来的曲线去外推更长时间的表现。整灯厂给的“10 万小时寿命”，如果是有据可查的，多半就是这么算出来的；如果只有一个印刷体数字、问他报告就说没有，那基本可以当没说过。

把 LED 拖暗的几件事

结温是头号推手。LED 的电光转换效率不是 100%，剩下那部分都变成热。热出不去，结温就往上走，而结温和光衰几乎是绑在一起的——业内一个常被引用的经验值是，结温每升高 10℃ 左右，光衰速率大约翻一倍上下。信号灯装在户外的铁壳里，夏天暴晒，壳内温度比气温高出不少，散热结构做得够不够，直接决定它第三年是还剩九成亮度，还是掉到七成。

芯片和封装决定下限。低价货多用小厂芯片、普通支架和封装胶，刚装上看不出差别，点几百小时之后就出现断崖式掉光。行业里看 1000 小时的表现，做得好的衰减一般压在 3%~5% 以内，好一点的能到 2% 上下；如果 1000 小时就掉了两成以上，那就属于劣质品，用不到一年肉眼就能看出变暗。

驱动方式会放大或压住光衰。恒压供电的话，结温一升、正向压降一降，流过 LED 的电流就跟着往上跑，越热越亮、越亮越热，形成一个正反馈，光衰因此加速。恒流驱动能把这个环掐住，是信号灯这类长时点亮设备该有的做法。

面罩老化会叠加在器件光衰上面。PC 面罩长期受紫外照射会发黄、透光率下降，这部分损失和 LED 本身的光衰是加在一起的，从外面看就更暗。所以除了问灯珠，面罩的抗紫外老化性能也要一问。

光衰不只是变暗，还会偏色。同一路口、同一条路上的几组绿灯，如果衰减速度不一致，色坐标就会慢慢拉开，有的偏青、有的偏黄，远看就不像同一个信号。做得好一点的器件，标称 5 万小时之后色漂移一般能控制在很小的量级里，这也是要供应商给出实测数据的一项。

光衰在路口会变成什么后果

变暗是缓慢发生的，但在路口是实打实的风险。整灯的发光强度、视角这些指标，是把视认裕量按几百米开外留的，实验室条件下也确实能看那么远。可现实比实验室差得多：黄昏和逆光的时候环境亮度高，信号灯与背景的对比度本来就低；雨雾天光被散射，可见距离再打一次折。灯本身再衰减掉三成，原本够用的裕量就吃掉了。更麻烦的是颜色判别——红和黄波长接近，色漂移之后在远处、隔着雨幕，更容易互相靠拢。

还有一层是运维。信号灯靠定期巡检和故障报警来管。LED 不亮能报警，“亮度掉了一半”通常不报警——灯是好的，只是不够亮了。所以光衰这件事，最好在采购环节就用数据卡住，不要留给后面的巡检去发现。

采购和验收时该核哪几项

给信号灯做配套的，或者替业主那边把关的采购和工程，建议把这几个问题直接拿去问供应商。

一要整灯级的光衰数据，不是只给芯片级的 LM-80。这是最常见的偷换：拿芯片厂给的、针对某一颗 LED 的 LM-80 报告，当成整灯的衰减承诺。LM-80 测的是芯片，壳温点也是芯片壳温，装进灯壳之后热环境完全不同，整灯的衰减一定比芯片快。要问的是整灯或者至少是模组级的老化数据。

二要看曲线，不能只看一个初始值。只给“初始亮度 3500mcd”没有多大意义，要看 1000 小时、3000 小时之后落在哪，看它是不是还在往下掉。有些货前 1000 小时很稳、之后就加速，只盯初始值根本发现不了。

三要核 LM-80 的壳温点覆不覆盖你的实际工况。信号灯夏天腔体温度高，如果报告里只有 55℃ 那一档，等于没测到你真正会遇到的温度，85℃ 那档的数据更接近实况。

四要核波长实测和批次一致性。同一路口的一组绿灯颜色得一致，要做到这一点，供应商得按波长筛档、按批次分选，而不是随手配货。要一份逐批的光电参数实测报告，是最直接的验证方式。

五要核驱动方式。直接问是恒流还是恒压。恒压方案便宜，但光衰和色漂移都会明显更快，用在信号灯上不划算。

六要核散热路径和后期可维护性。光衰迟早都会到，关键是整灯的热设计够不够，以及后期能不能整组换模组。一次性封死、坏了只能整灯换的，运维成本会很难看。

从器件到产线

世华高半导体做光电二极管、光电三极管、红外线接收头、发射管、光电开关、光电编码器等光电器件二十多年，跟信号灯这一端的关系有两层。

一是发光侧。信号灯用的是可见光 LED，跟我们主做的红外发射管不在同一个波长区，但封装、分选、老化筛选、批次追料这套工艺是相通的，发光二极管本来也在我们的产品线里。做信号灯模组、车道指示器或者特殊指示灯的客户，可以按你要求的波长档位和亮度分档来配货，出货附光电参数实测报告，按批次建档可追溯。

二是收光侧。LED 的光衰得靠设备去测，做信号灯亮度检测仪、光衰老化台、路灯亮度巡检设备这类产品和方案的客户，收光那一端用的就是光电二极管和光电三极管——它们是把光强转成电信号的第一道，线性度和批次一致性决定测出来的衰减曲线准不准。

做信号灯模组、亮度检测方案的工程师和采购，想聊发光二极管、光电二极管、光电三极管的选型，欢迎联系世华高拿规格书和样品。