聯係猫咪社区app官网在线进入下:13623068243
  • 新聞中心
13623068243

公司地址:汕頭市金平區鮀江街道金業路12號

新聞中心
LED隧道燈照明是怎麽設計的?
發布時間:2018-04-26 14:45:48

按照“照度標準”設計的道路照明在美國被稱為“刷地照明”,這類似我國稱呼的洗牆燈照明,因為這種照明方式不考慮照射到地麵上的光線是否為可用之光,是否為有意義的光或是否有必要照射的光。在駕駛員看來,按照“亮度標準”設計的道路照明係統能使得路麵均勻可見,能給駕駛員增添信心,但均勻的路麵亮度並非意味著路麵的障礙物可見度高,所以LED隧道燈照明並不是一種最利於減少夜間交通事故的有效照明方式。可見度標準在美國及日本已有深入的研究,我國在最近幾年裏也有人做過LED隧道燈照明相關研究,但對可見度標準的實際可行性,目前在業內尚有爭議。
我國照明界對亮度標準的認識現狀

1、亮度通常是評價道路與LED隧道燈照明質量的主要指標之一,但由於亮度計算或檢測都比照度要複雜很多,在照明設計或驗收時,亮度指標往往容易被忽視。而國家相關標準與規範也傾向把照度與亮度的關係簡化為一種與反射係數有關的轉換倍數關係,甚至有人對亮度概念模糊不清,認為照度均勻性就是亮度均勻性,甚至把亮度誤認為是照度。如《公路隧道通風照明設計規範》JTJ026.1-1999中說明瀝青路麵的照度一般是亮度的15~22倍,水泥路麵的照度一般是亮度的10~13倍;筆者在仔細閱讀《城市道路照明設計標準》CJJ45-2006並對照CIE相關標準時,發現該標準在涉及亮度的章節中出現不夠嚴謹或疏忽的地方(如計算公式未考慮燈具安裝傾角的影響,規範中的r表中的值乘以1000,而CIE的r表卻是乘以10000);CJJ45-2006在涉及亮度計算和釋義的章節中基本是沿襲CJJ45-1991標準,而CIE在過去20年裏不斷推出新標準或修訂以前的舊標準,這使得我國道路標準與國際標準在亮度計算方麵的差距增大;國家半導體照明工程研發及產業聯盟發布的“LB/T001-2008整體式LED路燈測試方法”於2008年9月1日起實施,該標準的附錄B說明了采用路麵照度均勻度來表征LED路燈的發光均勻度。從以上例子可以看出,我國照明界對道路照明亮度標準的認識同日新月異的國際標準相比,存在一定程度的脫節或滯後,業界對亮度標準的認識也不夠。

2、在道路照明領域,亮度與照度之間的關係非常複雜,其複雜的原因是路麵的材質對光線的反射不是均勻漫反射,也不是鏡麵反射,而是一種跟入射光線方向關係緊密的複合反射,其亮度取決於駕駛員的觀察方向和光線照射到路麵入射角度之間的關係。下文的舉例證實了瀝青路麵R3的照度與亮度之間的比率可能會小於15倍(如表2方案2中的照度是亮度的9.3倍),也可能會大於22倍(如表2方案3中的照度是亮度的26.4倍)。對於水泥路麵C1,其照度與亮度之間的比率也有可能小於國標推薦的10倍(如表3中的方案2、表4中的方案1和方案2都小於10)。
     3、道路照明設計中亮度與照度的差異
照度是指單位麵積內受照麵(如地麵)所接受的光通量的多少,但受照麵接受光線後,由於其材質的反射特性不同,在各個觀測方向上產生的亮度水平出現差異。在道路和LED隧道燈照明設計時,如不考慮地麵反射特性,可能會出現以下情況:在滿足照度標準的條件下,隻有很少部分的光線反射到駕駛員的眼睛,產生很低的路麵亮度,浪費了大量的光通量,電能利用率低。圖1為各個方向的入射光線在觀察員方向上產生的亮度大小比較(亮度係數)[3]。對於瀝青路麵R3,當入射光線約為35°時,光線順著觀察員方向(β=1800)時產生的亮度隻有光線逆著觀察員方向(β=00)時的47%,根據這個原理,采用逆光法進行LED隧道燈照明則節能30%以上(如表2的方案2所示)。如根據可見度分析法,逆光照明能產生負對比度,其可見度比普通照明大很多,更節約電能。
      4、忽視亮度標準給LED隧道燈照明設計帶來的問題
本節以LED隧道燈照明中間段為例,路寬11.4m單向三車道,R3瀝青路麵,燈具安裝高度5.5m,采用兩側交錯間距10m的布燈方式,其布燈平麵與剖麵圖如圖4所示。為了體現照度與亮度的差別,選擇了國產和進口兩種燈具,分別計算其路麵照度和亮度,以及牆麵照度和亮度。表1中方案1采用國產對稱型隧道燈(國內多數為對稱型配光,且配光性能大同小異),其配光曲線如圖5所示;表1中方案2采用進口非對稱配光型隧道燈,其配光曲線如圖6所示。除了安裝角度不一致外,方案2布燈的幾何參數和方案1完全相同。采用DIALUX分別對兩個方案進行照度與亮度計算,其計算結果如表1所示。LED隧道燈照明設計實例之二,本節以單向雙車道隧道的中間段為例,路寬7.5m,R3瀝青路麵,燈具安裝高度5.5m,采用間距10m的中央布燈方式,其布燈平麵與剖麵圖如圖7所示。為了體現照度與亮度的差別,選擇了進口對稱型燈具、逆光(順光)照明燈和具一款國產對稱型燈具(配光曲線同圖5),=水泥路麵的亮度結果,由於亮度值與路麵材質有直接關係,從圖10可以看出,在兩條不同材質的車道,在位置靠近時,白天的照度基本一致,但其拍攝的照片顯示車道的亮度大小出現明顯差別,圖10也反映了兩條車道對光線的鏡麵反射係數的差別[4],右邊的車道跟光線的入射方向關係較大。本節把4.1與4.2節設計實例中的瀝青路麵R3換成水泥路麵C1,其它所有設計參數完全不變,其計算結果如表3、表4所示。
比較各方案亮度結果發現的問題,發現國產的隧道燈隻能提供足夠高的照度,卻無法提供足夠的亮度,而進口隧道燈不僅照度好,而且亮度比國產隧道燈高出近80%。比較表2中的方案1和方案4發現,在相同的照明條件下,燈具均為對稱型配光,進口隧道燈比國產隧道燈的亮度高出近90%。如果將國產隧道燈具和歐美國家的逆光照明相比,國產燈具提供的亮度隻有逆光照明燈具的40%.同一款逆光照明燈具,如按照順光照明方式安裝,則其亮度隻有逆光照明的35%.從這些數據可知,忽視亮度標準的道路和LED隧道燈照明係統不僅難以達到應有的照明效果,而且可能會浪費一半以上的電能。比較表3、表4發現,進口隧道燈在水泥路麵上產生的亮度比國產燈具的亮度高20%~32%(注:如針對水泥路麵C1反射特性和本文案例布燈場景專門設計燈具配光,會得到更高路麵亮度),這也證實了水泥路麵產生的鏡麵反射比瀝青路麵弱,對入射光線的方向沒有瀝青路麵敏感。
從比較結果也可看出,國產隧道燈與進口燈具的差距,國產燈具的配光較窄,布燈間距較小,很多隧道的布燈間距甚至小於6m。這種過密的布燈方式會在車速增加的情況下,產生嚴重超標的頻閃,有造成交通事故的潛在可能性。盡管我國的相關標準對隧道燈的配光有要求,如《公路隧道通風照明設計規範》JTJ026.1-1999和《公路LED隧道燈照明燈具》JT/T609-2004中提到應采用“寬光帶”隧道燈具,但沒有說明配光角度的具體數值,這給企業生產、工程設計和招投標帶來一定困難,造成行業內無法正確實施“寬光帶”規定的局麵。我國在道路和LED隧道燈照明標準製定時,多以參照國際上流行的標準為主,借鑒國外的亮度標準製定我國道路和LED隧道燈照明標準,但在執行標準的時候卻回到了照度標準,這就是造成本文列舉的進口隧道燈具提供的路麵亮度比國產燈具高近1倍的原因。
我國仍需要研究路麵亮度係數,國內照明業界對路麵的亮度特性關注不夠,造成了我國在道路與LED隧道燈照明燈具光學設計方麵的人員非常缺乏。三彩照明致力於LED隧道燈照明的生產和LED隧道燈照明的完善。
目前,我國沒有做過相關路麵亮度係數測試,通常采用C1和R3來分別計算水泥路麵和瀝青路麵的亮度值,這顯然是不夠的。對路麵亮度係數研究的缺乏使得業界對路麵亮度的重視度不夠,從國家標準與規範的製定到道路照明設計與施工,從照明設備製造與檢測到工程竣工與驗收,基本上都是采用照度乘以一個係數轉換成亮度的方式。筆者曾多次在做LED隧道燈照明設計和投標的過程中提交給業主和設計院亮度計算報表,但遺憾的是,評標小組卻要求投標方提供照度計算,並按照照度值來評標,采用沿道路中心線增加一個極窄的計算麵來計算縱向照度均勻度來替代亮度縱向均勻度。如按照照度標準評價道路和隧道燈具的配光性能,由於進口燈具(或按照亮度標準設計與製造的燈具)在路麵上產生的平均照度略低於國產燈具,很可能導致無法中標。