道路照明基本理论与计算
第一部分 道路照明基本概念 第二部分 道路照明灯具 第三部分 道路照明计算 第四部分 道路照明测量
第一部分 道路照明基本概念
一、光的度量
1、光通量——光源在单位时间内发出的光量称为光通量,符号Φ,单位是lm (流明)。 2、光强(度)——光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量被定义为光源在该方向的光强(度),符号为I ,单位为坎德拉(cd )。 I=dφ/dΩ(Ω为立体角) 3、(光)照度——表示表面被照明程度的量称为(光)照度,它是每单位面积上接受到的光通量数,
2
符号为E ,E=dφ/ds,单位为lx (勒克斯),1lx 即1lm/m。
422
方向的(光)亮度,符号为L ,L=dI/ds,单位为cd/m(过去常用单位为nt(尼特) ,1nt=1 cd/m)。 5、发光效率
(1)光源发光效率——指一个光源所发出的光通量φ与该光源所消耗的电功率P 之比, 即:η=φ/P。 (2)灯具效率——指在规定条件下测得的灯具发射的光通量值与灯具内所有光源发出的光通量的测定值之和的比值。 6、对比感受性
视觉认知的基本条件:亮度对比和颜色对比(在此忽略)。
亮度对比是视野中目标和背景亮度差与背景(或目标)亮度之比,符号C ,即:
C =
|L 0-L b |
式中:L 0—目标亮度(nt ); Lb —背景亮度(nt ) L b
人眼刚刚能够知觉的最小亮度比,称为阈限对比,符号C 。阈限对比的倒数,即表示人眼的对比感受性,也称为对比灵敏度,符号S c ,即: S c =
1
式中:S c ——对比感受性; C —阈限对比 C
Sc 显然不是一个固定不变的常数,它的变化与以下因素有关:
1、 照明条件;
2、 观察目标的大小; 3、 观察目标呈现的时间。
在理想条件下,视力好的人能够分辨0.01的亮度对比,即人的对比感受性最大可达100。
由图中可以看出,S c 随L b 而上升,到大于100 nt 以后即接近最大值,之后,尽管L b 在绝对数值上仍有比 较大的上升,但S c 已无大的上升空间,相反,当L b 大于 1000以后,S c 反而有所下降,这主要是由于背景亮度过 大而产生眩光的缘故。
特别要提醒大家的是:照度是一个客观值,而亮度是一 个主观值。
对比感受性与背景亮度关系图
横轴L b , 纵轴S c
二、关于道路照明的几个术语:(参见新版《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006) 1、灯具的安装高度——灯具的光中心至路面的垂直距离,符号为h 。
2、灯具的安装间距——沿道路的中心线测得的相邻两个灯具之间的距离,符号为s 。
3、悬挑长度——灯具的光中心至邻近一侧缘石的水平距离,即灯具伸出或缩进缘石的水平距离,符号为O 。
4、道路有效宽度——与道路的实际宽度、灯具的悬挑长度和灯具的布置方式等有关的理论距离,符号为w eff 。
当灯具采用单侧布置方式时,道路有效宽度为实际路宽减去一个悬挑长度。
当灯具采用双侧(包括交错和对称)布置方式时,道路有效宽度为实际路宽减去二个悬挑长度。当灯具在双幅路中间分车带上采用中心对称布置方式时,道路有效宽度就是道路实际宽度。
道路有效宽度计算示意图
5、环境比——车行道外边5米宽的带状区域内的平均水平照度与相邻的5米宽车行道上平均水平照度之比,符号为SR 。 6、(道路)照明功率密度——单位路面面积上的照明安装功率(包括镇流器功耗),符号为LPD ,单
三、道路照明的质量评价指标 1、路面平均亮度(L av )或照度(E av )
在道路上行驶时驾驶员观察路面障碍物的背景主要是驾驶员前方的路面,因此,障碍物本身的表面和路面之间至少要有一定的、最低限度的亮度对比,驾驶员才能观察到障碍物。路面平均亮度越高则眼睛的对比灵敏度越高,驾驶员觉察路面障碍物的可靠性越高。路面平均亮度水平也直接影响到驾驶员的视觉舒适程度。平均亮度越高(但需限制在产生眩光的亮度水平以下),驾驶员就越舒适。
2、路面亮度(或照度)均匀度
路面亮度(或照度)均匀度包括亮度(或照度)总均匀度和亮度(或照度)纵向均匀度。 (1)总均匀度(U 0)
道路照明设施,即使能为路面提供良好的平均亮度,但也很可能在路面上的某些区域产生很低的亮度,因而在这些区域里对比值(C )低、阈限对比(C )高。同时,视场中大的亮度差,也会导致眼睛的对比灵敏度(S c )下降和引起所谓瞬时适应问题(视觉疲劳),结果是驾驶员的视看能力的下降。为了保证驾驶员对路面上各个区域都有足够的视看能力,就需要确定路面上最小亮(照)度与平均亮(照)度之间的允许差值。
亮度(或照度)总均匀度定义:路面上最小亮(照)度和平均亮(照)度之比,即 U 0=
L min
,式中: Lmin ——路面上的最小亮度值; Lav ——路面上的平均亮度值 L av
(2)纵向均匀度(U L )
当驾驶员在路面上行驶时,一般情况下总是沿着某一条车道行驶,而在驾驶员前方路面上反复相间出现的亮暗区对驾驶员的干扰(即所谓的“斑纹”效应)很大。因此,为了减少这种干扰,就必须限制沿车道中心线上最高区和最暗区的亮度差,以提高驾驶员的视觉舒适感。
亮度(或照度)纵向均匀度定义:路面上通过观察者位置并且平行于路轴的直线上(即车道中心线上)最小亮(照)度和最大亮(照)度之比,即 U L =
L ' min
,式中: L’min ——车道中心线上的最小亮度值; L’max ——车道中心线上的最大亮度值 L ' max
注意:一条道路有N 条车道就有N 个U L 值(评价时用其最小值)。 3、眩光限制
是一项十分重要的评价指标,分为两类:
(1)失能眩光——损害视看物体的能力,直接影响到驾驶员觉察障碍物的可靠性,影响行车安全。 (2)不舒适眩光——引起不舒适感觉和视觉疲劳,影响到驾驶员的舒适度。
平时往往不予足够的重视,有也只是定性的评价,实际是可以通过计算来定量分析的(尤其是新标准已经提出了具体的数值要求)。 (1)失能眩光(生理眩光)
眩光导致视觉能力的损失,是由于光在眼睛里发生散射而造成的。 没有眩光时,直接视场里的景物的清晰图象聚焦在眼睛 的视网膜上,引起的视感觉与景物的亮度成正比;
有眩光时,眩光源的光线在眼睛里不聚焦,发生散射, 在视网膜方向上的散射会起到光幕作用叠加在清晰的图象上。 这层光幕可以看作有一等效亮度,强度与视网膜方向的散射 程度成正比。
由于眩光而引起的光在眼睛里的散射图 研究发现等效光幕亮度取决于眩光源在眼睛上产生的照度(E eye )以及观察方向和从眩光源来的光线入射方向之间的角度(θ)。
22
通常情况下,道路照明中路面亮度在0.05cd/m—5cd/m,θ一般在1.5—60°(对驾驶员而言是20°)范围内,等效光幕亮度可以用以下经验公式计算:
L v =K ⋅
2
E eye
θ2
式中:L v —等效光幕亮度(cd/m);
Eeye ——眩光源在观察者眼睛上(在垂直于视线(不完全水平)平面上)所产生的照度(lx ); θ—视线和从眩光源来的光线入射方向之间的角度;
-3
K—比例常数,当θ以度为单位时K=10,当θ以弧度为单位时,K=3×10
在实际应用中,视场中往往出现多个眩光源,这时总的等效光幕亮度等于各个眩光源所产生的等效光幕亮度的叠加,即
L v =∑L vi
i =1
n
把等效光幕亮度加在背景亮度和目标亮度两者之上后, 一方面,由于背景亮度增加而引起阈限对比减小即对比
灵敏度增加;另一方面,对比又减小了。但是,对比灵敏度 [C =
|L 0-L b |
] L b
增加的正效应还不足以补偿对比减小的损失。这意味着,没有眩光时一个刚刚可以看见的物体,在有眩光时就看不见了,除非增加实际对比,称为阈值增量,定义:在眩光条件下又能刚刚看见物体所需增加的额外对比除以有效对比。(它是一个百分比)
22
对于道路照明中路面亮度在0.05cd/m—5cd/m,阈值增量可用下式计算: TI =65
L v L
0. 8av
式中:TI —相对阈值增量(%);
2
Lv —等效光幕亮度(cd/m),假定观察者总是以与水平线成1°夹角注视与路轴平行的正前方(即一直注视着前方90 m路面上的一点); Lav ——路面上的平均亮度
我国即将重新颁布的《城市道路照明设计标准》规定,对于快速路、主干路和次干路,TI 应小于10%,对于支路,TI 应小于15%。 (2)不舒适眩光(心理眩光)
可以用眩光控制等级(G )来度量驾驶员所感受到的不舒适眩光,主要取决于特定灯具指数和道路照明设施的特性。眩光控制等级(G )可以用以下经验公式计算: G=13.84-3.31lgI 80+1.3(lg
I 801/2I 80
) -0.08 lg+1.2lgF+0.97lg Lav +4.41lgh′-1.46lgP+c I 88I 88
式中:I 80、I 88—灯具在和路轴平行的平面内,与向下垂轴形成80°、88°夹角方向上的光强值(cd );
该值可以通过灯具的光强表查得,适用范围50≤I 80≤7000(cd ); 1≤I 80/ I88≤50;
2
F —灯具在和路轴平行的平面内,投影在76°角方向上的发光面积(m );该值可以通过实际采用的
-3-12
灯具计算而得,适用范围7×10≤F ≤4×10(m );
22
L av ——路面上的平均亮度(cd/m);0.3≤L av ≤7(cd/m); h ′—水平视线(1.5m )距灯具的高度(m );5≤h ′≤20(m);
c —光源颜色修正系数,对低压钠灯c=+0.4,对其它光源c=0。 举例:以宁波燎原灯具NBDD —18为例
灯具尺寸图
该灯具的总尺寸为875 m m×373 m m,计算可得(更可以实际测量)发光面积为372 m m×260 m m,
22
近似为0.09 m,76°投影面积为0.087 m(sin76°);
4、诱导性——重要性很突出,但它是一个定性评价指标。
(1)视觉诱导——采用诱导辅助设施,如路面中线、路缘、或路面标志、应急路栏。 (2)光学诱导——通过灯杆和灯具排列、灯具式样、灯光颜色或其强度变化。
举例:1)在设置连续照明的道路上,灯具排列整齐;双幅路上将灯杆设置在分车带中央;曲线路段灯杆设在外侧;在T 型交叉路口在道路终端对面设灯等。
2)根据需要,通过改变照明系统、改变光源颜色、改变灯具的样式或安装高度、改变灯具的布置方式来获取良好的诱导性。
机动车交通道路照明标准值
注:1、表中所列的平均照度仅适用于沥青路面。若系水泥混凝土路面,其平均照度值可相应降低30%。
2、表中各项数值仅适用于干燥路面。
3、表中对每一级道路的平均亮度或平均照度给出了两档标准值,由XX/XX表示,“/”的左侧为低档值,右侧为
高档值。
注:①表中所列的平均照度仅适用于沥青路面。若系水泥混凝土路面,其平均照度值可相应降低20~30%。
②表中各项数值仅适用于干燥路面。
5、(道路)照明功率密度(适应绿色照明要求CJJ45-2006新版标准提出的新的指标)
2
(1)定义——单位路面面积上的照明安装功率(包括镇流器功耗),符号为LPD ,单位为W/m。 (2)LPD 的计算方法
1)照明安装功率(W )
包括镇流器功耗,若无法了解镇流器的准确功耗值,可以按照占灯功率的15%计算,如400W 高压钠灯,其总功率为400×(1+15%)=460W。
2)计算面积(S) S=W×L
①路宽W:分别根据道路断面(几幅路、有无分车带等) 、路灯布置方式确定。
如 单幅路,W 为整个路宽;
双幅路,有中央分车带,且很宽,两侧对称布灯,原则上分车带不照亮,则按照两条道路
来处理。
双幅路,中央分车带很窄,两侧或中央布灯,分车带也照亮,则按照一条道路来处理。 ②间距L:单侧布置:两灯杆距离。
中心对称布置:两灯杆距离。 双侧对称布置:两灯杆距离。
双侧交错布置:同一侧两灯杆距离的1/2。 ③计算功率密度:
功率密度LPD=P×N/S
(其中:P 为每台灯具中的光源功率与镇流器功率之和;
N 为系数,双侧对称布置时N=2,其他布置时,N=1)
各级机动车交通道路的照明功率密度值
注:本表仅适用于高压钠灯,当采用金属卤化物灯时,应将表中对应的LPD 值乘以1.3。
第二部分 道路照明灯具
灯具的作用是把光源发出的光按需要重新加以分配,以提高光源光通量的利用率,并使路面获得良好的均匀度。
一、道路照明灯具的基本性能与分类 1、基本性能
光学性能、机械强度、防尘防水、耐腐蚀、耐热、电气绝缘以及重量、安装、维护和外观要求。 (1)光学性能
1)合理的配光是基本要求。配光:灯具在空间各个方向上的光强分布状态。
合理配光:有一定的布光角度,以保证灯具所发出的光在路面上有一定的覆盖范围。越大越好?不是的,太大了会产生眩光。光分布不应有明显的突变,配光曲线比较光滑,以确保路面上的均匀度。
灯具的合理配光和不合理配光图
1— 合理配光;2—不合理配光
2)灯具效率要比较高。灯具效率:灯具发出的光通量与灯具内点燃的光源所发出的光通量之比。《城市道路照明设计标准》未对选用灯具时的效率指标作出明确规定,但在一般情况下,常规道路照明灯具的效率不应低于60%,这一指标来源于对大量国产灯具的实测结果。
同时必须指出,60%这一要求不适用于泛光灯具,因为泛光灯具的效率通常要低一些。 (2)机械强度
(3)防尘防水和耐腐蚀性能 (4)耐热性能 (5)电气绝缘性能
(6)重量、安装、维护和外观
(1)按用途分类 功能性灯具:灯具内装有控光部件(反光器),以便重新分配光源光通量,使配光符合道路照明要求,光的利用率得以提高,眩光也受到限制。包括常规路灯头、泛光灯具,适用于一般道路、大型广场、停车场、立交桥等场所。
装饰性灯具:采用装饰性透光部件围绕光源组合而成,以造型美观、美化环境为主,适当兼顾效率和眩光限制等要求。包括庭院灯头、装饰灯头等,适用于庭院、商业街道、人行道、景观广场等场所。
(2)按灯具的光强分布分类 1)—1965年国际照明委员会建议根据灯具在最大光强方向以及在90°和80°角方向上的光强值(即眩光控制程度)分类。
注:不论光源发出多少光通量,光强最大值不得超过1000 cd。
目前,我国的《城市道路照明设计标准》就是按照本办法对灯具进行分类。
2)—1977年国际照明委员会提出了根据灯具的三个属性即射程(throw)、扩散(spread)和控制(control)的新的分类方法。
原因:1965年的分类方法是基于评价灯具在一个平面或一维方向上的配光,而没有考虑其它方位角上的配光。
①
射程:表示灯具发出的光沿着道路纵方向投射的范围, 由灯具光束中心的高度角γmax 所决定。它等于通过最大光 强I max的平面内2个90%I max方向的高度角之平均值。
“射程”的定义示意图
②扩散:表示灯具发出的光在道路横方向的扩散的程度。 可以画2条与路轴平行且刚好与90%I max 在路面上的轮廓 线相切的直线,取离灯具最远的一条,这条线的位置用γso 表示,即是在垂直于路轴的平面内向下垂线与从灯具到该线 的方向之间的夹角。
“扩散”的定义”示意图
③控制:表示灯具对眩光的控制程度。它由灯具的特征指数决定。(尚未找到有关该方面的详细论述)。
灯具按光强分布分类(CIE ,1977)
射程:γmax <60°为短射程;60°≤γmax ≤70为中射程;γmax >70°为长射程。 扩散:γso <45°为窄扩散;45°≤γso ≤55°为平均扩散;γso >55°为宽扩散。 控制:SLI <2为有限控制;2≤SLI ≤4为中等控制;SLI >4为严格控制。
(3)按灯具的防尘防水性能分类 我国的《灯具外壳防护等级分类》(GB7001—86)标准分类如下:
1级:防大于50mm 的固体异物; 1级:防垂直落下的雨滴;
2级:防大于12mm 的固体异物; 2级:防以最大15°的倾斜角落下的雨滴。 3级:防大于2.5mm 的固体异物; 3级:防淋水; 4级:防大于1.0mm 的固体异物; 4级:防溅水; 5级:防尘; 5级:防喷水; 6级:尘密。 6级:防猛烈海浪;
7级:防浸水影响也称“水密”; 8级:防潜水影响也称“加压水密”。 通常所说的IP65就是要求该灯具为尘密并防喷水。
二、道路照明灯具的光学特性
道路照明灯具的光学特性数据是正确进行道路照明设计、计算的依据。
灯具生产厂商都应提供详细的数据(现实情况是大多数相对规模较小的灯具生产厂商都不能提供)。 光学特性数据分为两类:基本数据—光强分布(非常重要)
导出数据—利用系数曲线图、等照度曲线图、等亮度曲线图和亮度产生曲线图等。
1、基本数据—光强分布
在试验室内用分布光度计测量而得。道路照明常规灯具的光强分布通常采用c —γ坐标系统。
测量道路照明常规灯具光强分布的c —γ坐标系统图
该坐标系统的中心与灯具的光学系统中心重合,系统的垂直轴——从灯具的光中心向受照平面作的垂线。垂直半平面绕轴转动,平行于路轴c=0°和c=180°,垂直于路轴c=90°(车道侧)和c= 270°(人行道侧)。在每一个c 平面内,高度角用γ表示,垂直向下γ=0°,垂直向上γ=180°。显然,空间的任意一个方向都可以由c 和γ来确定,确定路面这一参照平面后,路面上的任意一点的c 和γ都是确定的。 1)光强表(I 表)
光强表是利用计算机进行照明计算的必备参数表。
光强表格式示例(cd/1000 lm) 需要给出光强值的γ角和c 角
由该表可以查出灯具指向路面上任意一点的光强值(结合使用内插法)。按照国际照明委员会(CIE )建议,常规灯具应列出1872对c 和γ(36个γ角×56个c 角)所对应的光强值。一般情况下,灯具的配光是对称的,所以只需972对即可。 2)光强分布(配光)曲线
一般以通过光中心的几个垂直平面上的极坐标光强分布(配光)曲线图和等光强曲线图的方式给出。按CIE 建议需给出光强分布曲线的垂直平面包括: (1)包含最大光强的垂直平面,称为主垂直平面。(标明c 角) (说明与反光器形状的关系),从该图中可以查得包括I max 、γmax 等参数,并且可以大致了解I 80和I 90。 (2)平行于路轴的垂直平面(c=0°)。 (在该平面内的最大光强的方向) (3)垂直于路轴的垂直平面(c=90°)。 (在该平面内的最大光强的方向) (4)主圆锥表面
概念:通过最大光强方向,γ=常数的圆锥表面称为主圆锥表面。图中γ=65°。
主垂直平面上的 平行于路轴的垂直平面 垂直于路轴的垂直平面 主圆锥表面上的 光强分布曲线 上的光强分布曲线 上的光强分布曲线 光强分布曲线
索恩Civic2的光强分布曲线图 GE(SKY.GEN )的光强分布曲线和利用系数曲线图
3)等光强(曲线)图
等光强(曲线)图可以表示灯具在空间各个方向上的光强分布状况。
天顶等面积网等光强图
注意:需要考虑灯具仰角的不同,若仰角为0°,则可以直接读数(或内插);若仰角不是0°,则需要用透明图的办法读取数值。(顺时针旋转) ——坐标系变换。
(2)直接由光强表读取数值(可以用计算机计算)。
计算路面上任意一点的照度的另外一种方法是使用等照度曲线图,实际上计算的过程就是读图的过程。(在等照度曲线图上标出P 点的位置,考虑3个灯具)
2、路面平均照度计算
(1)根据点照度计算数值计算(按照测量的布点方法) 计算式:E av =
∑E /n
i i =1
n
式中:E av ——路面平均照度;
Ei ——第个计算点上的照度; n——计算点的总数。
(2)按照利用系数曲线图进行计算——目前使用比较多的一种计算方法
计算公式:E av =
ηM Φ
ws
式中:η——利用系数。根据道路的宽度和灯具的安装高度、悬挑长度和仰角,从灯具的利用系数曲线图中查得(方法后面举例说明);
M ——维护系数,随灯具的密封程度、使用环境条件及维护状况的不同而不同,一般为——建
议按《道路照明指南》的方法确定数值;(例题中介绍) Φ——光源光通量; w ——路面宽度; s ——灯间距。 3、照度均匀度计算
照度均匀度g=Emin /Eav ,有时还需要考察E min 和E max 的比值。
(1)如果是采用的点照度计算的方法,则E av 、E min 和E max 都是现成的,易于计算。
(2)如果是采用的利用系数法计算的E av ,那么此时E min 和E max 是不知道的,而手工计算许多点的照度值,然后在从中选出最大值和最小值是不现实的,下面介绍简单确定最大值和最小值所在位置的方法。
3
1)最大照度值点,一般情况下,灯具的光强分布满足不等式I 0≥I γcos γ(其中I 0为灯具垂直向下
I 0<I γcos γ,则可以预计最大照度值就在这个平面附近,且这种情况很少出现。 一般我们就认为最大照度值在灯下。
①、②、③为灯具的位置;
A 、B 、C 为最小照度值点可能出现的位置
最小照度值点可能出现的位置图
3
2)最小照度值点, 需要计算图中A 、B 、C 各点的照度值后确定。(还是需要按照前面所述的点照度的计算方法,通过等光强曲线图、光强表或等照度曲线图进行计算,一个繁琐的过程)。
4、照度计算举例 例一、
一条单幅道路,路宽w=10m,采用单侧布灯,灯具安装高度h=10m,灯杆间距s=20m,灯具仰角为 0°。提供灯具仰角为0°时的相对等照度曲线图,采用NG250高压钠灯光源(光通量22500lm ,求图中P 点的照度。
道路几何尺寸、灯具布置和计算点的位置图
解:(1)确定自灯具排列线到P 点的横向距离(以安装高度的倍数表示): d=6m=6/10=0.6h
在等照度曲线图上画一条与纵轴平行、距灯具排列线(0线)为0.6h 的直线A —A 。
(2)确定每个灯具到计算点P 的纵向距离(以安装高度的倍数表示):
L 1到P l1=25m=25/10 h=2.5h L 2到P l2=5m=5/10 h=0.5h L 3到P l3=15m=15/10 h=1.5h
沿A —A 线,根据计算所得的各个灯具到P 点的纵向距离l 1、l 2、l 3,标出P 点相对于各个灯具的位置L 1、L 2、L 3。(注意图中的位置标出是不严密的,如果灯具配光是完全对称可以按图中的标出,否则应严格按照P 点与各个灯具的相对位置标出)。
(3)读出在这3个点上的相对照度值,计算P 点上的总照度: 灯具仰角为0°时的相对等照度曲线图 E L1=Emax ×3%(大约),E L2=Emax ×53%(大约),E L3=Emax ×13%(大约) E P =EL1+EL2+EL3=Emax ×69%,其它灯具对P 点照度的贡献忽略不计。
22
按照图中的计算公式E max =0.187Φ/h=0.187×22500/10=42.1lx 则E P =0.69×42.1=29lx 例二、
一条单幅道路,路面宽度为15m ,采用左侧单 排布灯方式,安装高度12m ,灯间距36m ,悬
为5°时的利用系数曲线图,采用NG250高压 钠灯光源,光通量为22500lm ,维护系数假定 按0.6取定。要求①左侧半宽路面的平均照 度;②右侧半宽路面的平均照度;③整个路面 的平均照度。
所采用灯具的仰角为5°时
的利用系数曲 道路几何尺寸、灯具布置图
解(1)求左侧半宽路面的平均照度
人行道侧 w/h=2/12=0.167 查图得η1=0.035; 车行道侧 w/h=5.5/12=0.24 查图得η2=0.24 总利用系数η总=η1+η2=0.035+0.24=0.275; Eav =
η总M Φ0. 275⨯0. 6⨯22500
ws
=
7. 5⨯36
=13.8lx
(2)求右侧半宽路面的平均照度
车行道侧 w/h=13/12=1.08 查图得η1=0.35; 车行道侧 w/h=5.5/12=0.46 查图得η2=0.24 总利用系数η总=η1-η2=0. 35-0.24=0.11; Eav =
η总M Φ0. 11⨯0. 6⨯22500
ws
=
7. 5⨯36
=5.5lx
(3)求整个路面的平均照度
人行道侧 w/h=2/12=0.167 查图得η1=0.035; 车行道侧 w/h=13/12=1.08 查图得η2=0.35 总利用系数η总=η1+η2=0.035+0.35=0.385; Eav =
η总M Φ0. 385⨯0. 6⨯22500
ws
=
15⨯36
=9.6lx
或E av =(13.8+5.5)/2=9.6lx
由本计算示例可以看出,装灯一侧的平均照度比未装灯一侧的平均照度要高很多,均匀度比较差。 例三、
假定有一条混合交通的单幅道路,柏油路面,宽度12m ,假定拟采用灯具的等光强曲线图和利用系数曲线图如提供所示,并且应采用高压钠灯。路面照度需要达到主干路的水平,请进行道路照明设计和计算。
拟采用灯具的等光强曲线图 拟采用灯具的利用系数曲线图
解:1、道路照明设计
1)根据《城市道路照明设计标准》(91老版),主干路要求维持平均照度水平达到15lx 。 2)因路面宽度仅为12m ,考虑采用单侧布灯的设置方式。 3)该灯具的最大光强角在γ=50°附近(小于65°),而且在80°和90°角的光强值大约分别为10cd (小于30cd )和4cd (小于10cd ),符合截光型灯具要求,应按截光型灯具确定安装高度(h )和道路的有效宽度(w eff )以及灯间距(S )与安装高度(h )的关系(h ≥w eff ,S ≤3h )。
4)因采用单侧布灯,为保证路面有较好的照度均匀度,需要有一定的悬挑,结合灯型考虑选择悬挑长度O=2m,则有
间距 s =3×10=30m
仰角θ=0°、或5° 、10°、15°待进行计算以后再予确定。 2、道路照明计算
(1)路面平均照度计算
1)由利用系数曲线图查利用系数η
人行道侧 w1=2m, 则w 1/h=0.2;车行道侧 w2=10m,则w 2/h=1 若仰角为0°时,可查得η1=0.14(约),η2=0.29(约);则η0°=0.14+0.29=0.43。 若仰角为5°时,可查得η1=0.1(约),η2=0.353(约);则η5°=0.1+0.353=0.453。 若仰角为10°时,可查得η1=0.06(约),η2=0.40(约);则η10°=0.06+0.40=0.46。
从计算结果可以看出 η0°<η5°<η10°,所以从利用系数的角度考虑,灯具的仰角应该选10°或更大一些,但实际情况是当灯具的仰角大于10°以后,总的利用系数已不再上升(15°时和10°时的总的利用系数基本是一样的),而且如果继续增加仰角,总的利用系数反而会下降。结合灯型选择考虑,假定选择灯具仰角为5°。
2)确定维护系数——参考《城市道路照明指南》
灯具在使用期间,由于光源光通量会逐渐衰减;灯具内外表面会堆积灰尘及其他污物,灯具反光板受到腐蚀,引起其效率逐渐降低,光输出逐渐减少(其他减光因素未予以考虑) 。从而导致路面上的照明水平逐渐下降。为了保证在整个运行期间,路面上均能维持不低于所规定的最低亮度(照度) 值,在进行照明设计计算时,就必须引入维护系数。道路照明灯具的维护系数(M)等于光源光通量的维护系数(M1) 与灯具本身维护系数(M2) 之乘积,即M= M1× M2。
光源光通量的维护系数值和光源的种类、功率及其质量有关。确定方法推荐如下:
光源光通量的维护系数(M1)
灯具本身的维护系数和下列因素有关:(1)灯具的密封程度;(2)空气的污浊程度;(3)清扫周期和每次清扫的彻底程度。其值应通过实际测量来确定。参考有关资料,确定方法推荐如下:
灯具的维护系数(M2)
表注:(1)透光罩与壳体应无明显缝隙,每次清扫应比较彻底,否则达不到表中数值。
(2)空气特别污浊地区如化工厂、钢铁厂、煤厂等灯具维护系数还要降低。
《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006推荐,根据目前国内所使用的光源和灯具的品质及环境状况,按照每年对灯具进行一次擦拭的前提,维护系数可选为:
0.65(防护等级低于IP54的密闭灯具)
本例中假定采用有透光罩灯具并每年清扫一次,维护系数M=0.88×0.75=0.66 3)假定选250W 高压钠灯,光通量 Φ=22500lm 4)E av =
ηM Φ0. 453⨯0. 66⨯22500
ws
=
12⨯30
=18.7lx>15lx ,设计方案可行。
5)更合理的方法是按照所需达到的照度值来计算需要的光源光通量 Φ=
E av ws 15⨯12⨯30
==18061lm,由此再选择光通量为22500的NG250光源,再计算平均照度值。 ηM 0. 453⨯0. 66
通过计算可以看出,拉开一些间距还可以使平均照度更接近于要求的15lx ,但拉开间距是要牺牲均匀度的。一般不推荐这种做法。
(2)假定要求计算所进行照明设计的道路路面上P 点的水平照度。 对于精度要求不是很高的一般计算(尤其是手工计算),只要考虑P 点周围L 1、L 2和L 3 3个灯具的贡献即可。
1)确定P 点相对于L 1、L 2和L 3的坐标(c 1,γ1)、(c 2,γ2)和(c 3,γ3)。
22
对L 1 tgγ1=(30-4) +4/10=26. 3/10=2. 63 γ1=69°
22
cos c1=26/(30-4) +4=26/26. 3=0. 9886 c1=8.7°
对L 2 tgγ2=42+42/10=5. 656/10=0. 5656 γ2=29.5° tgc2=4/4=1 c2=180°-45°=135°
22
对L 3 tgγ3=(30+4) +4/10=34. 234/10=3. 423 γ3=73.7°
22
cos c3=34/(30+4) +4=0.993 c3=180°-6.7°=173.3°
2)从等光强曲线图读出L 1、L 2和L 3指向P 点的光强值。
因为灯具仰角为5°,所以需要把透明覆盖图顺时针旋转5°,按照新的坐标系统可以读得
(c 角减5°即可在原图上直接读出)I L1=120cd;I L2=195cd;I L3=80cd。 3)计算P 点的照度值为E P =
3
3
∑E Pi =∑
i =1
n
I Li
cos 3γi 2
i =1h
3
3
而cos γ1=0.0460;cos γ2=0.6592;cos γ3=0.0221; E P =(120/100)×0.0460+(195/100)×0.6592+(80/100)×0.0221 =0.0552+1.2854+0.0177=1.3583
当Φ=22500lm M=0.66时,E P =1.3583×(22500/1000)×0.66=20lx
道路几何尺寸、灯具布置和
计算点P 的位置图
二、亮度计算
1、路面上任意点的亮度计算
(1)根据等光强曲线图和r 表进行计算
亮度系数(q )的概念:表示路面反光性能的一个系数,为路面上某点的亮度和该点的水平照度之比,即q=L/E。它除了与路面材料有关外,还取决与观察者和光源相对于路面所考察的那一点的位置,即q=q(β, γ)。其中β为光的入射平面和观察平面之间的角度,γ为入射光线的投射(高度)角。
一个灯具在P 点上产生的亮度计算式:
L P =E P q ==
I (c , γ) I (c , γ) 3
cos γ⋅q (β, γ) =q (β, γ) cos 3γ22
h h
I (c , γ)
r (β, γ) h 2
确定路面亮度系数的角度图
式中:(c ,γ)——计算点(P )相对于灯具的坐标;
I (c ,γ)——指向P 点的光强值;
r (β,γ)——简化亮度系数,查表可得; h ——灯具安装高度。
从上式中可知,要进行亮度计算,关键是要知道路面亮度系数(q )或简化亮度系数(r )。
实际路面的q 或r 只有通过实测才能获得,且非常复杂。目前通常采用国际照明委员会(CIE )和道路代表大会国际常设委员会(PIARC )共同推荐的简化亮度系数表:
简化亮度系数表1
简化亮度系数表2
说明: 表1适用于沥青路面,表2适用于混凝土路面。
n 个灯具在P 点上产生的总亮度计算式:
L P =E P q =∑
i =1
n
n n
I (c i , γi ) I (c i , γi ) I (c i , γi ) 33
cos γi ⋅q (βi , γi ) =∑q (βi , γi ) cos γi =∑r (βi , γi ) 22
h 2h h i =1i =1
注意,计算路面上某一点的亮度时,需要考虑位于计算点前方(向观察位置一方)5倍安装高度、
后方(远离观察位置一方)12(书中有误,应该是2)倍安装高度、两侧各5倍安装高度范围内的灯具对计算点的亮度贡献。
(2)根据路面等亮度曲线图计算
依据——灯具的光度测试报告中的等亮度曲线图。
其计算的过程就是一个读图的过程,与照度计算相类似;但也有区别,因为等亮度曲线图是对于平行于路轴并经过灯具的垂直平面(c=0°),在路面上距离灯具的垂直投影点为10 h 的观察者进行计算和绘制的。所以,使用该图的方法与观察者的实际位置有关,可以分为两种情况考虑。 1)观察者位于灯具排列线上
观察者位于灯具排列线上示意图
由于此时观察者的位置和计算、绘制等亮度曲线图时所依据的条件一致,可以直接读图。
即在图上标出计算点相对于各灯具的位置,就可以读数了。注意,由于等亮度曲线图是对距离灯具投影点10h 的观察者而作的,当对第一个灯具的距离是准确的时,对第二、第三个灯具的距离就肯定是不正确的,即人为地移动了观察者的位置,但这样做的误差很小。把读得的结果叠加,再进行简单的换算就可以求得计算点的亮度值。 2)观察者位于灯具排列线外
由于等亮度曲线图是对位于灯具排列线上的观察者计算绘制的,严格说来不能直接应用于观察者位于灯具排列线以外的情况。但基于以下情况,可以把灯亮度曲线图切成两部分来应用: ①灯具后面这一部分的等亮度图事实上与观察者的位置无关,所以还可以按原方法使用;
②灯具前面(面向观察者)这一部分的等亮度图主要取决于道路表面的反光特性,和灯具光分布关系不那么大,因此可以将这一部分图形转向观察者来使用。
观察者位于灯具排列线外示意图
详细的使用在举例中说明。
要注意保持正确的人行道侧和车道侧,还需要把图形颠倒过来。(一句话,计算点与灯具的相对位置必须正确)
另外可以肯定的是,当等亮度图的旋转角度小于5°时,此方法的误差不会大于±10%,相当于计算点距离c=0°平面的横向距离必须小于0.875h (观察距离10h )。
当旋转角度大于5°时,计算比较复杂,请有兴趣的朋友自行钻研。
2、路面平均亮度计算
(1)根据点亮度计算数值计算(按照测量的布点方法)
计算式:L av =
∑L /n
i i =1
n
式中:
L av ——路面平均亮度;
Li ——第个计算点上的亮度; n——计算点的总数。
(2)按照亮度产生曲线图进行计算——比较简便的一种计算方法
计算公式:L av =
ηL Q 0M Φ
ws
式中:ηL ——亮度产生系数。根据道路的宽度和灯具的安装高度、悬挑长度和观察者的位置,
从灯具的亮度产生曲线图中查得(方法后面举例说明);
2
Q0——路面的平均亮度系数(cd/m/lx);
M ——维护系数; Φ——光源光通量; w ——路面宽度; s ——灯间距。
当观察者的位置和亮度产生曲线图中所给出的A 、B 、C 不一致时,可用内插法作出一条和实际观察者位置一致的曲线,然后由图中读出亮度产生系数即可。
再介绍一种计算路面平均亮度的最简化的方法,当然其精确度是不高的。
新版《城市道路照明设计标准》指出,可以利用平均照度换算系数计算平均亮度值。
2
平均照度换算系数是得到1cd/m的路面平均亮度所必须的路面平均照度值。它可由路面简化亮度系数(r)表进行路面平均亮度和平均照度计算得到,也可通过实际测量而得到。
平均照度换算系数表
3、亮度计算举例 例一、
已知一条单幅道路,路面宽度w=12m,采用单侧布灯,间距s=30m,安装高度h=10m,悬挑长度O=2m。试计算位于距不设灯的一侧路缘1/4路宽,且距L 3为60m 的观察者所观察到的P 点的亮度(等光强曲线图同照度计算示例三)。 解:(1)确定β角(光入射平面和观看平面之间的角度)。 β1:(注意β1′的对顶角和δ的互位角的关系) tg β1′=(30―4)/4=6.5 β1′=81.25° tg δ=(60+30+4)/3=31.333 δ=88.17° β1=δ―β1′=88.17°―81.25°=6.92°
β2:(β2等于β1′的对顶角加β2′的对顶角加β1之和) tg β2′=4/4=1 β2′=45°
β2=β1′+β2′+β1=81.25°+45°+6.92°=133.17° β3:(β3为β2加β3′的对顶角之和)
tg (β2′+β3′)=(30+4)/4=8.5 β2′+β3′=83.29° β3′=83.29°―β2′=83.29°―45°=38.29° β3=β2+β3′=133.17°+38.29°=171.46° (2)分别确定(γ1,c 1)、(γ2,c 2)和(γ3,c 3)。
22
对L 1 tgγ1=(30-4) +4/10=26. 3/10=2. 63 γ1=69°
22
cos c1=26/(30-4) +4=26/26. 3=0. 9886 c1=8.7°
对L 2 tgγ2=42+42/10=5. 656/10=0. 5656 γ2=29.5° tgc2=4/4=1 c2=180°-45°=135°
22
对L 3 tgγ3=(30+4) +4/10=34. 234/10=3. 423 γ3=73.7°
22
cos c3=34/(30+4) +4=34/34. 23=0. 993 c3=180°-6.7
=173.3°
道路几何尺寸、灯具布置和计算点
(P )的位置以及亮度计算角度图解
(3)从等光强曲线图上读出L1、L2、L3分别指向P 点的光强值。 假定灯具仰角为0°时,得: I L1=110cd IL2=175cd IL3=75cd (4)根据(β1,tg γ1)、(β2,tg γ2)和(β3,tg γ3)的值,查r 表(见前述)并通过内插计算可得:
―4―4
r 1=171.87×10 r2=188.78×10
―4
r 3=11.73×10 (计算有误差) 内插法的基本计算式:
A C B a c=a+(b-a) ×(B-C)/(B-A) b
I L 12―4―4
r 1=110/10×171.87×10=189.06×102h I L 22―4―4L 2=2r 2=175/10×188.78×10=330.36×10
h I L 32―4―4L 3=2r 3=75/10×11.73×10=8.79×10
h
L 1=
(6)求P 点的总亮度。
光源光通量(NG250)Φ=22500lm,维护系数M=0.65,则
L P =(L1+L2+L3) ×22500/1000×0.65=(189.06+330.36+8.79) ×10×22.5×0.65=0.77cd/m 例二、
从下面所提供的等亮度曲线图确定图中A 和B 点的亮度值。并且道路为单幅,灯具左侧排列,光源光通量Φ=40000 lm,灯具安装高度h=10m,间距s=40m,路面宽度w=15m,观察者位于距右侧路缘4m (0.4h ),至L 1的距离100m (10h ),路面为I 类。
利用等亮度曲线图计算亮度方法图
―4
2
解:(1)以与等亮度曲线图相同的h 为单位画出道路平面图并标出观察者的位置。
(2)将等亮度图的中心点(0,0)分别放在灯具L 1和L 2的投影位置上,令其纵轴平行于路轴。 (3)因A 、B 点在L 2的后方,可以直接读数;A 、B 点在L 1的前方,须将叠加在其上的等亮度图旋转,使其纵轴指向观察者。
(4)检查转过的角度,因小于5°(3.4°),可以直接读数 (5)分别读出两个灯具在A 点和B 点产生的亮度值,并求和。 A 点:灯具L 1:该灯具所产生的L max 的100%; 灯具L 2:该灯具所产生的L max 的1%。 所以A 点亮度为一个灯具所产生的L max 的101%。 B 点:灯具L 1:该灯具所产生的L max 的4%; 灯具L 2:该灯具所产生的L max 的4%。 所以B 点亮度为一个灯具所产生的L max 的8%。 (6)一个灯具所产生的最大亮度为
222
L max =0.104(ΦQ 0/h)=0.104×(40000×0.1)/10=4.16cd/m (7)A 点和B 点的亮度分别为:
2
L A =1.01×4.16=4.2cd/m
2
L B =0.08×4.16=0.33cd/m
例三、
道路的几何条件如图所示,光源光通量Φ=20000 lm,灯具安装高度h=10m,间距s=50m,单向车行道宽度w=6m,观察者位于右侧灯具的排列线上。路面的Q 0=0.1,亮度产生系数曲线如下图,试求出右侧车行道的路面平均亮度。
道路几何条件图 所采用灯具的亮度产生曲线图
解:(1)求左侧灯具在右侧车行道上产生的亮度。 因观察者位于灯具排列线外(车道侧)10 m处(1h ),故必须采用ηL 曲线组中的曲线C 。 可从图中读出:Y 2=0到Y 2=1.2h的ηL =0.29; Y2=0到Y 2=0.6h的ηL =0.19 因此,Y 2=0.4h 到Y 2=1.2h的ηL =0.29―0.19=0.10。 (2)求右侧灯具在右侧车行道上产生的亮度。
因观察者位于灯具排列线上,故必须采用ηL 曲线组中的曲线B 。
可从图中读出:Y 2=0到Y 2=0.4h的ηL =0.15; Y1=0到Y 1=0.2h的ηL =0.09 因此,Y 2=0.4h 到Y 1=0.2h的ηL =0.15+0.09=0.24。 (3)右侧车行道的路面平均亮度
2
L av =(0.1+0.24) ×(0.10×20000)/(50×6)=0.34×2000/300=2.27cd/m 如果要计算平均维持亮度值,则还需要乘上维护系数M 。
三、不舒适眩光计算
前面已经讲过,不舒适眩光可用眩光控制等级(G )来度量。而且也给出了G 的计算公式: G=13.84-3.31lgI 80+1.3(lg
I 801/2I 80
) -0.08 lg+1.29lgF+0.97lg Lav +4.41lgh′-1.46logP+c I 88I 88
式中:I 80、I 88—灯具在和路轴平行的平面内,与向下垂轴形成80°、88°夹角方向上的光强值(cd );
该值可以通过灯具的光强表查得,适用范围50≤I 80≤7000(cd ); 1≤I 80/ I88≤50;
2
F —灯具在和路轴平行的平面内,投影在76°角方向上的发光面积(m );该值可以通过实际
-3-12
采用的灯具计算而得,适用范围7×10≤F ≤4×10(m );
22
L av ——路面上的平均亮度(cd/m);0.3≤L av ≤7(cd/m); h ′—水平视线(1.5m )距灯具的高度(m );5≤h ′≤20(m); P —每公里安装灯具数目;20≤P ≤100;
c —光源颜色修正系数,对低压钠灯c=+0.4,对其它光源c=0。
一旦光源、灯具选定,并且灯具的安装条件和道路的几何条件都确定,路面的反光特性也知道的话,就可以计算G 值。其中确定比较困难的是L av 。 举例如下:
假定有一条9m 宽的道路(Q 0=0.1),选用半截光型灯具,内装250W 高压钠灯(光通量22500lm ),
2
安装高度h=10m,灯具间距s=33m,悬挑长度O=1m,I 80=40cd/1000lm,I 90=12cd/1000lm,F=0.084m,试计算G 。 解:(1)根据给定条件进行路面平均亮度计算。
假定给出了亮度产生曲线并且从图中读得ηL =0.23,则:
2
L av =0.23×(0.10×22500)/(33×9)=0.23×2250/297=1.74cd/m 0.97lg Lav =0.97lg 1.74=0.233
(2)因为I 80=40cd/1000lm,Φ=22500 lm,得I 80=40×22.5=900cd -3.31lgI 80=-3.31lg900=-9.78 (3)用内插法可求得:
I 88= I90+(I 90 ―I 80)×(90―88)/(90―80)=12+28×0.2=17.6(cd/1000lm) I 88=17.6×22.5=396cd 所以-0.08 lg
I 8040=-0.08 lg=-0.029 I 8817. 6
(4) 1.3(lg
I 801/2401/2
) =1.3(lg) =0.78 I 8817. 6
2
(5)因F=0.084m,得1.29lgF= 1.29lg0.084=-1.38
(6) h′= h―h 0=10―1.5=8.5m 4.41lgh′=4.41lg8.5=4.10
(7) 因s=33m P=1000/33=30.3 -1.46lgP=-1.46lg30.3=-2.16
将以上各计算值代入得G=13.84-9.78+0.78-0.029-1.38+0.233+4.1-2.16=5.6 对照CIE 推荐标准可知G 略高于最低要求值(刚刚可以接受)。
四、失能眩光计算
失能眩光可用阈值增量来定量描述,失能眩光的计算就是阈值增量的计算,其计算公式为:
TI =65
L v L
0. 8av
; 其适用范围为0.05<L av <5。 而L v =K ⋅
∑
i =1
-3
n
E θi
θi 2
; 此式适用范围为1.5°
≤θ≤60°,常数K 取值为10(当θ以度为单位时)或3×10(当θ以弧度为单位时)。 在进行等效光幕亮度或失能眩光计算时,CIE 作了下列规定和假定:
(1)观察点位于距右侧路缘1/4路宽处。
(2)假定车辆顶棚的挡光角度为20°,这意味着位于20°倾斜面以上的灯具不应包括在眩光计算中。
(3)观察者一直注视着前方路面90m 的一点(即观察方向和水平轴夹角为1°),该点距右侧路缘也为1/4路宽。
失能眩光的计算程序和范围:第一个灯具总是位于20°平面上,逐一依次计算500m 以内同一排灯具所产生的光幕亮度并进行累加,但只要计算到某一个灯具所产生的光幕亮度小于其累加光幕亮度的20%时为止,对其它排灯具的计算也应遵照这一程序。
[例5-8]假定有一条道路,采用单侧排列布灯方式,灯具间距S=33m,安装高度h=10m,灯具的排列线在路面上的投影距右侧路缘正好为1/4路宽,灯具内光源光通量为9600lm ,灯具在通过灯具发光中心且与路轴平行的平面的光强分布表如下。 光强分布表
解:根据CIE 的规定和题中计算条件,可有下图所示的几何关系。
失能眩光计算图解
(1)各个灯具至观察点的水平距离
对第一个灯具 γ1=71°, L1=(10-1,5)tg71°=24.69m;
对第二个灯具 L2=33+24.69=57.69m,γ2=tg(57.69/8.5)=81.61°;
对第三个灯具 L3=90.69m,γ3=84.64°;对第四个灯具 L4=123.69m,γ4=86.06°; 对第五个灯具 L5=156.69m,γ5=86.69°;对第六个灯具 L6=189.69m,γ6=87.43°; 对第七个灯具 L7=222.69m,γ7=87.81°;对第八个灯具 L8=255.69m,γ8=88.09°; 对第九个灯具 L9=288.69m,γ9=88.31°; 对第十个灯具 L10=321.69m,γ对第十一个灯具 L11=354.69m,γ
11
10
-1
=88.48°;
12
=88.62°;对第十二个灯具 L12=387.69m,γ=88.74°。
(2)由已知配光求各个灯具指向观察点的光强。可用内插法,由I 70和I 75可求出I 71 : I 71= I70-(I 70- I75)
71-701
=123-46×=113.8= I1
75-705
同理可求出: I81.61°=34.48=I2 ; I 84.64°=23.9=I3 ; I86.06°=19.82=I4 ; I 86.69°=17.33=I5
I 87.43°=16.14=I6 ; I 87.81°=15.38=I7 ; I 88.09°=14.82=I8 ; I 88.31°=14.38=I9 I 88.48°=14.04=I10 ; I 88.62°=13.76=I11 ;I 88.74°=13.52=I12
(3)计算各灯具(眩光源)在垂直于视线方向上所产生的照度。 ξi =90°-1°-(90°-γi )=γi -1°;H i =di sin ξi ; Ei =
I i
H i
sin ξi =2
3
I i d sin ξi
2
i
2
sin ξi =
3
I i d
2i
sinξi
2
因d i = (h -1. 5) +L i 2,经计算得:
d 1=26.112; d2=58.312; d3=91.087; d4=123.981; d5=156.920; d6=189.88; d 7=222.852; d8=255.831; d9=288.815; d10=321.802; d11=354.791; d12=387.783 故E 1 =
I 1d
21
sinξ1=
113. 826. 112
2
×0.9396=0.1568
E 2=0.0100; E3=0.00286; E4=0.001284; E5=0.0007019;E 6=0.0004467;E 7=0.000309 E 8=0.0002261; E9=0.0001721; E10=0.0001354;E 11=0.0001092;E 12=0.0000898; (4)计算视线方向和各灯具(眩光源)射向眼睛的光线之间的夹角。 θi =90°-γi +1°,故计算得: θ1=20°
1
θ
21
=0.0025; θ2=9.39°
1
θ2
1
=0.0110; θ3=6.36° 2
1
θ
2
3
=0.0247;
θ4=4.94°
1
θ4
=0.0409; θ5=4.11° 2
θ5
=0.0591; θ6=3.57° 2
1
θ
2
6
=0.0784;
θ7=3.19°
1
θ7
1
=0.0982; θ8=2.91° 2
1
θ8
1
=0.1180; θ9=2.69° 2
1
θ
2
9
=0.1381
θ10=2.52°
θ
210
=0.1574; θi1=2.38°
θ
211
=0.1765; θi2=2.26°
1
θ
212
=0.1957
(5)求光幕亮度L v
L v =K
∑θ
i
n
Ei
2i
;
E 1
θ
21
=0.0025×0.1568=0.000392
E 2
θ
22
=0.00011;
E 3
θ
2
3
=0.0000700E 4
24
θ
=0.0000525E 5
25
θ
=0.0000414;
E 6
θ
2
6
=0.000035E 7
27
θ
=0.0000303
E 8
θ
28
=0.0000266;
E 9
θ
29
=0.0000237;
E 10
θ
210
=0.0000213;
E 11
θ
211
=0.0000192;
E 12
θ
212
=0.0000175;
需要注意的是,以上计算结果是当光源光通量为1000lm 时计算得到的,实际上光源光通量为9.6Klm ,故需乘以第数9.6。
当K=10时, Lv =10×0.0008401×9.6=0.0806cd/m
2
求出了L v 后,若再计算出或测量出L av ,便可计算出TI 。
若观察者不是位于通过灯具发光中心且与路轴平行的平面(C 0平面)内,则计算就要复杂些了。
第四部分 道路照明测量
道路照明中的光学测量,广义上说,它包括两部分:①在实验室中进行道路照明灯具的光度测试,提出详细的测试报告,供照明设计使用。②进行道路照明的现场测试,主要是亮度、照度的现场测量。
一、道路照明测量常用仪器
测量路面照度、亮度常用仪器是照度计和亮度计。 1、照度计 2、亮度计
目前,在我国国内尚未见实际路面亮度测量,也从未见过亮度计。国际上用得比较普遍的有两种:①联邦德国汉堡公司生产的PU 3型亮度计;②美国加利福尼亚公司生产的1980A 或1980B 型Pritchard 亮度计。
二、路面照度和亮度的测量 1、测量的目的
道路照明工程竣工并投入运行后通常要进行路面亮度、照度的现场测量,其目的是了解路面的实际照明效果与原先的设计要求是否符合,并为以后进行更经济合理的设计提供依据。在照明设施运行了一段时间(如半年、一年)以后,还要进行测量,其目的是研究灯具因积灰变脏而引起的光输出减少情况,并求出维护系数。 2、路面照度的测量 (1)概念
通常讲路面上某一点的照度,有两层意思:①指包含该点的小面积元(由接收器尺寸所决定)上的平均照度。②除了特别指明以外,一般照度是指该点在水平面上的照度,即水平照度。
通常讲的路面平均照度,可用公式表示为:E av =
∑E ∆A /∑∆A
i
i
i
i =1
i =1
n n
即先把被测路面划分成许多小网格,并认为在每块小网格上照度分布是均匀的。测出每块小网格上的照度,把各小网格上的照度值与其所对应的小网格的面积相乘并求和,除以这些小网格的面积的总和,便得被测路面的平均照度。 (2)测量地段的选择
进行照度测量时,要选择能够代表被测道路照明状况的地段。比如,有一条道路,灯具安装间距最小为35m ,最大为40m ,多数为37m ,则应选择间距为37m 的地段作为测量场。光源的一致性,灯具安装(包括悬挑长度、仰角、安装高度等)的规整性也应予以考虑。测量场在纵方向(沿道路走向)应包括同一侧的两个灯杆之间的区域,而在横方向,单侧布灯应考虑整个路宽,双侧交错和双侧对称布灯或中心对称布灯可考虑1/2路宽。当需考察环境照明状况时,横方向测量区域应从路缘向外扩展考虑3/2车道宽度。 (3)照度测量布点方法
1)四点法。把同一侧两灯杆间的测量路段划分成若干个大小相等的矩形网格,把测点设在每个矩形网格的四角,这种布点方法的基础是假定四个角上测得的照度的平均值代表了整个网格的平均照度。双车道道路采用四点法布点时的测点布置图。
2) 中心法。把同一侧两灯杆间的测量路段划分成若干个大小相等的矩形网格,把测点设在每个矩形网格的中心。这种布点方法的基础是假定网格中心测得的照度代表了整个网格的平均照度。双车道道路采用中心法布点时的测点布置图。
现在的问题是测量路段要划分成多少网格?当两灯杆的间距S ≤50m 时,通常沿道路纵方向把间距(S )十等分。当S ≥50m 时,按每一网格边长d ≤5m 的原则进行等间距划分。而在道路的横方向把每条车道二等分(四点法)或三等分(中心法)。当路面照度均匀度比较好或对测量准确度要求比较低时,则在道路横方向可取车道的宽度作为网格的宽度,也就是不需要再划分。 (4)平均照度及均匀度的计算
采用四点法布点,可把测量结果代入下式计算出平均照度:
E av =1/4MN(ΣE ■+2ΣE ▲+4ΣE ●)
式中 Eav ——测量区域的平均照度; E■——测量区域四角测点的照度;
E ▲——除四角外四条外边上测点的照度; E ●——测量区域内测点的照度; M ——纵方向划分的网格数; N ——横方向划分的网格数。
采用面积中心法布点,可把测量结果代入下式计算出平均照度。
Eav =1/MN ΣE i
式中 Ei ——在第i 个测点上测得的照度。
可以根据逐点进行的照度测量结果计算出照度均匀度。 3、路面亮度的测量
路面亮度的实际测量和照度测量相比更为重要,这是因为①CIE 及多数国家的道路照明标准规定的是亮度值;②固然现在进行道路照明设计时,亮度可预先进行计算,但由于影响因素很多,而且计算时可供采用的各种基本参数可能不那么全,因此照明设施投入运行后路面的实际亮度和原先的设计可能有较大出入,有必要通过实测来确定汽车驾驶员所感受到的实际亮度值。 (1)概念
通常我们讲测量路面上某一点的亮度和测量某一点的照度一样,是包含了该点在内的具有一定面积大小上的平均亮度。面积的大小取决于测量时所用的亮度计视场角的大小。测量路面上某点的照度时,是把照度计的接收器放在该点上,直接接收各灯具射入它上面的光;而测量该点的亮度时,要把亮度计放在距该点一定距离处,令亮度计瞄准该点,这时亮度计所接收到的就是包括了该点在内的比较大的一块面积上的反射光了。
通常讲的路面平均亮度定义为:L av =
∑L ∆A /∑∆A
i
i
i
i =1
i =1
n n
即把被测路面划分成许多小网格,并认为在这些网格上亮度分布是均匀的,然后把测得的这些小网格上的亮度值乘以其所对应的面积,并求和,最后再除以被测路面的面积,便可得到被测路面的平均亮度。但要注意这里的面积不是各网格的实际面积,而是观察者所看到的投影(透视)面积。
透视平均亮度的概念:道路使用者(包括驾驶员和行人)总是以透视方式注视着其前方的路面,在观察高度和视角不变的情况下,会造成路面上实际相等的面积在道路使用者看来并不相等,距离道路使用者越近,面积就显得越大。要是驾驶员看到的路面面积(透视面积)相等,则实际路面就得划分成不等面积:
观察者前方60—160m 路面透视图
从图可以看出,在观察点高度为1.5m ,测量的路面区域在观察者前方60~160m 的情况下,测量区域的头一个8m 和最后的60m 对亮度测量结果的贡献一样大。所以我们在测量路面的平均亮度时,要把测点均匀布置在路面的透视图上,然后把各点的测量结果进行算术平均,从而求出路面的平均亮度,这就是透视平均亮度。
亮度测点均匀布置在路面透视图上(a )路面透视图(b )道路平面图
若把测点均匀布置在实际路面上,则在求透视平均亮度时,就不能把各点的测量结果进行简单的算术平均,而必须对各点所代表的面积根据其对观察点所张的立体角赋以权重,而后进行加权平均。
亮度测点均匀布置在实际路面上(a )路面透视图(b )道路平面图
L av =
∑L i w i
, wi 为第i 个测点所代表的面积对观测点所张的立体角。 ∑w i
静态平均亮度就是观察者(驾驶员、亮度计)静止不动时,所观察(测量)到的路面平均亮度。 动态平均亮度就是观察者在运动状态下所观察到的路面平均亮度。
近年来,国外的一些道路照明工作者的研究结果表明,虽然测量点均匀分布在实际路面上且在一个固定的观察点上进行亮度测量时,若不计入面积的权重并进行加权平均,则其结果不能代表驾驶员所观察到的透视平均亮度,但却能得到动态平均亮度的近似值。所以,应该采用把测量点均匀布置在实际路面上的方法。 (2)测量地段
和测量路面平均照度一样,首先要选择有代表性地段。
驾驶员观察路面角度通常取0.5°~1.5°,这就决定了测量区域在纵方向是观察点前方60m ~160m 的路面,而在横方向,对中间没有分车带的道路来说,应包括整个路宽,中间有分车带的双幅路,则应包括一个方向的车行道宽度。 (3)观测点的高度和位置
1)观测点高度:距离路面1.5m (这是卡车驾驶员和轿车驾驶员视点的平均高度),即要把亮度计调至离地1.5m 高处。
2)观测点的纵向位置:距第一横排测试点60m 。
3)观测点的横向位置:测量和计算平均亮度和亮度总均匀度时,观测点需位于距道路右侧1/4路宽处;测量和计算亮度纵向均匀度时,观测点应位于每一条车道的中心线上。 (4)布点方法
在道路纵向,当同一侧两灯杆间距S ≤50m 时,通常等间距布10个点;当S >50m 时,按两测点间距d ≤5m 的原则确定。在横方向,每条车道布5个点,中间一点需位于车道的中心线上,两侧最外的两个点分别位于距车道两侧边界线1/10车道宽度处。在均匀度较好或对测量准确要求比较低的路段,每条车道可只布3个点。中间一点仍位于中心线上,外面两个点分别距车道两侧边界线为1/6车道宽度。
(5)测量和数据处理方法
1)路面平均亮度:用点式亮度计逐点进行测量,当测点均匀分布在实际路面上时,则可把测得的各点亮度值直接进行算术平均,便得动态平均亮度。
2)路面亮度总均匀度:根据公式U 0=Lmin /Lav ,从均匀分布的测点上测得的亮度值中找出最小亮度值与前面求得的平均亮度值相除,即得路面亮度总均匀度。
3)路面亮度纵向均匀度:需把亮度计放在每条车道的中心线上,对中心线上的测点进行亮度测量,并分别找出每条车道的最大亮度值(L'max ) 和最小亮度值(L'min ) ,从而根据公式U i = L'min / L'max 分别计算出每条车道的纵向均匀度,然后将各个U i 值进行比较,从中挑选出最小者作为整个路面的亮度纵向均匀度。
4、测量应注意的事项:
(1)安装新气体放电灯的道路,应先让系统累计运行(即光源累计点燃100h ,使光源光输出达到基本稳定后才能进行现场测量。
(2)每次测量应在开灯20~30min 后且在民用昏影终了时才能开始。 (3)测量时路面要清洁、干燥,有明月或积雪时不宜进行测量。 (4)测量照度时接收器应水平放置。
(5)测量过程中要定时测量并记录供电电压,以便万一供电电压发生较大变化时,可以对光源光输出作相应的修正。
(6)测量人员不宜穿白色衣服,并注意排除外来光射入接收器。同时应防止测量人员或围观群众在接收器上造成阴影或挡光。
(7)测量亮度时为确保亮度准确瞄准测量点,可用一盏小红灯,在测量每一点亮度之前,把它放在测点上,使亮度计对灯进行瞄准,读数前把灯移开。 5、测量报告应包括的内容
(1)测量日期、时间、气候条件。
(2)测量部位(包括城市、街道、路段名)。
(3)光源和灯具(包括镇流器等附件)的型号、规格。 (4)灯具安装方式、间距、高度、仰角、悬挑长度。 (5)光源和灯具的使用时间,最近一次的清扫日期。 (6)测试现场条件(包括环境条件、供电电压等) (7)标有尺寸的照度测点布置图。 (8)各测点的照度测量值。
(9)平均照度及其均匀度的计算结果。 (10)等照度曲线图。
(11)标有尺寸的亮度测点及观测点(亮度计)的布置图。 (12)平均亮度、亮度总均匀度、亮度纵向均匀度的计算结果。 (13)测量仪器(名称、规格、型号、生产厂家等)
(14)照度计接收器距地面高度、放置状态(不水平时应注意倾斜角)。 (15)测试单位和人员名单。
高压钠灯光电参数随电源电压的变化
需要根据电压对额定电压的偏移值来修正实际测量得到的照度值。 道路照明测试报告推荐的表格格式。
道 路 照 明 现 场
测 量 报 告 表
道路照明基本理论与计算
第一部分 道路照明基本概念 第二部分 道路照明灯具 第三部分 道路照明计算 第四部分 道路照明测量
第一部分 道路照明基本概念
一、光的度量
1、光通量——光源在单位时间内发出的光量称为光通量,符号Φ,单位是lm (流明)。 2、光强(度)——光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量被定义为光源在该方向的光强(度),符号为I ,单位为坎德拉(cd )。 I=dφ/dΩ(Ω为立体角) 3、(光)照度——表示表面被照明程度的量称为(光)照度,它是每单位面积上接受到的光通量数,
2
符号为E ,E=dφ/ds,单位为lx (勒克斯),1lx 即1lm/m。
422
方向的(光)亮度,符号为L ,L=dI/ds,单位为cd/m(过去常用单位为nt(尼特) ,1nt=1 cd/m)。 5、发光效率
(1)光源发光效率——指一个光源所发出的光通量φ与该光源所消耗的电功率P 之比, 即:η=φ/P。 (2)灯具效率——指在规定条件下测得的灯具发射的光通量值与灯具内所有光源发出的光通量的测定值之和的比值。 6、对比感受性
视觉认知的基本条件:亮度对比和颜色对比(在此忽略)。
亮度对比是视野中目标和背景亮度差与背景(或目标)亮度之比,符号C ,即:
C =
|L 0-L b |
式中:L 0—目标亮度(nt ); Lb —背景亮度(nt ) L b
人眼刚刚能够知觉的最小亮度比,称为阈限对比,符号C 。阈限对比的倒数,即表示人眼的对比感受性,也称为对比灵敏度,符号S c ,即: S c =
1
式中:S c ——对比感受性; C —阈限对比 C
Sc 显然不是一个固定不变的常数,它的变化与以下因素有关:
1、 照明条件;
2、 观察目标的大小; 3、 观察目标呈现的时间。
在理想条件下,视力好的人能够分辨0.01的亮度对比,即人的对比感受性最大可达100。
由图中可以看出,S c 随L b 而上升,到大于100 nt 以后即接近最大值,之后,尽管L b 在绝对数值上仍有比 较大的上升,但S c 已无大的上升空间,相反,当L b 大于 1000以后,S c 反而有所下降,这主要是由于背景亮度过 大而产生眩光的缘故。
特别要提醒大家的是:照度是一个客观值,而亮度是一 个主观值。
对比感受性与背景亮度关系图
横轴L b , 纵轴S c
二、关于道路照明的几个术语:(参见新版《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006) 1、灯具的安装高度——灯具的光中心至路面的垂直距离,符号为h 。
2、灯具的安装间距——沿道路的中心线测得的相邻两个灯具之间的距离,符号为s 。
3、悬挑长度——灯具的光中心至邻近一侧缘石的水平距离,即灯具伸出或缩进缘石的水平距离,符号为O 。
4、道路有效宽度——与道路的实际宽度、灯具的悬挑长度和灯具的布置方式等有关的理论距离,符号为w eff 。
当灯具采用单侧布置方式时,道路有效宽度为实际路宽减去一个悬挑长度。
当灯具采用双侧(包括交错和对称)布置方式时,道路有效宽度为实际路宽减去二个悬挑长度。当灯具在双幅路中间分车带上采用中心对称布置方式时,道路有效宽度就是道路实际宽度。
道路有效宽度计算示意图
5、环境比——车行道外边5米宽的带状区域内的平均水平照度与相邻的5米宽车行道上平均水平照度之比,符号为SR 。 6、(道路)照明功率密度——单位路面面积上的照明安装功率(包括镇流器功耗),符号为LPD ,单
三、道路照明的质量评价指标 1、路面平均亮度(L av )或照度(E av )
在道路上行驶时驾驶员观察路面障碍物的背景主要是驾驶员前方的路面,因此,障碍物本身的表面和路面之间至少要有一定的、最低限度的亮度对比,驾驶员才能观察到障碍物。路面平均亮度越高则眼睛的对比灵敏度越高,驾驶员觉察路面障碍物的可靠性越高。路面平均亮度水平也直接影响到驾驶员的视觉舒适程度。平均亮度越高(但需限制在产生眩光的亮度水平以下),驾驶员就越舒适。
2、路面亮度(或照度)均匀度
路面亮度(或照度)均匀度包括亮度(或照度)总均匀度和亮度(或照度)纵向均匀度。 (1)总均匀度(U 0)
道路照明设施,即使能为路面提供良好的平均亮度,但也很可能在路面上的某些区域产生很低的亮度,因而在这些区域里对比值(C )低、阈限对比(C )高。同时,视场中大的亮度差,也会导致眼睛的对比灵敏度(S c )下降和引起所谓瞬时适应问题(视觉疲劳),结果是驾驶员的视看能力的下降。为了保证驾驶员对路面上各个区域都有足够的视看能力,就需要确定路面上最小亮(照)度与平均亮(照)度之间的允许差值。
亮度(或照度)总均匀度定义:路面上最小亮(照)度和平均亮(照)度之比,即 U 0=
L min
,式中: Lmin ——路面上的最小亮度值; Lav ——路面上的平均亮度值 L av
(2)纵向均匀度(U L )
当驾驶员在路面上行驶时,一般情况下总是沿着某一条车道行驶,而在驾驶员前方路面上反复相间出现的亮暗区对驾驶员的干扰(即所谓的“斑纹”效应)很大。因此,为了减少这种干扰,就必须限制沿车道中心线上最高区和最暗区的亮度差,以提高驾驶员的视觉舒适感。
亮度(或照度)纵向均匀度定义:路面上通过观察者位置并且平行于路轴的直线上(即车道中心线上)最小亮(照)度和最大亮(照)度之比,即 U L =
L ' min
,式中: L’min ——车道中心线上的最小亮度值; L’max ——车道中心线上的最大亮度值 L ' max
注意:一条道路有N 条车道就有N 个U L 值(评价时用其最小值)。 3、眩光限制
是一项十分重要的评价指标,分为两类:
(1)失能眩光——损害视看物体的能力,直接影响到驾驶员觉察障碍物的可靠性,影响行车安全。 (2)不舒适眩光——引起不舒适感觉和视觉疲劳,影响到驾驶员的舒适度。
平时往往不予足够的重视,有也只是定性的评价,实际是可以通过计算来定量分析的(尤其是新标准已经提出了具体的数值要求)。 (1)失能眩光(生理眩光)
眩光导致视觉能力的损失,是由于光在眼睛里发生散射而造成的。 没有眩光时,直接视场里的景物的清晰图象聚焦在眼睛 的视网膜上,引起的视感觉与景物的亮度成正比;
有眩光时,眩光源的光线在眼睛里不聚焦,发生散射, 在视网膜方向上的散射会起到光幕作用叠加在清晰的图象上。 这层光幕可以看作有一等效亮度,强度与视网膜方向的散射 程度成正比。
由于眩光而引起的光在眼睛里的散射图 研究发现等效光幕亮度取决于眩光源在眼睛上产生的照度(E eye )以及观察方向和从眩光源来的光线入射方向之间的角度(θ)。
22
通常情况下,道路照明中路面亮度在0.05cd/m—5cd/m,θ一般在1.5—60°(对驾驶员而言是20°)范围内,等效光幕亮度可以用以下经验公式计算:
L v =K ⋅
2
E eye
θ2
式中:L v —等效光幕亮度(cd/m);
Eeye ——眩光源在观察者眼睛上(在垂直于视线(不完全水平)平面上)所产生的照度(lx ); θ—视线和从眩光源来的光线入射方向之间的角度;
-3
K—比例常数,当θ以度为单位时K=10,当θ以弧度为单位时,K=3×10
在实际应用中,视场中往往出现多个眩光源,这时总的等效光幕亮度等于各个眩光源所产生的等效光幕亮度的叠加,即
L v =∑L vi
i =1
n
把等效光幕亮度加在背景亮度和目标亮度两者之上后, 一方面,由于背景亮度增加而引起阈限对比减小即对比
灵敏度增加;另一方面,对比又减小了。但是,对比灵敏度 [C =
|L 0-L b |
] L b
增加的正效应还不足以补偿对比减小的损失。这意味着,没有眩光时一个刚刚可以看见的物体,在有眩光时就看不见了,除非增加实际对比,称为阈值增量,定义:在眩光条件下又能刚刚看见物体所需增加的额外对比除以有效对比。(它是一个百分比)
22
对于道路照明中路面亮度在0.05cd/m—5cd/m,阈值增量可用下式计算: TI =65
L v L
0. 8av
式中:TI —相对阈值增量(%);
2
Lv —等效光幕亮度(cd/m),假定观察者总是以与水平线成1°夹角注视与路轴平行的正前方(即一直注视着前方90 m路面上的一点); Lav ——路面上的平均亮度
我国即将重新颁布的《城市道路照明设计标准》规定,对于快速路、主干路和次干路,TI 应小于10%,对于支路,TI 应小于15%。 (2)不舒适眩光(心理眩光)
可以用眩光控制等级(G )来度量驾驶员所感受到的不舒适眩光,主要取决于特定灯具指数和道路照明设施的特性。眩光控制等级(G )可以用以下经验公式计算: G=13.84-3.31lgI 80+1.3(lg
I 801/2I 80
) -0.08 lg+1.2lgF+0.97lg Lav +4.41lgh′-1.46lgP+c I 88I 88
式中:I 80、I 88—灯具在和路轴平行的平面内,与向下垂轴形成80°、88°夹角方向上的光强值(cd );
该值可以通过灯具的光强表查得,适用范围50≤I 80≤7000(cd ); 1≤I 80/ I88≤50;
2
F —灯具在和路轴平行的平面内,投影在76°角方向上的发光面积(m );该值可以通过实际采用的
-3-12
灯具计算而得,适用范围7×10≤F ≤4×10(m );
22
L av ——路面上的平均亮度(cd/m);0.3≤L av ≤7(cd/m); h ′—水平视线(1.5m )距灯具的高度(m );5≤h ′≤20(m);
c —光源颜色修正系数,对低压钠灯c=+0.4,对其它光源c=0。 举例:以宁波燎原灯具NBDD —18为例
灯具尺寸图
该灯具的总尺寸为875 m m×373 m m,计算可得(更可以实际测量)发光面积为372 m m×260 m m,
22
近似为0.09 m,76°投影面积为0.087 m(sin76°);
4、诱导性——重要性很突出,但它是一个定性评价指标。
(1)视觉诱导——采用诱导辅助设施,如路面中线、路缘、或路面标志、应急路栏。 (2)光学诱导——通过灯杆和灯具排列、灯具式样、灯光颜色或其强度变化。
举例:1)在设置连续照明的道路上,灯具排列整齐;双幅路上将灯杆设置在分车带中央;曲线路段灯杆设在外侧;在T 型交叉路口在道路终端对面设灯等。
2)根据需要,通过改变照明系统、改变光源颜色、改变灯具的样式或安装高度、改变灯具的布置方式来获取良好的诱导性。
机动车交通道路照明标准值
注:1、表中所列的平均照度仅适用于沥青路面。若系水泥混凝土路面,其平均照度值可相应降低30%。
2、表中各项数值仅适用于干燥路面。
3、表中对每一级道路的平均亮度或平均照度给出了两档标准值,由XX/XX表示,“/”的左侧为低档值,右侧为
高档值。
注:①表中所列的平均照度仅适用于沥青路面。若系水泥混凝土路面,其平均照度值可相应降低20~30%。
②表中各项数值仅适用于干燥路面。
5、(道路)照明功率密度(适应绿色照明要求CJJ45-2006新版标准提出的新的指标)
2
(1)定义——单位路面面积上的照明安装功率(包括镇流器功耗),符号为LPD ,单位为W/m。 (2)LPD 的计算方法
1)照明安装功率(W )
包括镇流器功耗,若无法了解镇流器的准确功耗值,可以按照占灯功率的15%计算,如400W 高压钠灯,其总功率为400×(1+15%)=460W。
2)计算面积(S) S=W×L
①路宽W:分别根据道路断面(几幅路、有无分车带等) 、路灯布置方式确定。
如 单幅路,W 为整个路宽;
双幅路,有中央分车带,且很宽,两侧对称布灯,原则上分车带不照亮,则按照两条道路
来处理。
双幅路,中央分车带很窄,两侧或中央布灯,分车带也照亮,则按照一条道路来处理。 ②间距L:单侧布置:两灯杆距离。
中心对称布置:两灯杆距离。 双侧对称布置:两灯杆距离。
双侧交错布置:同一侧两灯杆距离的1/2。 ③计算功率密度:
功率密度LPD=P×N/S
(其中:P 为每台灯具中的光源功率与镇流器功率之和;
N 为系数,双侧对称布置时N=2,其他布置时,N=1)
各级机动车交通道路的照明功率密度值
注:本表仅适用于高压钠灯,当采用金属卤化物灯时,应将表中对应的LPD 值乘以1.3。
第二部分 道路照明灯具
灯具的作用是把光源发出的光按需要重新加以分配,以提高光源光通量的利用率,并使路面获得良好的均匀度。
一、道路照明灯具的基本性能与分类 1、基本性能
光学性能、机械强度、防尘防水、耐腐蚀、耐热、电气绝缘以及重量、安装、维护和外观要求。 (1)光学性能
1)合理的配光是基本要求。配光:灯具在空间各个方向上的光强分布状态。
合理配光:有一定的布光角度,以保证灯具所发出的光在路面上有一定的覆盖范围。越大越好?不是的,太大了会产生眩光。光分布不应有明显的突变,配光曲线比较光滑,以确保路面上的均匀度。
灯具的合理配光和不合理配光图
1— 合理配光;2—不合理配光
2)灯具效率要比较高。灯具效率:灯具发出的光通量与灯具内点燃的光源所发出的光通量之比。《城市道路照明设计标准》未对选用灯具时的效率指标作出明确规定,但在一般情况下,常规道路照明灯具的效率不应低于60%,这一指标来源于对大量国产灯具的实测结果。
同时必须指出,60%这一要求不适用于泛光灯具,因为泛光灯具的效率通常要低一些。 (2)机械强度
(3)防尘防水和耐腐蚀性能 (4)耐热性能 (5)电气绝缘性能
(6)重量、安装、维护和外观
(1)按用途分类 功能性灯具:灯具内装有控光部件(反光器),以便重新分配光源光通量,使配光符合道路照明要求,光的利用率得以提高,眩光也受到限制。包括常规路灯头、泛光灯具,适用于一般道路、大型广场、停车场、立交桥等场所。
装饰性灯具:采用装饰性透光部件围绕光源组合而成,以造型美观、美化环境为主,适当兼顾效率和眩光限制等要求。包括庭院灯头、装饰灯头等,适用于庭院、商业街道、人行道、景观广场等场所。
(2)按灯具的光强分布分类 1)—1965年国际照明委员会建议根据灯具在最大光强方向以及在90°和80°角方向上的光强值(即眩光控制程度)分类。
注:不论光源发出多少光通量,光强最大值不得超过1000 cd。
目前,我国的《城市道路照明设计标准》就是按照本办法对灯具进行分类。
2)—1977年国际照明委员会提出了根据灯具的三个属性即射程(throw)、扩散(spread)和控制(control)的新的分类方法。
原因:1965年的分类方法是基于评价灯具在一个平面或一维方向上的配光,而没有考虑其它方位角上的配光。
①
射程:表示灯具发出的光沿着道路纵方向投射的范围, 由灯具光束中心的高度角γmax 所决定。它等于通过最大光 强I max的平面内2个90%I max方向的高度角之平均值。
“射程”的定义示意图
②扩散:表示灯具发出的光在道路横方向的扩散的程度。 可以画2条与路轴平行且刚好与90%I max 在路面上的轮廓 线相切的直线,取离灯具最远的一条,这条线的位置用γso 表示,即是在垂直于路轴的平面内向下垂线与从灯具到该线 的方向之间的夹角。
“扩散”的定义”示意图
③控制:表示灯具对眩光的控制程度。它由灯具的特征指数决定。(尚未找到有关该方面的详细论述)。
灯具按光强分布分类(CIE ,1977)
射程:γmax <60°为短射程;60°≤γmax ≤70为中射程;γmax >70°为长射程。 扩散:γso <45°为窄扩散;45°≤γso ≤55°为平均扩散;γso >55°为宽扩散。 控制:SLI <2为有限控制;2≤SLI ≤4为中等控制;SLI >4为严格控制。
(3)按灯具的防尘防水性能分类 我国的《灯具外壳防护等级分类》(GB7001—86)标准分类如下:
1级:防大于50mm 的固体异物; 1级:防垂直落下的雨滴;
2级:防大于12mm 的固体异物; 2级:防以最大15°的倾斜角落下的雨滴。 3级:防大于2.5mm 的固体异物; 3级:防淋水; 4级:防大于1.0mm 的固体异物; 4级:防溅水; 5级:防尘; 5级:防喷水; 6级:尘密。 6级:防猛烈海浪;
7级:防浸水影响也称“水密”; 8级:防潜水影响也称“加压水密”。 通常所说的IP65就是要求该灯具为尘密并防喷水。
二、道路照明灯具的光学特性
道路照明灯具的光学特性数据是正确进行道路照明设计、计算的依据。
灯具生产厂商都应提供详细的数据(现实情况是大多数相对规模较小的灯具生产厂商都不能提供)。 光学特性数据分为两类:基本数据—光强分布(非常重要)
导出数据—利用系数曲线图、等照度曲线图、等亮度曲线图和亮度产生曲线图等。
1、基本数据—光强分布
在试验室内用分布光度计测量而得。道路照明常规灯具的光强分布通常采用c —γ坐标系统。
测量道路照明常规灯具光强分布的c —γ坐标系统图
该坐标系统的中心与灯具的光学系统中心重合,系统的垂直轴——从灯具的光中心向受照平面作的垂线。垂直半平面绕轴转动,平行于路轴c=0°和c=180°,垂直于路轴c=90°(车道侧)和c= 270°(人行道侧)。在每一个c 平面内,高度角用γ表示,垂直向下γ=0°,垂直向上γ=180°。显然,空间的任意一个方向都可以由c 和γ来确定,确定路面这一参照平面后,路面上的任意一点的c 和γ都是确定的。 1)光强表(I 表)
光强表是利用计算机进行照明计算的必备参数表。
光强表格式示例(cd/1000 lm) 需要给出光强值的γ角和c 角
由该表可以查出灯具指向路面上任意一点的光强值(结合使用内插法)。按照国际照明委员会(CIE )建议,常规灯具应列出1872对c 和γ(36个γ角×56个c 角)所对应的光强值。一般情况下,灯具的配光是对称的,所以只需972对即可。 2)光强分布(配光)曲线
一般以通过光中心的几个垂直平面上的极坐标光强分布(配光)曲线图和等光强曲线图的方式给出。按CIE 建议需给出光强分布曲线的垂直平面包括: (1)包含最大光强的垂直平面,称为主垂直平面。(标明c 角) (说明与反光器形状的关系),从该图中可以查得包括I max 、γmax 等参数,并且可以大致了解I 80和I 90。 (2)平行于路轴的垂直平面(c=0°)。 (在该平面内的最大光强的方向) (3)垂直于路轴的垂直平面(c=90°)。 (在该平面内的最大光强的方向) (4)主圆锥表面
概念:通过最大光强方向,γ=常数的圆锥表面称为主圆锥表面。图中γ=65°。
主垂直平面上的 平行于路轴的垂直平面 垂直于路轴的垂直平面 主圆锥表面上的 光强分布曲线 上的光强分布曲线 上的光强分布曲线 光强分布曲线
索恩Civic2的光强分布曲线图 GE(SKY.GEN )的光强分布曲线和利用系数曲线图
3)等光强(曲线)图
等光强(曲线)图可以表示灯具在空间各个方向上的光强分布状况。
天顶等面积网等光强图
注意:需要考虑灯具仰角的不同,若仰角为0°,则可以直接读数(或内插);若仰角不是0°,则需要用透明图的办法读取数值。(顺时针旋转) ——坐标系变换。
(2)直接由光强表读取数值(可以用计算机计算)。
计算路面上任意一点的照度的另外一种方法是使用等照度曲线图,实际上计算的过程就是读图的过程。(在等照度曲线图上标出P 点的位置,考虑3个灯具)
2、路面平均照度计算
(1)根据点照度计算数值计算(按照测量的布点方法) 计算式:E av =
∑E /n
i i =1
n
式中:E av ——路面平均照度;
Ei ——第个计算点上的照度; n——计算点的总数。
(2)按照利用系数曲线图进行计算——目前使用比较多的一种计算方法
计算公式:E av =
ηM Φ
ws
式中:η——利用系数。根据道路的宽度和灯具的安装高度、悬挑长度和仰角,从灯具的利用系数曲线图中查得(方法后面举例说明);
M ——维护系数,随灯具的密封程度、使用环境条件及维护状况的不同而不同,一般为——建
议按《道路照明指南》的方法确定数值;(例题中介绍) Φ——光源光通量; w ——路面宽度; s ——灯间距。 3、照度均匀度计算
照度均匀度g=Emin /Eav ,有时还需要考察E min 和E max 的比值。
(1)如果是采用的点照度计算的方法,则E av 、E min 和E max 都是现成的,易于计算。
(2)如果是采用的利用系数法计算的E av ,那么此时E min 和E max 是不知道的,而手工计算许多点的照度值,然后在从中选出最大值和最小值是不现实的,下面介绍简单确定最大值和最小值所在位置的方法。
3
1)最大照度值点,一般情况下,灯具的光强分布满足不等式I 0≥I γcos γ(其中I 0为灯具垂直向下
I 0<I γcos γ,则可以预计最大照度值就在这个平面附近,且这种情况很少出现。 一般我们就认为最大照度值在灯下。
①、②、③为灯具的位置;
A 、B 、C 为最小照度值点可能出现的位置
最小照度值点可能出现的位置图
3
2)最小照度值点, 需要计算图中A 、B 、C 各点的照度值后确定。(还是需要按照前面所述的点照度的计算方法,通过等光强曲线图、光强表或等照度曲线图进行计算,一个繁琐的过程)。
4、照度计算举例 例一、
一条单幅道路,路宽w=10m,采用单侧布灯,灯具安装高度h=10m,灯杆间距s=20m,灯具仰角为 0°。提供灯具仰角为0°时的相对等照度曲线图,采用NG250高压钠灯光源(光通量22500lm ,求图中P 点的照度。
道路几何尺寸、灯具布置和计算点的位置图
解:(1)确定自灯具排列线到P 点的横向距离(以安装高度的倍数表示): d=6m=6/10=0.6h
在等照度曲线图上画一条与纵轴平行、距灯具排列线(0线)为0.6h 的直线A —A 。
(2)确定每个灯具到计算点P 的纵向距离(以安装高度的倍数表示):
L 1到P l1=25m=25/10 h=2.5h L 2到P l2=5m=5/10 h=0.5h L 3到P l3=15m=15/10 h=1.5h
沿A —A 线,根据计算所得的各个灯具到P 点的纵向距离l 1、l 2、l 3,标出P 点相对于各个灯具的位置L 1、L 2、L 3。(注意图中的位置标出是不严密的,如果灯具配光是完全对称可以按图中的标出,否则应严格按照P 点与各个灯具的相对位置标出)。
(3)读出在这3个点上的相对照度值,计算P 点上的总照度: 灯具仰角为0°时的相对等照度曲线图 E L1=Emax ×3%(大约),E L2=Emax ×53%(大约),E L3=Emax ×13%(大约) E P =EL1+EL2+EL3=Emax ×69%,其它灯具对P 点照度的贡献忽略不计。
22
按照图中的计算公式E max =0.187Φ/h=0.187×22500/10=42.1lx 则E P =0.69×42.1=29lx 例二、
一条单幅道路,路面宽度为15m ,采用左侧单 排布灯方式,安装高度12m ,灯间距36m ,悬
为5°时的利用系数曲线图,采用NG250高压 钠灯光源,光通量为22500lm ,维护系数假定 按0.6取定。要求①左侧半宽路面的平均照 度;②右侧半宽路面的平均照度;③整个路面 的平均照度。
所采用灯具的仰角为5°时
的利用系数曲 道路几何尺寸、灯具布置图
解(1)求左侧半宽路面的平均照度
人行道侧 w/h=2/12=0.167 查图得η1=0.035; 车行道侧 w/h=5.5/12=0.24 查图得η2=0.24 总利用系数η总=η1+η2=0.035+0.24=0.275; Eav =
η总M Φ0. 275⨯0. 6⨯22500
ws
=
7. 5⨯36
=13.8lx
(2)求右侧半宽路面的平均照度
车行道侧 w/h=13/12=1.08 查图得η1=0.35; 车行道侧 w/h=5.5/12=0.46 查图得η2=0.24 总利用系数η总=η1-η2=0. 35-0.24=0.11; Eav =
η总M Φ0. 11⨯0. 6⨯22500
ws
=
7. 5⨯36
=5.5lx
(3)求整个路面的平均照度
人行道侧 w/h=2/12=0.167 查图得η1=0.035; 车行道侧 w/h=13/12=1.08 查图得η2=0.35 总利用系数η总=η1+η2=0.035+0.35=0.385; Eav =
η总M Φ0. 385⨯0. 6⨯22500
ws
=
15⨯36
=9.6lx
或E av =(13.8+5.5)/2=9.6lx
由本计算示例可以看出,装灯一侧的平均照度比未装灯一侧的平均照度要高很多,均匀度比较差。 例三、
假定有一条混合交通的单幅道路,柏油路面,宽度12m ,假定拟采用灯具的等光强曲线图和利用系数曲线图如提供所示,并且应采用高压钠灯。路面照度需要达到主干路的水平,请进行道路照明设计和计算。
拟采用灯具的等光强曲线图 拟采用灯具的利用系数曲线图
解:1、道路照明设计
1)根据《城市道路照明设计标准》(91老版),主干路要求维持平均照度水平达到15lx 。 2)因路面宽度仅为12m ,考虑采用单侧布灯的设置方式。 3)该灯具的最大光强角在γ=50°附近(小于65°),而且在80°和90°角的光强值大约分别为10cd (小于30cd )和4cd (小于10cd ),符合截光型灯具要求,应按截光型灯具确定安装高度(h )和道路的有效宽度(w eff )以及灯间距(S )与安装高度(h )的关系(h ≥w eff ,S ≤3h )。
4)因采用单侧布灯,为保证路面有较好的照度均匀度,需要有一定的悬挑,结合灯型考虑选择悬挑长度O=2m,则有
间距 s =3×10=30m
仰角θ=0°、或5° 、10°、15°待进行计算以后再予确定。 2、道路照明计算
(1)路面平均照度计算
1)由利用系数曲线图查利用系数η
人行道侧 w1=2m, 则w 1/h=0.2;车行道侧 w2=10m,则w 2/h=1 若仰角为0°时,可查得η1=0.14(约),η2=0.29(约);则η0°=0.14+0.29=0.43。 若仰角为5°时,可查得η1=0.1(约),η2=0.353(约);则η5°=0.1+0.353=0.453。 若仰角为10°时,可查得η1=0.06(约),η2=0.40(约);则η10°=0.06+0.40=0.46。
从计算结果可以看出 η0°<η5°<η10°,所以从利用系数的角度考虑,灯具的仰角应该选10°或更大一些,但实际情况是当灯具的仰角大于10°以后,总的利用系数已不再上升(15°时和10°时的总的利用系数基本是一样的),而且如果继续增加仰角,总的利用系数反而会下降。结合灯型选择考虑,假定选择灯具仰角为5°。
2)确定维护系数——参考《城市道路照明指南》
灯具在使用期间,由于光源光通量会逐渐衰减;灯具内外表面会堆积灰尘及其他污物,灯具反光板受到腐蚀,引起其效率逐渐降低,光输出逐渐减少(其他减光因素未予以考虑) 。从而导致路面上的照明水平逐渐下降。为了保证在整个运行期间,路面上均能维持不低于所规定的最低亮度(照度) 值,在进行照明设计计算时,就必须引入维护系数。道路照明灯具的维护系数(M)等于光源光通量的维护系数(M1) 与灯具本身维护系数(M2) 之乘积,即M= M1× M2。
光源光通量的维护系数值和光源的种类、功率及其质量有关。确定方法推荐如下:
光源光通量的维护系数(M1)
灯具本身的维护系数和下列因素有关:(1)灯具的密封程度;(2)空气的污浊程度;(3)清扫周期和每次清扫的彻底程度。其值应通过实际测量来确定。参考有关资料,确定方法推荐如下:
灯具的维护系数(M2)
表注:(1)透光罩与壳体应无明显缝隙,每次清扫应比较彻底,否则达不到表中数值。
(2)空气特别污浊地区如化工厂、钢铁厂、煤厂等灯具维护系数还要降低。
《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006推荐,根据目前国内所使用的光源和灯具的品质及环境状况,按照每年对灯具进行一次擦拭的前提,维护系数可选为:
0.65(防护等级低于IP54的密闭灯具)
本例中假定采用有透光罩灯具并每年清扫一次,维护系数M=0.88×0.75=0.66 3)假定选250W 高压钠灯,光通量 Φ=22500lm 4)E av =
ηM Φ0. 453⨯0. 66⨯22500
ws
=
12⨯30
=18.7lx>15lx ,设计方案可行。
5)更合理的方法是按照所需达到的照度值来计算需要的光源光通量 Φ=
E av ws 15⨯12⨯30
==18061lm,由此再选择光通量为22500的NG250光源,再计算平均照度值。 ηM 0. 453⨯0. 66
通过计算可以看出,拉开一些间距还可以使平均照度更接近于要求的15lx ,但拉开间距是要牺牲均匀度的。一般不推荐这种做法。
(2)假定要求计算所进行照明设计的道路路面上P 点的水平照度。 对于精度要求不是很高的一般计算(尤其是手工计算),只要考虑P 点周围L 1、L 2和L 3 3个灯具的贡献即可。
1)确定P 点相对于L 1、L 2和L 3的坐标(c 1,γ1)、(c 2,γ2)和(c 3,γ3)。
22
对L 1 tgγ1=(30-4) +4/10=26. 3/10=2. 63 γ1=69°
22
cos c1=26/(30-4) +4=26/26. 3=0. 9886 c1=8.7°
对L 2 tgγ2=42+42/10=5. 656/10=0. 5656 γ2=29.5° tgc2=4/4=1 c2=180°-45°=135°
22
对L 3 tgγ3=(30+4) +4/10=34. 234/10=3. 423 γ3=73.7°
22
cos c3=34/(30+4) +4=0.993 c3=180°-6.7°=173.3°
2)从等光强曲线图读出L 1、L 2和L 3指向P 点的光强值。
因为灯具仰角为5°,所以需要把透明覆盖图顺时针旋转5°,按照新的坐标系统可以读得
(c 角减5°即可在原图上直接读出)I L1=120cd;I L2=195cd;I L3=80cd。 3)计算P 点的照度值为E P =
3
3
∑E Pi =∑
i =1
n
I Li
cos 3γi 2
i =1h
3
3
而cos γ1=0.0460;cos γ2=0.6592;cos γ3=0.0221; E P =(120/100)×0.0460+(195/100)×0.6592+(80/100)×0.0221 =0.0552+1.2854+0.0177=1.3583
当Φ=22500lm M=0.66时,E P =1.3583×(22500/1000)×0.66=20lx
道路几何尺寸、灯具布置和
计算点P 的位置图
二、亮度计算
1、路面上任意点的亮度计算
(1)根据等光强曲线图和r 表进行计算
亮度系数(q )的概念:表示路面反光性能的一个系数,为路面上某点的亮度和该点的水平照度之比,即q=L/E。它除了与路面材料有关外,还取决与观察者和光源相对于路面所考察的那一点的位置,即q=q(β, γ)。其中β为光的入射平面和观察平面之间的角度,γ为入射光线的投射(高度)角。
一个灯具在P 点上产生的亮度计算式:
L P =E P q ==
I (c , γ) I (c , γ) 3
cos γ⋅q (β, γ) =q (β, γ) cos 3γ22
h h
I (c , γ)
r (β, γ) h 2
确定路面亮度系数的角度图
式中:(c ,γ)——计算点(P )相对于灯具的坐标;
I (c ,γ)——指向P 点的光强值;
r (β,γ)——简化亮度系数,查表可得; h ——灯具安装高度。
从上式中可知,要进行亮度计算,关键是要知道路面亮度系数(q )或简化亮度系数(r )。
实际路面的q 或r 只有通过实测才能获得,且非常复杂。目前通常采用国际照明委员会(CIE )和道路代表大会国际常设委员会(PIARC )共同推荐的简化亮度系数表:
简化亮度系数表1
简化亮度系数表2
说明: 表1适用于沥青路面,表2适用于混凝土路面。
n 个灯具在P 点上产生的总亮度计算式:
L P =E P q =∑
i =1
n
n n
I (c i , γi ) I (c i , γi ) I (c i , γi ) 33
cos γi ⋅q (βi , γi ) =∑q (βi , γi ) cos γi =∑r (βi , γi ) 22
h 2h h i =1i =1
注意,计算路面上某一点的亮度时,需要考虑位于计算点前方(向观察位置一方)5倍安装高度、
后方(远离观察位置一方)12(书中有误,应该是2)倍安装高度、两侧各5倍安装高度范围内的灯具对计算点的亮度贡献。
(2)根据路面等亮度曲线图计算
依据——灯具的光度测试报告中的等亮度曲线图。
其计算的过程就是一个读图的过程,与照度计算相类似;但也有区别,因为等亮度曲线图是对于平行于路轴并经过灯具的垂直平面(c=0°),在路面上距离灯具的垂直投影点为10 h 的观察者进行计算和绘制的。所以,使用该图的方法与观察者的实际位置有关,可以分为两种情况考虑。 1)观察者位于灯具排列线上
观察者位于灯具排列线上示意图
由于此时观察者的位置和计算、绘制等亮度曲线图时所依据的条件一致,可以直接读图。
即在图上标出计算点相对于各灯具的位置,就可以读数了。注意,由于等亮度曲线图是对距离灯具投影点10h 的观察者而作的,当对第一个灯具的距离是准确的时,对第二、第三个灯具的距离就肯定是不正确的,即人为地移动了观察者的位置,但这样做的误差很小。把读得的结果叠加,再进行简单的换算就可以求得计算点的亮度值。 2)观察者位于灯具排列线外
由于等亮度曲线图是对位于灯具排列线上的观察者计算绘制的,严格说来不能直接应用于观察者位于灯具排列线以外的情况。但基于以下情况,可以把灯亮度曲线图切成两部分来应用: ①灯具后面这一部分的等亮度图事实上与观察者的位置无关,所以还可以按原方法使用;
②灯具前面(面向观察者)这一部分的等亮度图主要取决于道路表面的反光特性,和灯具光分布关系不那么大,因此可以将这一部分图形转向观察者来使用。
观察者位于灯具排列线外示意图
详细的使用在举例中说明。
要注意保持正确的人行道侧和车道侧,还需要把图形颠倒过来。(一句话,计算点与灯具的相对位置必须正确)
另外可以肯定的是,当等亮度图的旋转角度小于5°时,此方法的误差不会大于±10%,相当于计算点距离c=0°平面的横向距离必须小于0.875h (观察距离10h )。
当旋转角度大于5°时,计算比较复杂,请有兴趣的朋友自行钻研。
2、路面平均亮度计算
(1)根据点亮度计算数值计算(按照测量的布点方法)
计算式:L av =
∑L /n
i i =1
n
式中:
L av ——路面平均亮度;
Li ——第个计算点上的亮度; n——计算点的总数。
(2)按照亮度产生曲线图进行计算——比较简便的一种计算方法
计算公式:L av =
ηL Q 0M Φ
ws
式中:ηL ——亮度产生系数。根据道路的宽度和灯具的安装高度、悬挑长度和观察者的位置,
从灯具的亮度产生曲线图中查得(方法后面举例说明);
2
Q0——路面的平均亮度系数(cd/m/lx);
M ——维护系数; Φ——光源光通量; w ——路面宽度; s ——灯间距。
当观察者的位置和亮度产生曲线图中所给出的A 、B 、C 不一致时,可用内插法作出一条和实际观察者位置一致的曲线,然后由图中读出亮度产生系数即可。
再介绍一种计算路面平均亮度的最简化的方法,当然其精确度是不高的。
新版《城市道路照明设计标准》指出,可以利用平均照度换算系数计算平均亮度值。
2
平均照度换算系数是得到1cd/m的路面平均亮度所必须的路面平均照度值。它可由路面简化亮度系数(r)表进行路面平均亮度和平均照度计算得到,也可通过实际测量而得到。
平均照度换算系数表
3、亮度计算举例 例一、
已知一条单幅道路,路面宽度w=12m,采用单侧布灯,间距s=30m,安装高度h=10m,悬挑长度O=2m。试计算位于距不设灯的一侧路缘1/4路宽,且距L 3为60m 的观察者所观察到的P 点的亮度(等光强曲线图同照度计算示例三)。 解:(1)确定β角(光入射平面和观看平面之间的角度)。 β1:(注意β1′的对顶角和δ的互位角的关系) tg β1′=(30―4)/4=6.5 β1′=81.25° tg δ=(60+30+4)/3=31.333 δ=88.17° β1=δ―β1′=88.17°―81.25°=6.92°
β2:(β2等于β1′的对顶角加β2′的对顶角加β1之和) tg β2′=4/4=1 β2′=45°
β2=β1′+β2′+β1=81.25°+45°+6.92°=133.17° β3:(β3为β2加β3′的对顶角之和)
tg (β2′+β3′)=(30+4)/4=8.5 β2′+β3′=83.29° β3′=83.29°―β2′=83.29°―45°=38.29° β3=β2+β3′=133.17°+38.29°=171.46° (2)分别确定(γ1,c 1)、(γ2,c 2)和(γ3,c 3)。
22
对L 1 tgγ1=(30-4) +4/10=26. 3/10=2. 63 γ1=69°
22
cos c1=26/(30-4) +4=26/26. 3=0. 9886 c1=8.7°
对L 2 tgγ2=42+42/10=5. 656/10=0. 5656 γ2=29.5° tgc2=4/4=1 c2=180°-45°=135°
22
对L 3 tgγ3=(30+4) +4/10=34. 234/10=3. 423 γ3=73.7°
22
cos c3=34/(30+4) +4=34/34. 23=0. 993 c3=180°-6.7
=173.3°
道路几何尺寸、灯具布置和计算点
(P )的位置以及亮度计算角度图解
(3)从等光强曲线图上读出L1、L2、L3分别指向P 点的光强值。 假定灯具仰角为0°时,得: I L1=110cd IL2=175cd IL3=75cd (4)根据(β1,tg γ1)、(β2,tg γ2)和(β3,tg γ3)的值,查r 表(见前述)并通过内插计算可得:
―4―4
r 1=171.87×10 r2=188.78×10
―4
r 3=11.73×10 (计算有误差) 内插法的基本计算式:
A C B a c=a+(b-a) ×(B-C)/(B-A) b
I L 12―4―4
r 1=110/10×171.87×10=189.06×102h I L 22―4―4L 2=2r 2=175/10×188.78×10=330.36×10
h I L 32―4―4L 3=2r 3=75/10×11.73×10=8.79×10
h
L 1=
(6)求P 点的总亮度。
光源光通量(NG250)Φ=22500lm,维护系数M=0.65,则
L P =(L1+L2+L3) ×22500/1000×0.65=(189.06+330.36+8.79) ×10×22.5×0.65=0.77cd/m 例二、
从下面所提供的等亮度曲线图确定图中A 和B 点的亮度值。并且道路为单幅,灯具左侧排列,光源光通量Φ=40000 lm,灯具安装高度h=10m,间距s=40m,路面宽度w=15m,观察者位于距右侧路缘4m (0.4h ),至L 1的距离100m (10h ),路面为I 类。
利用等亮度曲线图计算亮度方法图
―4
2
解:(1)以与等亮度曲线图相同的h 为单位画出道路平面图并标出观察者的位置。
(2)将等亮度图的中心点(0,0)分别放在灯具L 1和L 2的投影位置上,令其纵轴平行于路轴。 (3)因A 、B 点在L 2的后方,可以直接读数;A 、B 点在L 1的前方,须将叠加在其上的等亮度图旋转,使其纵轴指向观察者。
(4)检查转过的角度,因小于5°(3.4°),可以直接读数 (5)分别读出两个灯具在A 点和B 点产生的亮度值,并求和。 A 点:灯具L 1:该灯具所产生的L max 的100%; 灯具L 2:该灯具所产生的L max 的1%。 所以A 点亮度为一个灯具所产生的L max 的101%。 B 点:灯具L 1:该灯具所产生的L max 的4%; 灯具L 2:该灯具所产生的L max 的4%。 所以B 点亮度为一个灯具所产生的L max 的8%。 (6)一个灯具所产生的最大亮度为
222
L max =0.104(ΦQ 0/h)=0.104×(40000×0.1)/10=4.16cd/m (7)A 点和B 点的亮度分别为:
2
L A =1.01×4.16=4.2cd/m
2
L B =0.08×4.16=0.33cd/m
例三、
道路的几何条件如图所示,光源光通量Φ=20000 lm,灯具安装高度h=10m,间距s=50m,单向车行道宽度w=6m,观察者位于右侧灯具的排列线上。路面的Q 0=0.1,亮度产生系数曲线如下图,试求出右侧车行道的路面平均亮度。
道路几何条件图 所采用灯具的亮度产生曲线图
解:(1)求左侧灯具在右侧车行道上产生的亮度。 因观察者位于灯具排列线外(车道侧)10 m处(1h ),故必须采用ηL 曲线组中的曲线C 。 可从图中读出:Y 2=0到Y 2=1.2h的ηL =0.29; Y2=0到Y 2=0.6h的ηL =0.19 因此,Y 2=0.4h 到Y 2=1.2h的ηL =0.29―0.19=0.10。 (2)求右侧灯具在右侧车行道上产生的亮度。
因观察者位于灯具排列线上,故必须采用ηL 曲线组中的曲线B 。
可从图中读出:Y 2=0到Y 2=0.4h的ηL =0.15; Y1=0到Y 1=0.2h的ηL =0.09 因此,Y 2=0.4h 到Y 1=0.2h的ηL =0.15+0.09=0.24。 (3)右侧车行道的路面平均亮度
2
L av =(0.1+0.24) ×(0.10×20000)/(50×6)=0.34×2000/300=2.27cd/m 如果要计算平均维持亮度值,则还需要乘上维护系数M 。
三、不舒适眩光计算
前面已经讲过,不舒适眩光可用眩光控制等级(G )来度量。而且也给出了G 的计算公式: G=13.84-3.31lgI 80+1.3(lg
I 801/2I 80
) -0.08 lg+1.29lgF+0.97lg Lav +4.41lgh′-1.46logP+c I 88I 88
式中:I 80、I 88—灯具在和路轴平行的平面内,与向下垂轴形成80°、88°夹角方向上的光强值(cd );
该值可以通过灯具的光强表查得,适用范围50≤I 80≤7000(cd ); 1≤I 80/ I88≤50;
2
F —灯具在和路轴平行的平面内,投影在76°角方向上的发光面积(m );该值可以通过实际
-3-12
采用的灯具计算而得,适用范围7×10≤F ≤4×10(m );
22
L av ——路面上的平均亮度(cd/m);0.3≤L av ≤7(cd/m); h ′—水平视线(1.5m )距灯具的高度(m );5≤h ′≤20(m); P —每公里安装灯具数目;20≤P ≤100;
c —光源颜色修正系数,对低压钠灯c=+0.4,对其它光源c=0。
一旦光源、灯具选定,并且灯具的安装条件和道路的几何条件都确定,路面的反光特性也知道的话,就可以计算G 值。其中确定比较困难的是L av 。 举例如下:
假定有一条9m 宽的道路(Q 0=0.1),选用半截光型灯具,内装250W 高压钠灯(光通量22500lm ),
2
安装高度h=10m,灯具间距s=33m,悬挑长度O=1m,I 80=40cd/1000lm,I 90=12cd/1000lm,F=0.084m,试计算G 。 解:(1)根据给定条件进行路面平均亮度计算。
假定给出了亮度产生曲线并且从图中读得ηL =0.23,则:
2
L av =0.23×(0.10×22500)/(33×9)=0.23×2250/297=1.74cd/m 0.97lg Lav =0.97lg 1.74=0.233
(2)因为I 80=40cd/1000lm,Φ=22500 lm,得I 80=40×22.5=900cd -3.31lgI 80=-3.31lg900=-9.78 (3)用内插法可求得:
I 88= I90+(I 90 ―I 80)×(90―88)/(90―80)=12+28×0.2=17.6(cd/1000lm) I 88=17.6×22.5=396cd 所以-0.08 lg
I 8040=-0.08 lg=-0.029 I 8817. 6
(4) 1.3(lg
I 801/2401/2
) =1.3(lg) =0.78 I 8817. 6
2
(5)因F=0.084m,得1.29lgF= 1.29lg0.084=-1.38
(6) h′= h―h 0=10―1.5=8.5m 4.41lgh′=4.41lg8.5=4.10
(7) 因s=33m P=1000/33=30.3 -1.46lgP=-1.46lg30.3=-2.16
将以上各计算值代入得G=13.84-9.78+0.78-0.029-1.38+0.233+4.1-2.16=5.6 对照CIE 推荐标准可知G 略高于最低要求值(刚刚可以接受)。
四、失能眩光计算
失能眩光可用阈值增量来定量描述,失能眩光的计算就是阈值增量的计算,其计算公式为:
TI =65
L v L
0. 8av
; 其适用范围为0.05<L av <5。 而L v =K ⋅
∑
i =1
-3
n
E θi
θi 2
; 此式适用范围为1.5°
≤θ≤60°,常数K 取值为10(当θ以度为单位时)或3×10(当θ以弧度为单位时)。 在进行等效光幕亮度或失能眩光计算时,CIE 作了下列规定和假定:
(1)观察点位于距右侧路缘1/4路宽处。
(2)假定车辆顶棚的挡光角度为20°,这意味着位于20°倾斜面以上的灯具不应包括在眩光计算中。
(3)观察者一直注视着前方路面90m 的一点(即观察方向和水平轴夹角为1°),该点距右侧路缘也为1/4路宽。
失能眩光的计算程序和范围:第一个灯具总是位于20°平面上,逐一依次计算500m 以内同一排灯具所产生的光幕亮度并进行累加,但只要计算到某一个灯具所产生的光幕亮度小于其累加光幕亮度的20%时为止,对其它排灯具的计算也应遵照这一程序。
[例5-8]假定有一条道路,采用单侧排列布灯方式,灯具间距S=33m,安装高度h=10m,灯具的排列线在路面上的投影距右侧路缘正好为1/4路宽,灯具内光源光通量为9600lm ,灯具在通过灯具发光中心且与路轴平行的平面的光强分布表如下。 光强分布表
解:根据CIE 的规定和题中计算条件,可有下图所示的几何关系。
失能眩光计算图解
(1)各个灯具至观察点的水平距离
对第一个灯具 γ1=71°, L1=(10-1,5)tg71°=24.69m;
对第二个灯具 L2=33+24.69=57.69m,γ2=tg(57.69/8.5)=81.61°;
对第三个灯具 L3=90.69m,γ3=84.64°;对第四个灯具 L4=123.69m,γ4=86.06°; 对第五个灯具 L5=156.69m,γ5=86.69°;对第六个灯具 L6=189.69m,γ6=87.43°; 对第七个灯具 L7=222.69m,γ7=87.81°;对第八个灯具 L8=255.69m,γ8=88.09°; 对第九个灯具 L9=288.69m,γ9=88.31°; 对第十个灯具 L10=321.69m,γ对第十一个灯具 L11=354.69m,γ
11
10
-1
=88.48°;
12
=88.62°;对第十二个灯具 L12=387.69m,γ=88.74°。
(2)由已知配光求各个灯具指向观察点的光强。可用内插法,由I 70和I 75可求出I 71 : I 71= I70-(I 70- I75)
71-701
=123-46×=113.8= I1
75-705
同理可求出: I81.61°=34.48=I2 ; I 84.64°=23.9=I3 ; I86.06°=19.82=I4 ; I 86.69°=17.33=I5
I 87.43°=16.14=I6 ; I 87.81°=15.38=I7 ; I 88.09°=14.82=I8 ; I 88.31°=14.38=I9 I 88.48°=14.04=I10 ; I 88.62°=13.76=I11 ;I 88.74°=13.52=I12
(3)计算各灯具(眩光源)在垂直于视线方向上所产生的照度。 ξi =90°-1°-(90°-γi )=γi -1°;H i =di sin ξi ; Ei =
I i
H i
sin ξi =2
3
I i d sin ξi
2
i
2
sin ξi =
3
I i d
2i
sinξi
2
因d i = (h -1. 5) +L i 2,经计算得:
d 1=26.112; d2=58.312; d3=91.087; d4=123.981; d5=156.920; d6=189.88; d 7=222.852; d8=255.831; d9=288.815; d10=321.802; d11=354.791; d12=387.783 故E 1 =
I 1d
21
sinξ1=
113. 826. 112
2
×0.9396=0.1568
E 2=0.0100; E3=0.00286; E4=0.001284; E5=0.0007019;E 6=0.0004467;E 7=0.000309 E 8=0.0002261; E9=0.0001721; E10=0.0001354;E 11=0.0001092;E 12=0.0000898; (4)计算视线方向和各灯具(眩光源)射向眼睛的光线之间的夹角。 θi =90°-γi +1°,故计算得: θ1=20°
1
θ
21
=0.0025; θ2=9.39°
1
θ2
1
=0.0110; θ3=6.36° 2
1
θ
2
3
=0.0247;
θ4=4.94°
1
θ4
=0.0409; θ5=4.11° 2
θ5
=0.0591; θ6=3.57° 2
1
θ
2
6
=0.0784;
θ7=3.19°
1
θ7
1
=0.0982; θ8=2.91° 2
1
θ8
1
=0.1180; θ9=2.69° 2
1
θ
2
9
=0.1381
θ10=2.52°
θ
210
=0.1574; θi1=2.38°
θ
211
=0.1765; θi2=2.26°
1
θ
212
=0.1957
(5)求光幕亮度L v
L v =K
∑θ
i
n
Ei
2i
;
E 1
θ
21
=0.0025×0.1568=0.000392
E 2
θ
22
=0.00011;
E 3
θ
2
3
=0.0000700E 4
24
θ
=0.0000525E 5
25
θ
=0.0000414;
E 6
θ
2
6
=0.000035E 7
27
θ
=0.0000303
E 8
θ
28
=0.0000266;
E 9
θ
29
=0.0000237;
E 10
θ
210
=0.0000213;
E 11
θ
211
=0.0000192;
E 12
θ
212
=0.0000175;
需要注意的是,以上计算结果是当光源光通量为1000lm 时计算得到的,实际上光源光通量为9.6Klm ,故需乘以第数9.6。
当K=10时, Lv =10×0.0008401×9.6=0.0806cd/m
2
求出了L v 后,若再计算出或测量出L av ,便可计算出TI 。
若观察者不是位于通过灯具发光中心且与路轴平行的平面(C 0平面)内,则计算就要复杂些了。
第四部分 道路照明测量
道路照明中的光学测量,广义上说,它包括两部分:①在实验室中进行道路照明灯具的光度测试,提出详细的测试报告,供照明设计使用。②进行道路照明的现场测试,主要是亮度、照度的现场测量。
一、道路照明测量常用仪器
测量路面照度、亮度常用仪器是照度计和亮度计。 1、照度计 2、亮度计
目前,在我国国内尚未见实际路面亮度测量,也从未见过亮度计。国际上用得比较普遍的有两种:①联邦德国汉堡公司生产的PU 3型亮度计;②美国加利福尼亚公司生产的1980A 或1980B 型Pritchard 亮度计。
二、路面照度和亮度的测量 1、测量的目的
道路照明工程竣工并投入运行后通常要进行路面亮度、照度的现场测量,其目的是了解路面的实际照明效果与原先的设计要求是否符合,并为以后进行更经济合理的设计提供依据。在照明设施运行了一段时间(如半年、一年)以后,还要进行测量,其目的是研究灯具因积灰变脏而引起的光输出减少情况,并求出维护系数。 2、路面照度的测量 (1)概念
通常讲路面上某一点的照度,有两层意思:①指包含该点的小面积元(由接收器尺寸所决定)上的平均照度。②除了特别指明以外,一般照度是指该点在水平面上的照度,即水平照度。
通常讲的路面平均照度,可用公式表示为:E av =
∑E ∆A /∑∆A
i
i
i
i =1
i =1
n n
即先把被测路面划分成许多小网格,并认为在每块小网格上照度分布是均匀的。测出每块小网格上的照度,把各小网格上的照度值与其所对应的小网格的面积相乘并求和,除以这些小网格的面积的总和,便得被测路面的平均照度。 (2)测量地段的选择
进行照度测量时,要选择能够代表被测道路照明状况的地段。比如,有一条道路,灯具安装间距最小为35m ,最大为40m ,多数为37m ,则应选择间距为37m 的地段作为测量场。光源的一致性,灯具安装(包括悬挑长度、仰角、安装高度等)的规整性也应予以考虑。测量场在纵方向(沿道路走向)应包括同一侧的两个灯杆之间的区域,而在横方向,单侧布灯应考虑整个路宽,双侧交错和双侧对称布灯或中心对称布灯可考虑1/2路宽。当需考察环境照明状况时,横方向测量区域应从路缘向外扩展考虑3/2车道宽度。 (3)照度测量布点方法
1)四点法。把同一侧两灯杆间的测量路段划分成若干个大小相等的矩形网格,把测点设在每个矩形网格的四角,这种布点方法的基础是假定四个角上测得的照度的平均值代表了整个网格的平均照度。双车道道路采用四点法布点时的测点布置图。
2) 中心法。把同一侧两灯杆间的测量路段划分成若干个大小相等的矩形网格,把测点设在每个矩形网格的中心。这种布点方法的基础是假定网格中心测得的照度代表了整个网格的平均照度。双车道道路采用中心法布点时的测点布置图。
现在的问题是测量路段要划分成多少网格?当两灯杆的间距S ≤50m 时,通常沿道路纵方向把间距(S )十等分。当S ≥50m 时,按每一网格边长d ≤5m 的原则进行等间距划分。而在道路的横方向把每条车道二等分(四点法)或三等分(中心法)。当路面照度均匀度比较好或对测量准确度要求比较低时,则在道路横方向可取车道的宽度作为网格的宽度,也就是不需要再划分。 (4)平均照度及均匀度的计算
采用四点法布点,可把测量结果代入下式计算出平均照度:
E av =1/4MN(ΣE ■+2ΣE ▲+4ΣE ●)
式中 Eav ——测量区域的平均照度; E■——测量区域四角测点的照度;
E ▲——除四角外四条外边上测点的照度; E ●——测量区域内测点的照度; M ——纵方向划分的网格数; N ——横方向划分的网格数。
采用面积中心法布点,可把测量结果代入下式计算出平均照度。
Eav =1/MN ΣE i
式中 Ei ——在第i 个测点上测得的照度。
可以根据逐点进行的照度测量结果计算出照度均匀度。 3、路面亮度的测量
路面亮度的实际测量和照度测量相比更为重要,这是因为①CIE 及多数国家的道路照明标准规定的是亮度值;②固然现在进行道路照明设计时,亮度可预先进行计算,但由于影响因素很多,而且计算时可供采用的各种基本参数可能不那么全,因此照明设施投入运行后路面的实际亮度和原先的设计可能有较大出入,有必要通过实测来确定汽车驾驶员所感受到的实际亮度值。 (1)概念
通常我们讲测量路面上某一点的亮度和测量某一点的照度一样,是包含了该点在内的具有一定面积大小上的平均亮度。面积的大小取决于测量时所用的亮度计视场角的大小。测量路面上某点的照度时,是把照度计的接收器放在该点上,直接接收各灯具射入它上面的光;而测量该点的亮度时,要把亮度计放在距该点一定距离处,令亮度计瞄准该点,这时亮度计所接收到的就是包括了该点在内的比较大的一块面积上的反射光了。
通常讲的路面平均亮度定义为:L av =
∑L ∆A /∑∆A
i
i
i
i =1
i =1
n n
即把被测路面划分成许多小网格,并认为在这些网格上亮度分布是均匀的,然后把测得的这些小网格上的亮度值乘以其所对应的面积,并求和,最后再除以被测路面的面积,便可得到被测路面的平均亮度。但要注意这里的面积不是各网格的实际面积,而是观察者所看到的投影(透视)面积。
透视平均亮度的概念:道路使用者(包括驾驶员和行人)总是以透视方式注视着其前方的路面,在观察高度和视角不变的情况下,会造成路面上实际相等的面积在道路使用者看来并不相等,距离道路使用者越近,面积就显得越大。要是驾驶员看到的路面面积(透视面积)相等,则实际路面就得划分成不等面积:
观察者前方60—160m 路面透视图
从图可以看出,在观察点高度为1.5m ,测量的路面区域在观察者前方60~160m 的情况下,测量区域的头一个8m 和最后的60m 对亮度测量结果的贡献一样大。所以我们在测量路面的平均亮度时,要把测点均匀布置在路面的透视图上,然后把各点的测量结果进行算术平均,从而求出路面的平均亮度,这就是透视平均亮度。
亮度测点均匀布置在路面透视图上(a )路面透视图(b )道路平面图
若把测点均匀布置在实际路面上,则在求透视平均亮度时,就不能把各点的测量结果进行简单的算术平均,而必须对各点所代表的面积根据其对观察点所张的立体角赋以权重,而后进行加权平均。
亮度测点均匀布置在实际路面上(a )路面透视图(b )道路平面图
L av =
∑L i w i
, wi 为第i 个测点所代表的面积对观测点所张的立体角。 ∑w i
静态平均亮度就是观察者(驾驶员、亮度计)静止不动时,所观察(测量)到的路面平均亮度。 动态平均亮度就是观察者在运动状态下所观察到的路面平均亮度。
近年来,国外的一些道路照明工作者的研究结果表明,虽然测量点均匀分布在实际路面上且在一个固定的观察点上进行亮度测量时,若不计入面积的权重并进行加权平均,则其结果不能代表驾驶员所观察到的透视平均亮度,但却能得到动态平均亮度的近似值。所以,应该采用把测量点均匀布置在实际路面上的方法。 (2)测量地段
和测量路面平均照度一样,首先要选择有代表性地段。
驾驶员观察路面角度通常取0.5°~1.5°,这就决定了测量区域在纵方向是观察点前方60m ~160m 的路面,而在横方向,对中间没有分车带的道路来说,应包括整个路宽,中间有分车带的双幅路,则应包括一个方向的车行道宽度。 (3)观测点的高度和位置
1)观测点高度:距离路面1.5m (这是卡车驾驶员和轿车驾驶员视点的平均高度),即要把亮度计调至离地1.5m 高处。
2)观测点的纵向位置:距第一横排测试点60m 。
3)观测点的横向位置:测量和计算平均亮度和亮度总均匀度时,观测点需位于距道路右侧1/4路宽处;测量和计算亮度纵向均匀度时,观测点应位于每一条车道的中心线上。 (4)布点方法
在道路纵向,当同一侧两灯杆间距S ≤50m 时,通常等间距布10个点;当S >50m 时,按两测点间距d ≤5m 的原则确定。在横方向,每条车道布5个点,中间一点需位于车道的中心线上,两侧最外的两个点分别位于距车道两侧边界线1/10车道宽度处。在均匀度较好或对测量准确要求比较低的路段,每条车道可只布3个点。中间一点仍位于中心线上,外面两个点分别距车道两侧边界线为1/6车道宽度。
(5)测量和数据处理方法
1)路面平均亮度:用点式亮度计逐点进行测量,当测点均匀分布在实际路面上时,则可把测得的各点亮度值直接进行算术平均,便得动态平均亮度。
2)路面亮度总均匀度:根据公式U 0=Lmin /Lav ,从均匀分布的测点上测得的亮度值中找出最小亮度值与前面求得的平均亮度值相除,即得路面亮度总均匀度。
3)路面亮度纵向均匀度:需把亮度计放在每条车道的中心线上,对中心线上的测点进行亮度测量,并分别找出每条车道的最大亮度值(L'max ) 和最小亮度值(L'min ) ,从而根据公式U i = L'min / L'max 分别计算出每条车道的纵向均匀度,然后将各个U i 值进行比较,从中挑选出最小者作为整个路面的亮度纵向均匀度。
4、测量应注意的事项:
(1)安装新气体放电灯的道路,应先让系统累计运行(即光源累计点燃100h ,使光源光输出达到基本稳定后才能进行现场测量。
(2)每次测量应在开灯20~30min 后且在民用昏影终了时才能开始。 (3)测量时路面要清洁、干燥,有明月或积雪时不宜进行测量。 (4)测量照度时接收器应水平放置。
(5)测量过程中要定时测量并记录供电电压,以便万一供电电压发生较大变化时,可以对光源光输出作相应的修正。
(6)测量人员不宜穿白色衣服,并注意排除外来光射入接收器。同时应防止测量人员或围观群众在接收器上造成阴影或挡光。
(7)测量亮度时为确保亮度准确瞄准测量点,可用一盏小红灯,在测量每一点亮度之前,把它放在测点上,使亮度计对灯进行瞄准,读数前把灯移开。 5、测量报告应包括的内容
(1)测量日期、时间、气候条件。
(2)测量部位(包括城市、街道、路段名)。
(3)光源和灯具(包括镇流器等附件)的型号、规格。 (4)灯具安装方式、间距、高度、仰角、悬挑长度。 (5)光源和灯具的使用时间,最近一次的清扫日期。 (6)测试现场条件(包括环境条件、供电电压等) (7)标有尺寸的照度测点布置图。 (8)各测点的照度测量值。
(9)平均照度及其均匀度的计算结果。 (10)等照度曲线图。
(11)标有尺寸的亮度测点及观测点(亮度计)的布置图。 (12)平均亮度、亮度总均匀度、亮度纵向均匀度的计算结果。 (13)测量仪器(名称、规格、型号、生产厂家等)
(14)照度计接收器距地面高度、放置状态(不水平时应注意倾斜角)。 (15)测试单位和人员名单。
高压钠灯光电参数随电源电压的变化
需要根据电压对额定电压的偏移值来修正实际测量得到的照度值。 道路照明测试报告推荐的表格格式。
道 路 照 明 现 场
测 量 报 告 表