道路照明计算(学术参考)

技术报告之道路照明计算CIE 140-2000 ISBN 3 901 906 54 17.2.1水平照度某点上的水平照度应按下面的公式或数学方程式来计算：式中：Eh是某点的维持水平照度，lux;Σ所有灯具的亮度分布总和；I（C，γ）指某点方向上的光强，cd/klm；ε指某点的光线入射角；γ指光度学垂直角；H指灯具的安装高度；Φ指灯具所有光源的初始光通量，按klm；MF指光通量维持系数和灯具维持系数的乘积。

国际照明委员会（CIE）国际照明委员会是致力于为各成员国之间在有关照明艺术和科学方面进行国际合作和信息交流的一个组织。

由37个国家、一个地区以及8个非正式成员组成。

成立CIE的目的：1.为各成员国之间讨论有关光和照明科学、技术和艺术领域的问题和进行信息交流提供国际论坛。

2.建立光和照明领域基本标准和测量规范。

3.为推动光和照明领域国际标准和国家标准发展的应用规范和程序提供指导.。

4.筹备和发布光和照明领域有关科学、技术和艺术的标准、报告和其它出版物。

5.在光和照明领域，有关科学、科技、标准和艺术方面与其他国际组织保持联络和进行技术交流。

CIE的工作由7个部门执行，每个部门大约有20个技术委员。

工作范围从日常工作到各种照明场合应用，其所建立的标准和技术报告适用于全世界。

全体会议每4年举行一次，回顾和报告各部门和技术委员的工作，并制定以后的工作计划。

CIE是光和照明领域的权威，正因为如此，它在国际组织中占据重要的位置。

CIE 140-2000序号日期修订版注解1 2006年7月第19页，图13，双车道作为计算区域的上阴影部分，因为在相反的驾驶方向之车道上没有定位观察器，所以被删除。

2 2006年12月已修正在封面上的ISBN号码UDC: 628.931 DESCRIPTOR: 人造照明：设计和计算628.971室外照明628.971.6 街道照明CIE专业委员会第4 分支机构在4月15日筹备了“照明和信号指示灯”这份专业报告，且此报告已经被行政管理局委员会国际歌德通过（做研究用）。

该文件是在目前的知识基础上以及在特定的光和照明领域的经验建立起来的，可以被CIE全体会员和其他感兴趣的当事人使用。

然而，这份文件的数据是作为参考的非计量标准。

关于后续有可能的修正案，最新的CIE程序或CIE网站新闻可以被协议修改。

任何组织或产品所提及的并不意味着被CIE认可。

虽然已经汇编了，但截至发稿时，这些资料可能仍不全面。

下列CIE TC 4-15“道路照明计算”的成员参加了这份报告的准备工作。

该委员会隶属CIE第4分部“照明和信号指示灯”。

成员：W.ADRIAN 加拿大S.ALMASI 匈牙利J.B.ARENS 美国A.AUGDAL 挪威G.BIRNBAUM 以色列J.-M.DIJON 比利时P.V.HAUTALA 芬兰J.KOSTER 荷兰J.LECOCQ 法国K.NARISADA 日本S.ONAYGIL 土耳其W.RIEMENSCHNEIDER 瑞士G.ROSSI 意大利A.J.V.SEROS 西班牙R.H.SIMONS(委员长) 联合王国E.SIROLA 克罗地亚K.SORENSEN 丹麦R.E.STARK 美国A.STOCKMAR 德国R.YATES 南非A.DE VISSER 荷兰顾问：P.BLASER 瑞士P.GANDON-LEGER 法国N.POLLARD 英国内容概要1.引言2.定义、符号、缩写3.符号&缩写一览表4.数学公式和步骤5.光度数据的要求5.1灯具光强数据5.2灯具光强数据的插值5.2.1线性插值5.2.2二次插值5.2.3在C = 0 °，或γ= 0 °或180 °范围的二次插值5.3路面反射数据5.3.1插值中的r -表6. I（c，γ）的计算6.1在马路上测量距离的数学公式6.2灯具轴线的数学公式6.3 C坐标的计算：光度轴未旋转6.4γ坐标的计算：光度轴未旋转6.5 C坐标和γ坐标的计算：光度轴旋转7. 光量的计算7.1照度7.1.1在某点上的照度7.1.2 照度的计算区域7.1.3 计算点的位置7.1.4观测者的位置7.1.5 涉及计算的灯具数7.2照度7.2.1水平照度7.2.2 .半柱面照度7.2.3 道路7.2.4 人行道和自行车道7.2.5 非规则区域8. 特性参数的计算8.1 平均亮度Lav8.2 总均匀度Uo8.3 纵向均匀度U L8.4 阈值增量TI8.5 环境比SR8.6 行车道的平均照度（Eav）8.7行车道的最小照度8.8 人行道的平均照度8.9人行道的最小照度8.10 照度均匀度9. 辅助数据10. 参考附录A：灯具绕坐标系三个轴旋转的方程式A1: 方法A2: 坐标系中坐标转动的一般模型A3: Z轴的转动A4: X轴的转动A5: Y轴的转动A6: 转动顺序A7: 转动的构图A8:灯具的初始姿态参考书目道路照明计算概要本报告的目的是更新及代替CIE 30.2-1982，道路照明照度、亮度的计算和测量，并给出了CIE 115-1995和CIE 136-2000推荐使用的方法。

它包括亮度、照度和对应均匀度的计算，以及失能眩光。

同时包括采用的亮度和照度网格的换算。

1.导论本报告是CIE 30.2-1982 道路照明亮度和照度的计算和测量的修订版，给出了照明程度的计算方法，即CIE 115-1995和CIE 136-2000推荐使用的方法。

本报告包括亮度和照度的计算，同时引入最新的计算网格点与观察位置的换算。

由于已经证明之前版本的报告中运算的计算机程序编码不可能进行这样的运算，因此本报告中就没有给出，而是在报告中每个独立的部分给出测试数据，并且可以核实这些程序。

现在，在很多情况下，照度是人行道照明必需考虑的一个因素，因此本报告中讲述照度计算的版幅比之前版本的要多。

之前版本中详细讲述的实验室测量的路面反射特性已经删除掉，将放在场地照明测量中作为一个独立的报告来讲述。

2.定义、符号和缩写第一根轴（测量时，在（C、γ）坐标系内的灯具）：测量时，灯具倾斜时，通过灯具光度中心的垂直轴。

注释1：（C、γ）坐标系的极点位于第一根轴上。

见图1；注释2：测量时，灯具倾斜角度为0度时和灯具第一根轴重合。

注释3：可查阅CIE 121-1996 了解更多有关第一根轴的内容。

光线路径的光度学垂直角：光线路径与灯具第一根轴的夹角。

单位：弧度；符号：γ。

（见图1和图6）光线路径的光度学方位角：测量时，灯具倾斜时，通过光线路径的垂直半平面与通过第一根轴的零参考半平面的夹角。

单位：弧度；符号：C。

（见图1）有关亮度系数的偏移角：通过灯具和观测点的垂直平面与通过观察者和观测点的垂直平面的余角。

单位：弧度；符号：β。

（见图6）入射角：光线路径与光线入射面法线的夹角。

单位：弧度；符号：ε。

（见图6）观察角：观察方向与水平路面的夹角。

单位：弧度；符号：α。

（见图6） 亮度系数（指定照度水平和给定方向的路面单位的）：给定方向路面单位的亮度与照度的商。

单位：sr -1；符号：q 。

注释：EL q = 式中：q 为亮度系数，单位：弧度的倒数； L 为亮度，单位：坎德拉每平方米； E 为照度，单位：勒克斯。

简化亮度系数（某一平面的一点）：简化亮度系数是亮度系数与光线入射角余弦立方的乘积。

单位：sr -1；符号：r 。

注释1：公式如下： 3)(cos εq r = 式中：q 为亮度系数，单位：弧度的倒数； ε为入射角，单位：弧度（图6）。

注释2：r 值的大小受到观测角α的影响，图6。

对于道路照明计算来说，r 值固定为1°。

α值在21°和211°之间时，r 值恒定，这些角度对于路面亮度计算来说，一般都是要求的。

灯具测量时倾斜角：灯具安装用来光度测量时，规定的灯具基准轴与水平面的夹角。

符号：θm （见图10）注释：规定的灯具基准轴可能是灯具的任一特征，但是一般对于单侧安装灯具来说，位于灯具前罩处，与接头轴线一致。

另一个常用的特征为内接头轴线。

灯具使用时的倾斜角：灯具安装在场地使用时，灯具规定的基准轴与水平面的夹角。

符号：θf（见图10）注释1：规定的灯具基准轴可能是灯具的任一特征，但是一般对于单侧安装灯具来说，位于灯具前罩处，与接头轴线一致。

另一个常用的特征为内接头轴线。

注释2：灯具安装在场地使用时，灯具的实际倾斜角，不应与CIE 121-1996中使用和设计时法向倾斜角混淆。

灯具方向：灯具的第一根轴垂直时，选定参考方向，即直路的纵向，与灯具测量方向C=0°，γ=90°的夹角。

单位：弧度；符号：ν。

（图9描述了符号的意义）灯具旋转方向：测量倾斜角为0°时，灯具第一根轴与灯具最低点的夹角。

单位：弧度；符号：ψ。

（图9描述了符号的意义）纵向方向：道路轴线的平行方向。

横向方向：道路轴线的垂直方向。

注释：弯曲道路中，横向方向是指道路的某点的曲率半径方向。

安装方位角（测量倾斜时，给定灯具在指定路面某点的）：灯具测量倾斜时，选定参考方向，即直路的纵向，与通过给定点和灯具第一轴的垂直平面的夹角。

单位：弧度；符号：φ。

（图6描述了符号的意义）注释：直路的参考方向即是纵向方向。

3.符号和缩写列表本报告使用的符号和缩写列于表1中。

表1 符号和缩写参数单位符号名字或描述A age of observer yearsC光度学方位角（图1）degrees of arcd亮度计算时，横向方向测量点间的距离（图12）md F人行道或自行车道横向方向测量点间距（图12）mD车道或机动车道路纵向方向测量点间距（图12）mmD F照度计算时，人行道或自行车道纵向方向测量点间距（图12）E av车道的平均照度lxE e lx/klmE h水平照度lxE sc半柱面照度lxH灯具的安装高度（图6）mI光强，通常使用从灯发出的每千流明来表示。

cd or cd/klm j,m integers indicating the row or column of a table -k, K local constants -L亮度cd · m-2L V veiling luminance cd · m-2MF maintenance factor -n number of points in the transverse direction -N number of points in the longitudinal direction -q luminance coefficient sr-1r reduced luminance coefficient sr-1S spacing between luminaires (Fig. 12.) mSR surround ratio -TI threshold increment %U L longitudinal uniformity of luminance -U0overall uniformity of luminance -W F width of footway or cyclepath mW L width of driving lane (Fig. 12.) mW r width of relevant area (Fig. 16.) mx abscissa in (x, y) coordinate system (Fig. 8.) my ordinate in (x, y) coordinate system (Fig. 8.) mαangle of observation (Fig. 6.) degrees of arc αSC angle between the vertical plane of the incident lightdegrees of arc pathand the normal to the flat surface of the semicylinderusedfor measuring semicylindrical illuminance (Fig. 15.)βangle of deviation (Fig. 6.) degrees of arc γvertical photometric angle (Fig. 1) degrees of arc δvertical photometric angle (Fig. 10) degrees of arc θangle between line of sight and centre of luminaire degrees of arc θf tilt in application (Fig. 10.) degrees of arc θm tilt during measurement (Fig. 10.) degrees of arc εangle of incidence (Fig. 6.) degrees of arc v orientation of luminaire(Fig. 9.) degrees of arc ψrotation of a luminaire (Fig. 9.) degrees of arc Φ灯具中单灯或几颗灯的最初光通量lm4.数学推导假设和步骤本报告使用的数学推导假设如下：-假定灯具为点光源；-忽略周围环境的反射光和相互反射光；-忽略树木和其它物体遮挡的光线；-认定路面是平整的，且整个区域内反射特性均匀；-光在大气中的衰减为零。