道路照明基本理论与计算

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，符号为E，E=dφ/ds，单位为lx（勒克斯），1lx即1lm/m2。

一些实际情况下的（光）照度值

4、

方向的（光）亮度，符号为L，L=dI/ds，单位为cd/m2（过去常用单位为nt(尼特)，1nt=1 cd/m2）。

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 = | L0 −L b |式中：L0—目标亮度（nt）； L b—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

S c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》）

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 ，

单位为W/m 2。

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： L

min ——

路面上的最小亮度值； L av ——路面上的平均亮度值

（2）纵向均Lav

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

注意：一条L'ma x

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。