道路照明的眩光计算
技术调研内容
一、道路照明眩光检测仪器选型及其国家检测标准随着社会水平的提高,人们对光环境的要求也越来越高,不再局限于“灯能点亮、看得见”而是追求“照明的舒适性、人性”。
而近几年随着LED 灯具的兴起,在淘汰白炽灯、高压钠灯及节能灯等带来节能环保的同时,也带来了光污染等问题,而这则与我们人类追求的“照明的舒适性、人性”相悖,其中尤以眩光为甚,因此如何对于眩光的控制及检测成为新的话题。
眩光(glare)是指视野中由于不适宜亮度分布,或在空间或时间上存在极端的亮度对比,以致引起视觉不舒适和降低物体可见度的视觉条件。
视野内产生人眼无法适应之光亮感觉,可能引起厌恶、不舒服甚或丧失明视度。
在视野中某—局部地方出现过高的亮度或前后发生过大的亮度变化。
眩光是引起视觉疲劳的重要原因之一。
眩光的主要为以下几个参数决定:1、眩光源的亮度;2、环境光的亮度;3、光源对照射区域形成的立体角,solid angle;4、眩光源的空间位置;反观现有市面上的产品,皆是通过亮度计的方法来测试不同点或区域的亮度,然后通过角度计或其它辅助仪器来测试眩光的位置,对于眩光源的位置系数,则是查询标准中,自行估算指数,除了不同仪器间的转换固有误差外,在数据的采集方面也不科学,得到的数据很难让人信服。
此处引进德国TechnoTeam公司的LMK Mobile Advanced 眩光亮度计,通过相机作为采样主体,一次性得到眩光的4个基本指标,再导入到软件中根据标准进行加权计算,科学而又方便,有效的避免了仪器自身误差以外的误差。
通过引进德国TechnoTeam公司的LMK Mobile Advanced 眩光亮度计,可以更好的服务于城市道路照明及相关的光环境评价测试,可以有效的解决或降低城市的光污染问题,为节能环保做出一份贡献,为人类对光的舒适及人性化追求做出良好的推动。
对应国家标准:CJJ45-91、GB 50034、GB 50033、GBT 5700、EN13201等。
道路亮度计算
道路亮度计算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:),(),(cos ),(),(),(cos ),(23232γβγγγβγγβγγr h c I q hc I q h c I q E L P P ==⋅==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:),(),(cos ),(),(),(cos ),(21321321i i i ni i i i i i n i i i i i i ni P P i r h c I q h c I q h c I q E L γβγγγβγγβγγ∑∑∑=====⋅== 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。
LED屏眩光与设立高度如何计算
LED屏眩光与设立高度如何计算led显示屏以其丰富的表现形式、绚丽的色彩,近年来成为广告界的娇宠。
车站、口岸、码头、广场、交通要道等人流密集的地方,充斥着大大小小的、夺人眼球的led显示屏。
随着它的增多,人们的投诉也越来越多。
其太高的亮度和不合理的位置给人们的视力和生活带来较大影响。
目前我国还没有限制LED显示屏光污染的标准,国际上也没有针对LED显示屏光污染提出明确的要求。
本文结合《深圳市户外广告管理办法》和失能眩光的算法,对户外led显示屏亮度标准和设立位置进行研究和探讨,希望找到夜晚限制led显示屏光污染的办法。
研究对象及相关标准、法规高亮度led显示屏影响最大的人群是机动车驾驶员。
因为行人可以转移自己的注视对象,而机动车驾驶员一般都需要注视前方。
夜晚时led显示屏的眩光造成驾驶员不舒适或直接影响到觉察物体的可靠性,容易酿成交通事故。
所以驾驶员对眩光控制的要求更高。
显示屏的设置如果能满足驾驶员的要求,应该也能满足行人的要求。
由于可视面积的原因,相比于平行道路轴线的显示屏,位于交叉路口等直接面对驾驶员视线的显示屏眩光影响更大,因此本文主要研究面向车辆行驶方向的显示屏。
眩光可用两种指标衡量:1)失能眩光阈值增量TI,;2)不舒适眩光等级G。
CIE在其1995年推荐的机动车交通道路照明标准中,对于眩光限制只推出一项评价指标,而放弃了对G的要求,故本文也只对吖值进行分析。
实际上CIE115-l995报告称“在所推荐的阈值增量范围内设计的装置,其相关的不舒适眩光通常也可以接受。
”即TI,符合要求,G也能符合要求。
《城市夜景照明设计规范》(JGJ/T163-2008)第7.0.2条第3款规定:城市道路的非道路照明设施对汽车驾驶员产生的眩光的阈值增量不应大于15%。
故led显示屏产生的TI值应不大于15%。
《城市夜景照明设计规范》(JGJ/T163-2008)第5.6.2条规定:不同环境区域、不同面积的广告与标识照明的平均亮度最大允许值应符合表1的规定。
道路照明眩光的计算和测量
道路照明眩光的计算和测量
道路照明系统可以提供行车安全和舒适性,但如果不正确设计或设置,可能会产生眩光,从而对驾驶员造成干扰和危险。
以下是关于道路照明眩光计算和测量的方法:
1.照度计测量法:照度计是一种测量光照度的仪器。
对
于道路照明,可以使用照度计来测量路面上的光照度。
根据经验数据,适当的路面照度应在10-20 lx之间。
如果照度超过20 lx,则可能会导致眩光。
2.视觉舒适度计算法:可以使用计算机模拟来计算道路
照明的视觉舒适度。
这种方法可以考虑各种因素,例如路面反射率、车速、车灯高度和颜色等。
通过计算,可以确定适当的路面照度和照明方案,以避免眩光。
3.视觉评价法:可以通过让驾驶员进行道路照明系统的
实际驾驶测试来评价系统是否会产生眩光。
通过驾驶员的反馈,可以确定眩光的存在和程度,以便进行必要的调整。
4.光强度分布测量法:可以使用光强度分布测量仪来测
量路灯的光强度分布。
这种方法可以帮助确定路灯的安装位置和方向,以避免产生眩光。
总之,正确的道路照明设计和设置是非常重要的,可以提高行车安全和舒适性。
通过使用合适的方法来计算和测量道路照明的眩光,可以确保驾驶员的视野清晰,并避免不必要的危险和干扰。
交通工程设施设计之防眩设施
人眼中的锥状细胞和棒状细胞都能感受颜色 ,棒状细胞一般 被认为只能分辨黑白 。 普通人的视网膜拥有500万个锥形细胞,是用来感受视觉色 彩的。 在眼睛里面有一亿个棒状细胞,是用来感受单色对比度、明 暗的。 在光线好的情况下,只要两个细线分开的距离不少于0.6弧 度(0.01度),我们眼睛可以把它们分辨出来。就是说等效像 素大小是0.3弧度。保守估计眼睛的水平可视角度是120度 ,垂直可视角度是60度,换算下来等于5.76亿像素的图像 数据
●夜间相对白天事故较高的路段; ●夜间交通量大,且大型车辆多的路段;
背景越暗,眩 光越为强烈。
●不寻常夜间事故多发路段;
●中央隔离带窄(小于3米)的路段; ●平曲线半径小于设计标准的路段; ●夜间事故较集中的凹形纵曲线路段; ●(主观)对眩光的评价因素。
2、防眩设施设置一般原则
防眩设施一般指用于高等级公路,即原则上 是指在高速公路、一级公路等车辆行驶速度较高、 夜间交通量大的道路设置。 ①设置条件 ◆服务区、停车区、互通立交等区域前后2km;
人眼的水平视场角 约170 ° ,垂直视 场角约为60°,分 辨率约1′ 。
当照度太强、太弱时或当背景亮度太强 时,人眼分辨率降低。 当视觉目标运动速度加快时,人眼分辨 率降低。 人眼对彩色细节的分辨率比对亮度细节 的分辨率要差,如果黑白分辨率为1,则 黑红为0.4,绿蓝为0.19。 灯具发光部分对眼睛所形成的立体角为 0.1sr>ω>0.0003sr的情况才有眩光产 生。
复习:防眩设施设计内容及步骤
1、设计内容(以防眩板为例)
•安装方式:独立式/组合式; •遮光性能指标; •力学性能、材料等。
2、设计步骤
•根据中央分隔带护栏的形式选择安装方式; •根据中央分隔带的宽度确定板宽; 确定/选择遮光角/间距; •确定安装高度(验算停车视距、竖曲线部分 调整)
眩光限制阈值
眩光限制阈值
(最新版)
目录
1.眩光限制阈值的定义
2.眩光限制阈值的重要性
3.眩光限制阈值的测量方法
4.眩光限制阈值的应用领域
5.眩光限制阈值的未来发展趋势
正文
眩光限制阈值是指在特定环境下,人眼能够接受的最大亮度值。
当亮度超过这个阈值时,人眼会感到不适,长时间暴露在这种光线下,可能会对人眼造成损伤。
因此,眩光限制阈值在照明设计、交通安全等领域具有重要意义。
眩光限制阈值的重要性体现在以下几个方面:
首先,照明设计中,合理控制眩光限制阈值可以提高照明效果,保证人们生活在舒适的光环境中。
例如,在办公室、学校等场所,采用间接照明方式,可以减少眩光,提高视觉舒适度。
其次,在交通安全领域,合理控制眩光限制阈值可以提高道路行驶的安全性。
例如,汽车前大灯的设计需要考虑到眩光限制阈值,避免灯光过亮造成驾驶员视线模糊,影响行车安全。
测量眩光限制阈值的方法有多种,其中较为常见的是主观评价法和客观测量法。
主观评价法主要依靠观察者的主观感受来评价眩光程度,而客观测量法则是通过仪器设备对光线进行测量,从而得出眩光限制阈值。
随着科技的发展,眩光限制阈值的应用领域将越来越广泛。
在未来,它将在智能照明系统、无人驾驶汽车等方面发挥重要作用。
例如,智能照
明系统可以根据环境光线变化和人眼位置,实时调整灯光亮度和照射角度,确保灯光不超过眩光限制阈值,提高人们的视觉舒适度。
总之,眩光限制阈值在照明设计、交通安全等领域具有重要意义。
关于眩光的基础知识
关于眩光的基础知识眩光是由于视野中的亮度分布或者亮度范围的不适宜,或存在极端的对比,以致引起不舒适或降低观察目标或细部能力的视觉现象。
眩光的光源分为直接的,如太阳光、太强的灯光等,和间接的,如来自光滑物体表面(高速公路路面或水面等)的反光。
眩光基于其物理形成原因分为3类:首先是直接眩光——在视线上或视线附近有高亮度的光源,在道路照明中即表现为行进中人眼直接看到灯具内光源时的视觉。
另一种是间接眩光——由光泽面反射出高亮度光源形成,雨天湿滑路面所呈现的路灯光源镜象、路边建筑的玻璃表面反射的高亮度光线,都是引起道路照明间接眩光的因素。
还有一种是由极高的亮度比形成的眩光,新区的道路周围建筑稀少,夜晚道路照明在环境中尤为突兀,因此所形成的强烈亮度对比使眩光效果更加明显。
根据眩光产生的后果也可归结为3类:不适型眩光、光适应型眩光和丧能型眩光。
不适型眩光是指在某些太亮的环境下感觉到的不适,例如坐在强太阳光下看书或在一间漆黑的房子里看高亮度的电视,当人眼的视野必须在亮度相差很大的环境中相互转换时,就会感到不适。
另一种眩光被称为光适应型眩光,指的是当人从黑暗的电影院(或地下遂道)走入阳光下双眼视觉下降的一种现象。
主要原因是由于强烈的眩光源在人眼的视网膜上形成中央暗点,引起长时间的视物不清。
最后一种眩光被称为丧能型眩光。
丧能型眩光是指由于周边凌乱的眩光源引起人眼视网膜像对比度下降从而导致大脑对像的解析困难的一种现象,类似于幻灯机在墙上的投影受到旁边强光的干扰而导致成像质量下降的表现。
其中失能眩光是最严重的危险因素,但是,只要布灯合理,设计得当,在道路照明中出现失能眩光的几率很小。
如果说失能眩光是瞬时性危险,那么不舒适眩光就是慢性隐患,它所带来的影响往往是隐蔽和长期的,其所产生的生理、心理作用不易察觉,因此它的危害分析和防治就尤为重要。
道路照明研究表明,失能眩光会引起驾驶员视觉疲劳增加而引发交通事故。
道路(包括机动车交通道路和交会区)照明中眩光限制是照明质量重要的评价指标之一。
道路照明的要求和标准
型交通枢纽等
III
次干路
不得采用
0.5
0.35 8 0.35 非 截 光 型 好
灯具
IV
支路
不宜采用
0.3
0.3 5 0.3
非截光型 好
灯具
主要供行人和非
机动车通行的居
V
住区道路和人行
道
采用的灯
1-2
具不受限
制
CIE 道路进行了等级分类,并对不同等级的道路推荐了照明标准。
CIE115 道路照明分类
道路描述
M5
CIE 道路进行了等级分类,并对不同等级的道路推荐了照明标准。
CIE115 道路照明标准
所有道路
很少或无交叉口道路 有人街道路
照明等级
平均亮度(cd/m2) 亮度均匀度 Uo 眩光 TI(%) 轴向亮度均匀度 环境系数 SR
M1
2.0
0.4
10
0.7
0.5
M2
1.5
0.4
10
0.7
0.5
M3
1.0
1
路面材料
沥青 混凝土
混凝土
道路等级
M1
M2
M4
平均亮度(cm/m2)
照 车道均匀度 明 标 车道均匀度 准 眩光
2.0பைடு நூலகம்0.4 0.7 10%
1.5 0.4 0.7 10%
0.75 0.4 15%
环境系数
0.5
0.5
-
第3页共3页
0.4
10
0.5
0.5
M4
0.75
0.4
15
-
-
M5
0.5
0.4
15
照明计算
道路照明计算计算依据【1】《照明设计手册》第二版(中国电力出版社)【2】《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006已知条件道路参数:道路类别:机动车道路面材料:沥青道路宽度:14.00(m)灯具参数:生产厂家:飞利浦灯具类型:高压钠灯灯具型号:SPP368/400灯具名称:SPP368/400 型道路照明灯具维护系数:0.70总光通量:16000.00(lm)总功率:172.00(W)利用系数:0.4光源1参数:生产厂家:飞利浦光源类型:高压钠灯光源型号:NG 150W光源数量:1(个)单个光源功率:150.00(W)单个光源光通量:16000.00(lm)镇流器功率:20.00(W)其他参数:布置方式:双侧对称布置安装高度:10.00(m)安装间距:35.00(m)悬挑长度:1.50(m)仰角:5.00(°)图1 灯具布置示例图图2 道路照明计算样图图3 计算亮度时的测试点示例图计算过程平均照度计算公式:SWUKN E av Φ=式中,Φ——光源的总光通量,lm ; U ——利用系数(由灯具利用系数曲线查出);K ——维护系数;W ——道路宽度,m ;S ——路灯安装间距,m ;N ——与排列方式有关的数值,当路灯一侧排列或交错排列时N = 1,相对矩形排列时N = 2。
E av ——平均照度。
计算结果:E av = (16000.00 * 0.4 * 0.70 * 2) / (35.00 * 14.00) = 18.28>15Lx 最小亮度计算说明:预设图3中测试点为最小亮度可能出现的位置。
计算公式:2/),(),(h r c I L γβγ⨯=式中:(c ,γ)——计算点相对于灯具的坐标;I (c ,γ)——指向计算点的光强值;r (β,γ)——简化亮度系数,查表可得;h ——灯具安装高度;L ——计算点的亮度。
计算结果:L min = 0.90平均亮度计算说明:平均亮度是图3中所有测试点亮度的平均值。
眩光
在计算阈值增量时,CIE做了如下的规定: a) 观察者位于距右侧路缘1/4路宽处; b) b) 观察者位于计算路段前60米处; c) 假定车辆顶棚得挡光角度为20°;第1个灯具总是位于20°,依次计算500米以内同一排灯具所产生的光幕亮度并累 加,计算到某一个灯具所产生的光幕亮度小于累加光幕亮度的20%时为止。
眩光控制等级G和主观评价的关系 眩 光
无法忍受的眩光 有干扰的眩光 刚好容许的眩光 能令人满意的眩 光 几乎感觉不到的 眩光
G 1 3 5 7 9
主观评价
感觉很坏 感觉心烦 可以接受 感觉好 感觉非常好
相对阈值增量(TI)
道路照明中,CIE采用相对阈值增量(TI)来衡量失能眩光:
65 ⋅ Lv TI = 0.8 ⋅ Lav
1.6
眩光指数法(GI)
眩光指数GI 眩光程度 } 过分强烈 28 不可容忍⋯ ⋯ 开始感觉到过分强烈 } 有不快感 22 不舒适 ⋯ ⋯ 开始感到不快 } 形成不快情绪 19 16 能接受 ⋯ ⋯ 眩光临界点 可接受的⋯ ⋯ } 能感觉到 10 难以察觉⋯ ⋯ 开始有所察觉 } 不能感觉到
CIE眩光指数法
n
α
VCP的计算
3) VCP值变换
100 t0 −(t 2 / 2 ) VCP = ∫−∞e dt 2π t0 = 6.374 − 1.333 ln( DGR)
VCP
当以下三条都满足时,就认为没有不舒适眩光
VCP等于或超过70% 不管是在纵向还是横向,灯具在45º、55º、65º、75º、 85º处的最大亮度与灯具平均亮度之笔不超过5:1 不管是在纵向还是横向,灯具在45º、55º、65º、75º、 85º处的亮度不能超过下表的值:
道路照明中的眩光
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De e e . 2 o c mb r 0 6
8
周 广郁 :道路 照明中的眩光
、 .O bI 1 No 4 .
为减小 眩光 ,城 市道 路照明设 计标准 ( J5 CJ4 — 9 )还规定快 速路 、主干路必 须采用截 光型 、 1 半截光 型灯具;次干路应 采用半截光型 灯具;支路宜采用半 截光型灯具 ( 截光型 、半截 光型 、非截光 型灯具 区分 见表- ) - 。布置仰角不宜超过 l度;灯具最大光强方 5 向和垂直夹角不宜超过 6 度 。 5
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20 06年 1 ຫໍສະໝຸດ 2月 第1卷 0 第 4湖 城市 照 明
CHENG il HAO NG Sl Z MI 7
南 昌市 路灯 管 理处 (30 9 30 0 )
摘
要
本文简单介绍了道路照明中眩光的定义、产生原因、控制方法和眩光的评价方祛及其利用。
和为9 。 0+遮挡角的标准各国规定不一,一般为6  ̄ 0一 7。 0,这样 保 护 角为 3 2 。 近 一些 灯具 厂 家 已经 O O 。最
开 发 出利 用光传 输 光学 膜加 反射 型滤 光 片组 台而 成的 灯 具 ,更 能有 效 改 善直 射 眩光 和反 射 眩光 。而对 于亮
住宅区的公共活动场所
中心街道
5
1 0 1 0
2
4 4
在指定 的角度方 向上所发 出 最大光强方向 的光强最大允许值
9 0。 8。 0
商业街的拱廊和通道
( / 0 O m) (d t0 L c t0 L o / 0 O m) d
截光型 0 一6 。 。 5 1 0 3 0
级 别 l Ⅱ Ⅲ Ⅳ V
眩光值标准
不同的环境有不同的建筑照明标准,日常使用普遍选择眩光值URG≤19。
除了看防眩指数,备受家装设计青睐的筒灯和射灯,需要额外地做防眩处理。
这就涉及到了遮光角。
遮光角<30°的灯具会对人眼产生刺眼的眩光,灯具遮光角应约等于45° ,同时还可选用有防眩网设计的。
根据照明应用场所的不同,建立了不同的眩光评价指标,并且给出了相应的限值范围。
在办公室、教室等场所,UGR限值一般为19。
老年人对眩光更敏感,因此在老年活动场所,UGR应控制在16以下。
在道路照明中,根据CJJ45城市道路照明设计规范,快速路、主干路、次干路的TI限值为百分之十,支路的TI限值为百分之十五。
在体育场馆中,I级体育场地照明的GR不该大于35,II 级以上体育建筑照明的GR值不该大于30。
以上信息仅供参考,可咨询专业的照明设计师获取更准确的信息。
照明眩光值标准值
照明眩光值标准值
引言:
照明眩光,是指在照明条件下,光线被反射或散射后形成的明亮区域,其光强度超过周围环境,产生一定的不适感或干扰感觉,人们长时间
处于其光照范围内,会对眼睛产生不良影响,甚至引起眼病。
因此,
制定照明眩光标准,对于保护人眼健康、提高视觉舒适度具有重要意义。
一、光源标准
根据光源的特性,制定光源热辐射、色温、显色性等方面的标准,以
保证照明系统的质量、稳定性和可靠性。
如欧洲标准规定TLD40W/33
瓦紫色相机荧光灯的光通量应在2300~2650流明,色温应在
4000K~6500K范围内。
二、照明环境标准
根据不同活动场所的需要,制定光密度、光照度、光分布等方面的标准,以保证照明环境的舒适度、安全性和实用性。
例如,医院手术室
应达到100,000 lx以上的照度要求,而卡拉OK室的照度要求则为
50~100 lx。
三、眩光标准
根据不同照明任务和场所,制定眩光限值、统一性、适用性等方面的
标准,以保证照明眩光的可控性和减少其对人眼的危害。
例如,道路
照明的眩光限值,欧洲标准规定为4300 cd/km^2。
四、人体视觉健康标准
根据人眼对不同波长光线和亮度的感受,制定视觉感受标准,以保证
照明系统对人体视觉健康不产生危害。
如眩光易感人群的眼睛更容易
疲劳,对比度也更低,因此制定了眩光易感人群的视觉需求标准。
结语:
照明眩光标准是照明设计和工程实施的基础,其制定应综合考虑技术、环境、人体等多方面因素,以达到最佳的照明效果。
照明标准的实施
需要规范和监督,以保障人们的健康和舒适感。
城市道路照度计算
城市道路照明设计计算根据《城市道路照明规范》机动车交通道路照明标准,道路评价指标以路面平均亮度(或路面平均照度)、路面照度均匀度、眩光限制、环境比和诱导性为评价指标。
亮度计算和眩光计算比较复杂,在实际照明工程设计中,照明计算通常只进行照度计算,当对照明质量要求较高时,才要求做亮度计算与眩光计算,因此,我们采用路面平均照度Ev(lx)作为评价指标。
进行平均照度计算时,通常采用利用系数法平均照度 Ev=,其中:N——路灯排列方式,1代表单排、交错排列,2表示双排排列;图1 常规照明灯具布置的五种基本方式:(a)单侧布置;(b)双侧交错布置;(c)双侧对称布置;(d)中心对称布置;(e)横向悬索布置n——每盏灯中的光源数;——灯泡的光通量,灯泡的光通量与光源类型、光源功率、生产厂家都有关系,如:高压钠灯光效为80~130lm/W,金卤灯的光效为67~110lm/W;μ——灯具利用系数,指投射到参考平面上的光通量与照明装置中的光源的额定光通量之比,与灯具效率,灯具配光类型有关,可参阅《照明手册》中灯具利用系数表,对普通照明要求场合亦可取经验值0.35~0.45;K——维护系数,道路照明的维护系数为光源的光衰系数和灯具因污染的光衰系数的乘积。
根据目前我国常用道路照明光源和灯具的品质及环境状况,以每年对灯具进行一次擦拭为前提,维护系数可按表1确定。
表1 道路照明的维护系数IP(INTERNATIONAL PROTECTION)防护等级系统将灯具依其防尘防湿气之特性加以分级,是由两个数字所做成,第一个数字表示灯具离尘、防止外物侵入的等级,第二个数字表示灯具防湿气、防水侵入的密闭程度,数字越大表示其防护等级越高,IP54表示完全防止外物侵入,虽不能完全防止灰尘进入,但侵入的灰尘量并不会影响灯具正常工作,防止各方向飞溅而来的水进入灯具造成损害;S——灯杆间距,灯杆间距与灯具的配光类型、布置方式、路面的有效宽度有关,见表2,m;表2 灯具的配光类型、布置方式与灯具的安装高度、间距的关系注:Weff为路面有效宽度(m)。
道路照明计算
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 140-2000UDC: 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。
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道路照明的计算眩光计算眩光计算包括不舒适眩光计算和失能眩光计算两种。
一、不舒适眩光计算第四章里讲过,不舒适眩光可用眩光控制等级(G)来度量。
计算出了G值,就可以判定道路照明设备的眩光限制是否符合标准的要求。
G值的计算公式见第四间的式(4-6),即(183页有一公式)一量光源、灯具已经选定,灯具的安装条件、道路的几何条件已经确定,路面的反光特性也已经知道的话,则公式(4-6)中各个参量就可以获得,把数值代入后便可以计算出G值。
但需注意一点就是路面平均亮度Lex的确定。
若道路照明灯具已全部安装完毕并已投入运行,则Lex可通过实测来确定,但如果还处在设计阶段,Lex就无法实测,只能通过计算来确定。
[例7-7]假定有一条9m宽的道路(Q0=0.1),选用半截光型灯具,内装250W高压钠灯(光通量为22500 lm),安装高度h=10m,灯具间距S=33m,悬挑长度O=1m,单侧排列。
还假定灯具的有关光度数据为I80=40cd/1000 lm,I90=12cd/1000 lm,F=0.084㎡,要求计算G。
解:(1)根据给定条件进行路面平均亮度计算。
假定由亮度产生曲线图读得ηL=0.23,则(183页有一公式)(2)因为I80=40cd/1000 lm,Φ=22500 lm,得I80=40×22.5=900cd-3.31logI80=-3.31log900=-9.78(3)若I88为已知,则可直接代入计算。
若I88为未知数,则可由已知的I80和I90近似地求出。
假定γ=80˚和γ=90˚之间γ和I成线性关系,则(184页有一公式)(5)因F=0.084㎡,得1.29IogF=-1.29×Iog0.084=-1.38(6)h′=h-h0=10-1.5=8.5m 4.41Iogh′=4.41Iog8.5=4.10(7)因S=33m,即P=1000/33=30.3,则-1.46logP=-1.46log30.3=-2.16将以上各计算值代入公式(4-6)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.二、失能眩光的计算在第四章中讲过,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,其计算公式见第四章的式(4-5)(185有一公式)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3×10-2(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%时才为止。
对其它排灯具的计算也应遵照这一程序。
[例7-8]假定有一条道路,采用单侧排列布灯方式,灯具间距S=33m,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9600 lm,灯具在通过灯具发光中心且与路轴平行的平面(C。
平面)的光强分布见表7-1,求光幕亮度Lex.表7-1 光强分布表解根据CIE的规定和题中计算条件,可有如图7-15所示的几何关系。
(1)各个灯具至观察点水平距离。
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=57.69,γ2=tg-1(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,γ10=88.48˚对第十一个灯具L11=354.69m,γ11=88.62˚对第十二个灯具L12=387.69m,γ12=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I70可求出I71(187有一公式)同理可求出I81.61=34.48=I2 I84.64=23.9=I3I86.06=19.82=I4 I86.89=17.33=I5I97.43=16.14=I6 I87.81=15.38=I7I88.09=14.04=I8 I88.31=14.38=I9I88.48=14.04=I10 I88.62=13.76=I11I88.74=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。
由图7-15可知(188页有一公式)(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。
由图7-15可知θ1=90˚-γ1+1˚,故计算得(189页有一公式)需要注意的是,以上计算结果是当光源光通量为1000 lm时计算得到的,实际上光源光通量为9.6klm,故需乘以系数9.6。
当K=9.366时,Lv=9.366×0.0008401×9.6 =0.0755cd/㎡当K=10时,Lv=10×0.008401×9.6 =0.0806cd/㎡求出了Lv后,若再计算出或测量出Lex,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(C0平面)内,则计算就要复杂些了。
三、计算不舒适眩光和失能眩光的诺模图法1、计算失能眩光(TI)的诺模图方法从上面[例7-8]中可以看出,根据公式计算TI虽不复杂但很见长,因此在实际应用中推荐诺模图方法,但这种方法仅对位于通过灯具发光中心且平行于路轴的平面(C0平面)内的观察者才是正确的。
首先由计算等效光幕亮度的诺模图7-16查出等效光幕亮度Lv,再由计算相对阈值增量的诺模图7-17查出相对阈值增量TI(%)。
计算等效光幕亮度的诺模图7-16的使用方法如下:首先把灯具在平行于路轴平面(即C0平面)上的光强值如图7-16所示。
用虚线表示的例子一样标在图上,且用光滑曲线连结起来。
然后在右下角的小诺模图的横坐标轴(h)(代表灯具的安装高度)上找出与实际的灯具安装高度相对应的点,向上作与纵轴平行的直线。
再从此直线与斜线(代表灯具间距与安装高度之比,即S:h)的关系中找出实际灯具间距与安装高度之比所对应的点。
从这点出发向左图作平行于横轴的直线,此水平线和诸斜线的交点确定了诸R值,并从上图已画了的光强分布曲线上读出这些R值所对应的Y1值,把所有的Y1值相加,再乘上光源光通量Φ和常数C就可以得到等效光幕亮度。
(193页有一公式)知道了等效光幕亮度和路面平均亮度Lex以后,就可以由诺模图7-17上读出相对阈值增量。
请注意,为了将根据公式直接计算的结果和从诺模图计算的结果相比较,我们采用了相同的计算例子,即[例7-8]。
根据公式直接计算的结果为:当K=10时,Lv=0.0806cd/㎡。
当K=9.366时,Lv=0.0755cd/㎡。
由诺模图计算的结果为:(195页有一公式)根据CIE的规定:K=10(θ以度表示时)或K=3×10-3(θ以弧度表示时),因此为了便于比较需把C弄成一致。
当把诺模图的2.81×10-3换成3×10-3时,Lv 放大3/2.81倍,即Lv=0.0801,和计算结果非常一致;当把计算结果的K=3×10-3换成2.81×10-3(或K=10换成9.366)时,Lv=0.075,这和诺模图结果非常一致。
这就说明采用诺模图方法计算失能眩光精度是很高的,是很可靠的。
2、计算不舒适眩光(G)的诺模图方法计算不舒适眩光(G)的诺模图见图7-18。
该图的使用方法如下。
(1)从图7-18的右侧轴开始,找出与所考察的灯具的I80的值所对应的点,从这点出发向左画一条水平线。
(2)从该图的水平轴标出的发光面积区域,找出与驾驶员所看到的该灯具的发光面积所对应的一点向上作垂线与第一步所画的水平线相交于点1。
(3)从点1出发作与这一区域(灯具发光面积区域)的诺模图的斜线平行的直线与水平轴表示的新参数(I80/I88)区域的边界线相交于点2。
(4)然后再作水平线交与该灯具的I80/I88所对应的点3。
(5)再从点3作与该区域(I80/I88区域)的诺模图的斜线平行的直线到与中轴相交于点4。
(6)由点4出发作与水平轴平行的直线至咱面平均亮度值所对应的点5。
(7)由点5出发再作与该区域(路面平均亮度区域)的诺模图的斜线平行的直线与新区域的边界线交于点6。
(8)由点6出发再作与水平轴平行的直线至h′值(灯具的安装高度减去观察者高度1.5m)所对应的点7。
(9)由点7出发作与该区域(减去观察者高度后的灯具安装高度区域)的诺模图斜线平行的直线与新区域的边界线相交与点8。
(10)由点8出发作与水平轴平行的直线至灯间距所对应的点9。
(11)由点9出发再作与该区域(灯具间距区域)的诺模图斜线平行的直线与左侧轴相交于点10。
(12)最后由左侧轴直接读出眩光控制等级G的值。
同样,采用诺模图计算不舒适眩光精度也很高,大家不妨试一试把[例7-7]一步一步标在计算G值的诺模图中,看看结果与计算的是否符合得很好。
在结束本章以前,顺便介绍一下计算机在道路照明计算中的应用问题。
从前面讲过的内容中可以看出,道路照明计算不算很复杂,但却很费时费事。
随着计算机日益普及,即有必要也有可能将计算机引入道路照明计算领域。
目前国内外在这方面都已作了大量工作。
比如,国际照明委员会(CIE)就已编制出了用于路面亮度和眩光计算的两套程序,国内一些单位也编制了立交和道路照明计算程序,并在实际工程建设中得到了应用。
应用计算机进行路面照度和亮度计算时,所采用的基本公式和前面讲过的逐点法所用公式一致,即照度计算采用式(7-1),亮度计算采用式(4-10),而眩光计算遇则采用式(4-6)和式(4-5)。
由于采用了严格的计算公式,摒弃了图表,因此,不但计算速度大大加快而且计算精度也大大提高。
应用计算机进行照明计算很重要一条就是计算所需的各种输入数据形式要统一,且要表格化。
如灯具光强分布要用光强表(I表),路面反光性能用R表。
因而要求灯具生产厂家能够为其产品提供准确的、符合计算机输入要求的测试数据。