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道路照明灯具空间光分布测试与应用[1]

2008-6-26  来源:照明技术网  有32579人阅读

  道路照明的主要目的是为了使各种机动车辆的驾驶者以及行人在自然光照不理想的情况下能辨认出道路上的各种情况;在保证交通安全的前提下,尽量采用高效、节能的照明灯具和控制电器,并创造一个舒适、美观的照明环境。道路照明灯具的空间光分布是决定道路照明效果的关键性指标,路面和空间中某一点的照度、亮度及眩光等方面光度信息都是由它计算得到。

  道路照明的主要目的是为了使各种机动车辆的驾驶者以及行人在自然光照不理想的情况下能辨认出道路上的各种情况;在保证交通安全的前提下,尽量采用高效、节能的照明灯具和控制电器,并创造一个舒适、美观的照明环境。道路照明灯具的空间光分布是决定道路照明效果的关键性指标,路面和空间中某一点的照度、亮度及眩光等方面光度信息都是由它计算得到。而且,合适的配光分布是提高照明效率的重要手段。

  在道路照明中,国内普遍对光源和电器的效率比较关注,而对灯具的空间配光要求、灯具的反射器设计、道路照明的科学计算还不够重视。因此在未来的道路照明中,加强对空间光分布的要求,科学地选择照明灯具,是提高照明质量、节约能源、保证交通安全的重要途径。

  一、 道路照明的光度要求

  作为道路照明的质量评价指标,IES,CIE以及我国的国家标准对道路照明均有明确的的光度要求规范,其中包括以下几点:

  1、路面的平均亮度水平

  道路表面的平均亮度水平影响着驾驶员的对比敏感度,因而也影响着知觉的可靠性。在道路照明中,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、最低限度的亮度差(对比)才能察觉到障碍物。所需的对比值取决于视角及观察者视场中的亮度分布,后者决定观察者眼睛的适应条件。视角越大(当观察者至障碍物的距离不变时,障碍物越大),路面亮度越高,眼睛的对比灵敏度越高,觉察障碍物的机会也就越大。因此,提高路面平均亮度(或照度)值将有利于提高驾驶员觉察(障碍物)的可靠性。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(但需保持在产生眩光的亮度水平以下),驾驶员就越舒适。

  2、路面的亮度均匀性

  为使路面亮度均匀,道路照明设施,即使能为路面提供良好的平均亮度,但也可能在路面上某些区域产生很低的亮度,因而在这些区域里对比值低、阈值对比高。同时,视场中大的亮度差,也会导致眼睛的对比灵敏度下降和引起所谓瞬时适应问题,以致不易觉察出在这些较暗区域里的障碍物。因此,为了使路面上各个区域里的各点都有足够觉察率,就必需确定路面上最小亮度和平均亮度之间的允许差值,即亮度总均匀度,它定义为路面上最小亮度和平均亮度之比。在保证亮度总均匀度的情况下,路面仍有可能出现部分亮、部分暗的不舒适感觉。所以从舒适性考虑,应限制沿车道中心线上最亮区和最暗区的亮度差,即纵向均匀度。

  3、眩光

  在道路照明中,眩光限制也是一项重要的评价指标。眩光可分成2类:①称为失能眩光。它会损害观察物体的能力,直接影响到驾驶员觉察物体的可靠性。②称为不舒适眩光,通常引起不舒适感觉和疲劳,直接影响到驾驶员的舒适程度。

  4、视觉诱导

  视觉诱导性不能用光度参数来表示,但它也是道路照明质量评价的一个重要因素。照明设施应能提供良好的诱导性,使驾驶员在一定距离外能立刻辨认这条道路的方向,它对交通安全和舒适所起的作用犹如亮度水平或眩光控制一样重要,它与驾驶员的视功能和视舒适两者都有关系。

  以下两个表分别是IES和CIE对道路灯具的光度要求的推荐值:

 

   * CIE标准推荐值

 

  二、 道路灯具的光度分布特点

  道路灯具不同于室内灯具等其它灯具,由于其应用场合的不同,具有其本身的特殊性,在灯具设计和照明设计过程中就需考虑到它的各种特点。

  1、IES道路灯具光分布的分类

  IES 根据纵向光分布和水平光分布定义了灯具的光分布类型,其中纵向分布(Vertical light distributions)分为Short(近)、Medium(中等)、Long(远)三类;水平光按沿道路横向分布(Lateral Light Distribution)远近分为六类:TYPEⅠ、TYPE Ⅱ、TYPE Ⅲ、TYPE IV、TYPE V(如图1)。

 

图 1

 

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