道路照明灯具配光设计不仅要满足CJJ45—2006 规范中的照度均匀性、亮度均匀性、眩光控制等技术指标,笔者提出还需要采用利用系数CU 和照度亮度比E /L 两个技术指标来评价LED 路灯的光学性能。选取十款不同厂家的LED 路灯配光曲线,分别应用在4 个常见典型的道路照明场景中,通过列表综合比较其配光性能,并分析总结其性能优劣的原因。
2. 2 照度亮度比(E /L)
照度亮度比是指道路计算面的平均照度与平均亮度的比值,可由公式(4) 计算得到:
式中Eavg———道路计算面内的平均照度;
Lavg———道路计算面内的平均亮度。
该技术指标由灯具配光的类型、路面的材质、光线照射到路面的入射角大小、观察员的位置和视线方向等因素有关,对于道路照明而言,国际照明学会推荐的观察员位置为距离道路计算面60 米远、高度1. 5 米的位置。JTJ 026. 1—1999 公路隧道通风照明设计规范中推荐的沥青路面E / L 比值按照15 ~22 取值,水泥路面E / L 比值按照10 ~ 13 取值。根据笔者经验,经过优化设计的配光可以使该比值降低,甚至低于规范推荐的范围很多,即: 使用更少的光通量可以实现更高的亮度[1]。如配光设计不合理,也可能造成E / L 比值过大,甚至超出推荐的取值范围, 造成照度达标而亮度不够的问题。根据CJJ45—2006 的规定,亮度2cd /m2 的标准对应30lx的照度,其照度亮度比E / L 按照15 取值, 据笔者经验,应用在该标准推荐的R3 沥青路面时,一般的道路灯具配光的照度亮度比值在14 ~ 19 范围内[1],即: 需要28 ~ 38lx 的照度才能使R3沥青路面达到2cd /m2 的亮度水平。这就是说,通过降低照度亮度比,可以实现10% ~ 25% 的节能效果。
3 采用CU 和E/L 技术指标评价
配光性能的实例笔者选取10 款( 如图3 ~ 4 所示) 来自不同厂家的配光曲线,为了便于比较分析,修正其输出光通量, 选取120W 整灯功率的输出总光通量为9000lm ( 按照系统光效75lm /W 计算)。在计算过程中,路面材质选取R3沥青路面,维护系数按照0. 7取值,把这10 款配光曲线分别应用在不同典型照明场景中,对比各种场景的计算结果,总结各款配光性能好坏,如表1 ~ 4 所示。表1 中的应用场景为:道路宽度为7 米2 车道,间距30 米单侧布灯,灯杆高度8 米( 距高比为3. 75 ) ; 表2 中的场景为: 道路宽度为10. 5 米3 车道,间距30 米单侧布灯,灯杆高度8 米( 距高比3. 75 ) ; 表3 中的场景为: 道路宽度为25 米双向6 车道( 包括1 米中间隔离带) ,双侧对称间距30 米布灯,灯杆高度8 米( 距高比3. 75) ; 表4 中的场景为: 道路宽度为25 米双向6车道( 包括1 米中间隔离带) ,双侧对称间距30 米布灯,灯杆高度10 米( 距高比3. 0)。
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