灯具配光与照明节能的关系[2]

　　从以上的数据可以看到，采用单灯照明时的配光应是:

　　( A) 灯具光束角只在大于界限角时才有可能出现要求的照明均匀度;

　　( B) 科学选取灯具光束角既可以满足照明要求，也能满足节能指标; 灯具光束角小可以满足节能指标，但不一定符合照明工程要求。

　　( C) 本方案中假定灯具的效率为定值，事实上灯具配光越宽、效率也高，但照明系统的利用系数并不一定增大，甚至相反，因此不一定节能;

　　( D) 相比之下，在本方案中较合理的数椐是:表2 ( 1) - 第5 列，表2 ( 3) - 第6 列，表2 ( 4) - 第7 列，因为这些数据均符合初设的平均照度和照明均匀度要求。至于最实用的方案则还要对安装高度、眩光控制、灯具相关参数、经济指标等因素进行综合考虑后选定。

　　4. 2 第二种方案

　　与第一种方案无多大差别，只是在第一种方案上再增加相同的被照面和相同参数的灯具，其目的为了分析采用多套灯具照明时对照明系统利用系数的影响。

　　图3为照明布置示意图，图3 中的符号与图2一样。由于灯具参数与前相同，只是增加面积和灯数，使照明计算大为简单。

　　表3 ( 1) ～ ( 3) 列入照明参数和计算结果，考虑数值较多，只列入与上述三列有关的数据以便分析和比较。

　　同样，从数据中可以看到:

　　( A) 被照面积和灯具数量按比例增加时，经计算，有些照度平均值有所提高，因而系统总的利用系数随之增加，也就更节能。这是因为在某些灯具光束角照射下光通量叠加所致。也就是选择合适的配光可以达到节能的目的。

　　( B) 随着照度平均值增加，出现照明均匀度有所下降，这是因为叠加区域的照度增加而导致照度平均值增加，但照度最小值不变，所以照明均匀度下降。

　　( C) 随着照明面积和照明灯具增加，选择合理的配光，调整安装位置，使灯具照射的区域相互搭接，并提高被照面边缘区域的照度是可以实现的。

　　5 举例说明

　　5. 1 室外足球场照明

　　室外足球场的标准面积为S = 110m × 70m ( 包括边缘线) ;

　　照明方式为雨篷下马道布灯;

　　光源为大于1000W 的金卤灯。根据节能要求，灯的发光效能( 包括镇流器等点灯器件消耗的功率，按灯功率的15% 计算) 为: 85 lm/W;

　　采用的相关灯具效率按国家标准( JGJ153—2007) 要求，最低不小于65%，而国际著名品牌的灯具几乎均在75% 以上，甚至于超过80%，均衡之下取70%较合理;

　　在10° ～ 18° 光束角下的灯具利用系数应大于0. 7; 一般情况下，考虑不同投射距离，往往采用灯具配光宽窄搭配，光源总的利用系数应不小于0. 5;

　　照明维护系数， 根据国家标准( JGJ153—2007) 对环境污染程度，取0. 7 和0. 8 两挡;

　　照度设计值: 主摄像机平均垂直照度值为1400lx ( 要求标准电视转播) ，

　　折合成平均水平照度为1400 × 1. 5 = 2100 lx.

　　( 高清电视转播时平均水平照度可以取2000 ×1. 4 = 2800 lx)

　　这里需要说明的是，在公式⑶中没有反映灯具与LPD 发生直接关系，但选择灯具的光束角，就是与投射距离和灯具的利用系数有关。在被照面面积和灯具光束角不变情况下投射距离大小自然影响灯具的利用系数。

　　若在四塔照明系统下，灯具的投射距离可能超过100m，有两种不同的方法确定LPD 值，一种是保持上述的LPD 值不变而调整灯具的光束角，使其变得更小，此种做法可能会影响包括眩光控制和照明均匀度等照明质量的要求; 另一种做法是，保持灯具的光束角不变即灯具配光不变，这会降低系统总的利用系数值，如果调整系统总的利用系数，即把0. 5 降为0. 45 ( 经验数据) ，以保证赛场的照明节能要求。灯具的投射距离，即灯具安装位置对照明节能会产生很大的影响。

　　计算可得:LPD = 78. 431W/m2

　　5. 2 道路照明

　　假定有一路宽为24m，灯杆的间距为40m，光源采用高压钠灯，灯具效率取70%，系统总的利用系数取0. 5，维护系数为0. 7，根据公式( 7) 可以

　　算得:

　　显然，系统总的利用系数从0. 4 变化到0. 5，对LPD，即照明节能影响十分明显，而直接因素涉及灯具配光。

　　6 结论

　　( 1) 灯具的配光是直接影响照明系统利用系数的因素之一，因此对照明系统的节能有着举足轻重的作用。合理选择灯具的配光不仅能够满足相关照明要求，也能达到节能目的。

　　( 2) 同种灯具配以不同的配光有着不同的灯具效率。配光越宽则效率越高，但系统的利用系数不一定高，即不一定节能。所以，只有在不同的灯具配以相同配光时，选择灯具效率高者才节能。

　　( 3) 在照明设计时选择多套灯具比单套灯具更有可能节能。特别在大面积照明时不仅选择多套灯具来提高灯具利用系数，而且根据投射距离可配以不同的配光来达到节能目的。

　　( 4) 本文不涉及带有多次反射的室内照明，这是因为可以通过查询灯具数据找到室内照明的系统利用系数。