LED路灯的配光设计.ppt

* * * * * LED相比传统光源具有更接近于点光源的特性，更容易通过光学设计满足道路照明的配光需求。 近年来LED路灯的应用逐渐普及，国内外对道路照明配光的研究也逐步深入，目前已经有比较完善的标准。 如北美的ANSI/IESNA RP-8-00，欧洲的CIE140/EN 13201以及国内的CJJ 45城市道路照明设计标准。 * * （1）道路照明标准在制定时主要从人眼视觉分辨原理和行车安全需求出发，以亮度相关的参数作为主要参考指标。 Lav——路面的平均亮度；Uo——路面总体亮度均匀度；UL——纵向亮度均匀度；TI——阈值增量；SR——周边照度系数 （2）Dialux等照明软件参照这些标准进行道路照明计算与仿真。 * * （1）国内早期的路灯研发以及一些地方道路照明招标中，常以道路照明外观效果的均匀和测试验收的方便性考量，把照度作为主要评价指标，将配光设计成“蝙蝠翼”型，而忽视道路照明中安全相关的亮度标准的做法。这样不但达不到应有的照明效果，还会给驾驶员带来严重的视觉不适应性(如斑马效应)。 （2）本文从人眼视觉分辨原理出发，分析行车安全性和舒适性对道路照明参数和路灯配光的要求，并给出了一个能够符合欧标BS EN 13201标准，覆盖ME1~ME5道路照明要求的光型组合案例。 * * （1）人眼对亮度和颜色差异的分辨有一个最小的阈值。如左图，相同灰度的三角形在左侧的背景下容易分辨，在右侧的背景下则难以分辨。 （2）从能见度公式可以看出，路面的亮度水平影响着驾驶员观察障碍物的能见度，影响着视觉的可靠性。路面要有足够的亮度才能凸显出障碍物，使驾驶员觉察。 * * （1）人眼的视网膜中有视锥细胞和视杆细胞： a)视锥细胞：主要分布于视网膜中心区域，密度很高，每个视锥细胞连接一个神经元，对颜色敏感，主要在明视觉下起作用。 b)视杆细胞：分布于整个视网膜，密度较低，几个视杆细胞共同连接一个神经元，因此感光度高，主要在暗视觉下起作用。 （2）夜间行驶中，人眼处于暗视觉（也有观点认为是中间视觉）状态，分辨物体主要靠视网膜中的视杆细胞起作用，对亮度的分辨较敏感。因此道路照明中主要考虑亮度的差异对人眼分辨的影响。 * * （1）亮度的影响：实验结果表明，显示能力RP随着亮度而提高，但非线性关系。亮度对显示能力的贡献在0.5~2cd/㎡区间较显著，亮度超过2cd/㎡，则较平缓。考虑节能，现有标准对路面亮度的推荐值在0.5~2cd/㎡之间。 （2）均匀性的影响：从实验结果我们还可以看到，路面亮度均匀性对RP值也有显著影响。可以解释为，驾驶员是通过视野中亮度的变化来察觉障碍物的。如果路面背景亮度本身是变化的，则会混淆障碍物造成的亮度变化，使人眼的疲劳。因此，道路照明的亮度均匀性也是重要评价指标。现有标准的推荐值在0.4~0.7之间，车道纵向均匀度的要求高于整体均匀度。 * * （1）等效光幕亮度参考点：（观察者以与水平线成1°夹角，注视道路正前方90 m路面上的亮度）。当θ以度为单位时K=10 * * 周边照度计算区域：对于路面宽度10m的道路，Area B的宽度为路宽的一半；路宽超过10m的道路则Area B宽度为5m。 * * 需要注意，在美标路灯标准中，特别是II类和III类中，灯具是不带仰角的。因此，路灯的配光必须带偏光设计。 * * * * （1）道路照明中人眼注视区域为行车前方60~160m，亮度的计算需要考虑多个路灯配光的叠加影响，计算较为复杂，而照度的计算则要简易得多。 为简化计算，CIE144-2001公布了一系列路面材质的简化亮度计算表，又称R-table（图见下页）。表格中的值表示各方位角处的路面亮度与照度之间的关系。 * * （1）从R-table中可以看出： a)小角度照射路面的光线的亮化系数要远远大于垂直照射路面的亮化系数。 b)路面的材质对亮化系数也有较大的影响，水泥路面亮化系数高于柏油路面，且不同入射角的亮化系数贡献的差异较柏油路面小。 （2）这样，通过路面材质的R-table，在计算机中便可以通过照度的计算和叠加来求解路面的亮度分布。 （3）反过来也可以根据路面亮度均匀的假设来逆向求解最优化的LED路灯配光曲线，但推导求解的过程会比较复杂，且对于多车道道路计算仅能得到近似解。 * www.osram.de Title/Occasion | MM/DD/YYYY Title/Occasion | MM/DD/YYYY June 2013 LED路灯的配光设计 Robin.Huang|16133|GLDLUMAP 第一页，编辑于星期二：十七点 四十一分。 Agenda 　 　 Page 1 概述 5 2 理论分析 8 3 LED路灯的配