LED路燈的配光設(shè)計(jì)

1、www.osram.de led路燈的配光設(shè)計(jì)路燈的配光設(shè)計(jì) robin. huang|16133 |gl d lum ap 2 agenda page 1概述概述5 2理論分析理論分析8 3led路燈的配光設(shè)計(jì)路燈的配光設(shè)計(jì)12 4場景仿真與分析場景仿真與分析23 5結(jié)論結(jié)論28 常用道路照明標(biāo)準(zhǔn) 3 1.概述概述 ansi/iesna rp-8-00cie140/en 13201cjj45 4 average luminance（lav） luminance uniformity（u0） longitudinal uniformity of luminance（ul） threshold

2、increment（ti） surround ratio（sr） 1.概述概述 主要評(píng)價(jià)參數(shù) ansi/iesna rp-8-00標(biāo)準(zhǔn) cie140/en 13201標(biāo)準(zhǔn) 照明軟件中的評(píng)價(jià)參數(shù) 5 1.概述概述 照度均勻的“蝙蝠翼”型配光 斑馬效應(yīng) 早期的路燈配光設(shè)計(jì)成“蝙蝠翼”型: 照度均勻性好；照度均勻性好； 亮度不均勻，亮度不均勻， 斑馬效應(yīng)斑馬效應(yīng)，視覺疲勞。，視覺疲勞。 6 2.理論分析理論分析 駕駛員眼睛注視區(qū)域位于前方60160m的路面，路面的反射光形成一個(gè)亮背景，障礙物顯 示為暗影。障礙物與背景亮度差，與人眼分辨閾值之比，定義為能見度： min l ob ll vl vl能見度

3、能見度 lb背景亮度背景亮度 lo障礙物亮度障礙物亮度 lmin亮度差辨別閾值亮度差辨別閾值 能見度 注視區(qū)域 7 視錐細(xì)胞：主要集中于眼球中央，每個(gè)細(xì)胞接一個(gè)神經(jīng)元，對(duì)顏色敏感，明視覺下視錐細(xì)胞：主要集中于眼球中央，每個(gè)細(xì)胞接一個(gè)神經(jīng)元，對(duì)顏色敏感，明視覺下 起主要作用。起主要作用。 視桿細(xì)胞：分布于范圍較廣，多個(gè)細(xì)胞連接一個(gè)神經(jīng)元，對(duì)顏色不敏感，暗視覺下視桿細(xì)胞：分布于范圍較廣，多個(gè)細(xì)胞連接一個(gè)神經(jīng)元，對(duì)顏色不敏感，暗視覺下 起主要作用。起主要作用。 人眼結(jié)構(gòu)和視網(wǎng)膜的細(xì)胞人眼結(jié)構(gòu)和視網(wǎng)膜的細(xì)胞 眼球結(jié)構(gòu)視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu) 2.理論分析理論分析 8 2.理論分析理論分析 國際照明委員會(huì)cie采用顯

4、示能力rp (即看到路面上設(shè)定障礙物的概率) 來研究路面平均亮度（lav）與均勻度（uo）對(duì)視覺功能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果 如下圖： cie 顯示能力曲線 9 2.理論分析理論分析 視覺分辨對(duì)眩光控制的要求視覺分辨對(duì)眩光控制的要求 燈具在視網(wǎng)膜的光幕眩光提高了人眼亮度辨 分辨閾值lmin，降低了物體的能見度。 為抵消眩光對(duì)視覺的影響，恢復(fù)物體能見度， 需要提高的路面亮度百分比叫閾值增量ti。 8 . 0 2 8 . 0 6565 av eye av v l e k l l ti lv等效光幕亮度等效光幕亮度 lav路面平均亮度路面平均亮度 eeye眩光源垂直人眼視線上的照度眩光源垂直人眼視線上的照度

5、 視線與眩光源入射光線夾角視線與眩光源入射光線夾角 k 比例常數(shù)比例常數(shù), 當(dāng)當(dāng)以度為單位時(shí)以度為單位時(shí)k=10 min l ob ll vl 能見度公式: 光幕眩光 10 視覺分辨對(duì)環(huán)境比的要求視覺分辨對(duì)環(huán)境比的要求 2.理論分析理論分析 在道路照明設(shè)計(jì)中，為了防止車道很亮，但人行道很暗，不利于司機(jī) 觀察路邊的環(huán)境，有潛在的危險(xiǎn)（比方突然有人從側(cè)面沖出來）。需要有 一定的環(huán)境比（sr）。 area a area b 5m 5m sr = eav-b / eav-a 11 3.led路燈的配光設(shè)計(jì)路燈的配光設(shè)計(jì) led路燈的配光設(shè)計(jì)中均需要充分考慮 （基于人眼的視覺分辨）： 道路照明的亮度道路

6、照明的亮度 均勻性均勻性 眩光眩光 環(huán)境比環(huán)境比 不同的路面材質(zhì)、路寬、燈具安裝條件以及節(jié)能因素不同的路面材質(zhì)、路寬、燈具安裝條件以及節(jié)能因素 12 3.led路燈的配光設(shè)計(jì)路燈的配光設(shè)計(jì) led路燈配光設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求路燈配光設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求 美標(biāo) type iv 歐標(biāo) me1me6 國標(biāo) iiii級(jí)道路照明要求 13 道路照明的評(píng)價(jià)區(qū)域道路照明的評(píng)價(jià)區(qū)域 3.led路燈的配光設(shè)計(jì)路燈的配光設(shè)計(jì) 采樣點(diǎn)位于車道中心線 for s 30 m, n = 10 for s 30 m, d 3 m 14 led路燈配光設(shè)計(jì)的亮度計(jì)算路燈配光設(shè)計(jì)的亮度計(jì)算 3.led路燈的配光設(shè)計(jì)路燈的配光設(shè)計(jì) 路面亮度

7、計(jì)算需要充分考慮 ： 燈具、觀察點(diǎn)、人之間的相對(duì)方位燈具、觀察點(diǎn)、人之間的相對(duì)方位 路面的材質(zhì)路面的材質(zhì) 燈具的配光分布燈具的配光分布 路燈之間的照明疊加路燈之間的照明疊加 直接計(jì)算路面亮度分布較困難， 通常先計(jì)算路面照度，再乘上道路 材質(zhì)的簡化亮度系數(shù)r-table。 15 3.led路燈的配光設(shè)計(jì)路燈的配光設(shè)計(jì) cie144-2001公布的 路面材質(zhì)的簡化亮度 系數(shù)表：r-table r3（瀝青）路面 c1（水泥）路面 16 led路燈配光的設(shè)計(jì)要點(diǎn)路燈配光的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 3.led路燈的配光設(shè)計(jì)路燈的配光設(shè)計(jì) osram hpml系列路燈的配光設(shè)計(jì)： 沿車道方向?yàn)閷?duì)稱式配光沿車道方向?yàn)閷?duì)稱式

8、配光 垂直車道方向做偏光設(shè)計(jì)垂直車道方向做偏光設(shè)計(jì) 17 3.led路燈的配光設(shè)計(jì)路燈的配光設(shè)計(jì) 沿車道方向的配光設(shè)計(jì)需要充分考慮 ： 節(jié)能：配光擴(kuò)展角要足夠大，充分利用斜射光線的高亮化系數(shù)節(jié)能：配光擴(kuò)展角要足夠大，充分利用斜射光線的高亮化系數(shù) 均勻性：配光不宜設(shè)計(jì)成均勻性：配光不宜設(shè)計(jì)成 “蝙蝠翼蝙蝠翼”型，光強(qiáng)分布與亮化系數(shù)型，光強(qiáng)分布與亮化系數(shù) 的疊加會(huì)擴(kuò)大路面的亮度差異，導(dǎo)致斑馬效應(yīng)。的疊加會(huì)擴(kuò)大路面的亮度差異，導(dǎo)致斑馬效應(yīng)。 截光設(shè)計(jì)截光設(shè)計(jì) 路燈截光 斜射光線具有較高的亮化系數(shù) 18 截光要求可以參照下表： 3.led路燈的配光設(shè)計(jì)路燈的配光設(shè)計(jì) 19 3.led路燈的配光設(shè)計(jì)路燈

9、的配光設(shè)計(jì) 垂直車道方向的配光設(shè)計(jì)需要充分考慮 ： 偏光設(shè)計(jì)：根據(jù)道寬做匹配的非對(duì)稱配光，加強(qiáng)遠(yuǎn)側(cè)光強(qiáng)，降低近側(cè)光強(qiáng)。偏光設(shè)計(jì)：根據(jù)道寬做匹配的非對(duì)稱配光，加強(qiáng)遠(yuǎn)側(cè)光強(qiáng)，降低近側(cè)光強(qiáng)。 道路越寬，偏光補(bǔ)償越大。道路越寬，偏光補(bǔ)償越大。 路面材質(zhì)：對(duì)于柏油路面，垂直車道方向的偏光補(bǔ)償程度要小于水泥路面。路面材質(zhì)：對(duì)于柏油路面，垂直車道方向的偏光補(bǔ)償程度要小于水泥路面。 環(huán)境比：分配適當(dāng)比例的光線照明道路周邊，使環(huán)境比：分配適當(dāng)比例的光線照明道路周邊，使sr0.5。 20 3.led路燈的配光設(shè)計(jì)路燈的配光設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)案例： 21 3.led路燈的配光設(shè)計(jì)路燈的配光設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)案例： 22 4.場景仿

10、真與分析場景仿真與分析 me3me5配光曲線me1me2配光曲線 為了涵蓋不同的道路況及安裝條件，設(shè)計(jì)了窄、寬兩種配光組合。 23 4.場景仿真與分析場景仿真與分析 對(duì)me1me5的各種不同的路燈安裝條件進(jìn)行仿真，使設(shè)計(jì)有更大的容差。 24 4.場景仿真與分析場景仿真與分析 25 4.場景仿真與分析場景仿真與分析 下圖是osram針對(duì)歐洲的bs en 13201-2標(biāo)準(zhǔn)中常用的me1me5道路 照明要求，根據(jù)前面分析的方法設(shè)計(jì)的hpmsl系列路燈及配光。 sram hpml 系列路燈 26 4.場景仿真與分析場景仿真與分析 osram hpml系列路燈實(shí)際安裝效果 27 5.結(jié)論結(jié)論 通過分析可以看出led路燈的配光設(shè)計(jì)需要從人眼視覺和行車安全角 度，綜合考慮亮度、均勻度、眩光、環(huán)境比等參數(shù)，在滿足安全舒適照 明的前提下做到盡可能的節(jié)能。 行車方