道路照明基本計算基礎(chǔ)

1、道路照明基本理論與計算第一部分 道路照明基本概念第二部分 道路照明燈具第三部分 道路照明計算第四部分 道路照明測量第一部分 道路照明基本概念一、光的度量1、光通量光源在單位時間內(nèi)發(fā)出的光量稱為光通量，符號，單位是lm（流明）。2、光強（度）光源在給定方向的單位立體角中發(fā)射的光通量被定義為光源在該方向的光強（度），符號為I，單位為坎德拉（cd）。 I=d/d（為立體角）3、（光）照度表示表面被照明程度的量稱為（光）照度，它是每單位面積上接受到的光通量數(shù)，符號為E，E=d/ds，單位為lx（勒克斯），1lx即1lm/m2。一些實際情況下的（光）照度值情 況照度值(lm)情 況照度值(lm)夜間在地

2、面上產(chǎn)生的（光）照度310-4晴朗的夏日在采光良好的室內(nèi)的（光）照度100500滿月在地面上產(chǎn)生的（光）照度0.2太陽不直接照到的露天地面的（光）照度103104工作場地必需的光照度20100正午露天地面的（光）照度1054、（光）亮度光源在某一方向上的單位投影面在單位立體角中發(fā)射的光通量，稱為光源在某一方向的（光）亮度，符號為L，L=dI/ds，單位為cd/m2（過去常用單位為nt(尼特)，1nt=1 cd/m2）。5、發(fā)光效率（1）光源發(fā)光效率指一個光源所發(fā)出的光通量與該光源所消耗的電功率P之比，即：=/P。（2）燈具效率指在規(guī)定條件下測得的燈具發(fā)射的光通量值與燈具內(nèi)所有光源發(fā)出的光通量的

3、測定值之和的比值。6、對比感受性視覺認知的基本條件：亮度對比和顏色對比（在此忽略）。亮度對比是視野中目標和背景亮度差與背景（或目標）亮度之比，符號C，即： 式中：L0目標亮度（nt）； Lb背景亮度（nt）人眼剛剛能夠知覺的最小亮度比，稱為閾限對比，符號。閾限對比的倒數(shù)，即表示人眼的對比感受性，也稱為對比靈敏度，符號Sc，即： 式中：Sc對比感受性； 閾限對比 Sc顯然不是一個固定不變的常數(shù)，它的變化與以下因素有關(guān)：1、 照明條件；2、 觀察目標的大??；3、 觀察目標呈現(xiàn)的時間。在理想條件下，視力好的人能夠分辨0.01的亮度對比，即人的對比感受性最大可達100。由圖中可以看出，Sc隨Lb而上升

4、，到大于100 nt以后即接近最大值，之后，盡管Lb在絕對數(shù)值上仍有比較大的上升，但Sc已無大的上升空間，相反，當Lb大于1000以后，Sc反而有所下降，這主要是由于背景亮度過大而產(chǎn)生眩光的緣故。特別要提醒大家的是：照度是一個客觀值，而亮度是一個主觀值。 對比感受性與背景亮度關(guān)系圖 橫軸Lb， 縱軸Sc二、關(guān)于道路照明的幾個術(shù)語：（參見新版城市道路照明設(shè)計標準CJJ45-2006）1、燈具的安裝高度燈具的光中心至路面的垂直距離，符號為h。2、燈具的安裝間距沿道路的中心線測得的相鄰兩個燈具之間的距離，符號為s。3、懸挑長度燈具的光中心至鄰近一側(cè)緣石的水平距離，即燈具伸出或縮進緣石的水平距離，符號

5、為O。4、道路有效寬度與道路的實際寬度、燈具的懸挑長度和燈具的布置方式等有關(guān)的理論距離，符號為weff。當燈具采用單側(cè)布置方式時，道路有效寬度為實際路寬減去一個懸挑長度。當燈具采用雙側(cè)（包括交錯和對稱）布置方式時，道路有效寬度為實際路寬減去二個懸挑長度。當燈具在雙幅路中間分車帶上采用中心對稱布置方式時，道路有效寬度就是道路實際寬度。 道路有效寬度計算示意圖5、環(huán)境比車行道外邊5米寬的帶狀區(qū)域內(nèi)的平均水平照度與相鄰的5米寬車行道上平均水平照度之比，符號為SR。6、（道路）照明功率密度單位路面面積上的照明安裝功率（包括鎮(zhèn)流器功耗），符號為LPD，單位為W/m2。三、道路照明的質(zhì)量評價指標1、路面平

6、均亮度（Lav）或照度（Eav）在道路上行駛時駕駛員觀察路面障礙物的背景主要是駕駛員前方的路面，因此，障礙物本身的表面和路面之間至少要有一定的、最低限度的亮度對比，駕駛員才能觀察到障礙物。路面平均亮度越高則眼睛的對比靈敏度越高，駕駛員覺察路面障礙物的可靠性越高。路面平均亮度水平也直接影響到駕駛員的視覺舒適程度。平均亮度越高（但需限制在產(chǎn)生眩光的亮度水平以下），駕駛員就越舒適。2、路面亮度（或照度）均勻度路面亮度（或照度）均勻度包括亮度（或照度）總均勻度和亮度（或照度）縱向均勻度。(1)總均勻度（U0） 道路照明設(shè)施，即使能為路面提供良好的平均亮度，但也很可能在路面上的某些區(qū)域產(chǎn)生很低的亮度，因

7、而在這些區(qū)域里對比值（C）低、閾限對比（）高。同時，視場中大的亮度差，也會導致眼睛的對比靈敏度（Sc）下降和引起所謂瞬時適應(yīng)問題（視覺疲勞），結(jié)果是駕駛員的視看能力的下降。為了保證駕駛員對路面上各個區(qū)域都有足夠的視看能力，就需要確定路面上最小亮（照）度與平均亮（照）度之間的允許差值。 亮度（或照度）總均勻度定義：路面上最小亮（照）度和平均亮（照）度之比，即 ，式中： Lmin路面上的最小亮度值； Lav路面上的平均亮度值（2）縱向均勻度（UL）當駕駛員在路面上行駛時，一般情況下總是沿著某一條車道行駛，而在駕駛員前方路面上反復相間出現(xiàn)的亮暗區(qū)對駕駛員的干擾（即所謂的“斑紋”效應(yīng)）很大。因此，為了

8、減少這種干擾，就必須限制沿車道中心線上最高區(qū)和最暗區(qū)的亮度差，以提高駕駛員的視覺舒適感。亮度（或照度）縱向均勻度定義：路面上通過觀察者位置并且平行于路軸的直線上（即車道中心線上）最小亮（照）度和最大亮（照）度之比，即 ，式中： Lmin車道中心線上的最小亮度值； Lmax車道中心線上的最大亮度值注意：一條道路有N條車道就有N個UL值（評價時用其最小值）。3、眩光限制是一項十分重要的評價指標，分為兩類：（1）失能眩光損害視看物體的能力，直接影響到駕駛員覺察障礙物的可靠性，影響行車安全。（2）不舒適眩光引起不舒適感覺和視覺疲勞，影響到駕駛員的舒適度。平時往往不予足夠的重視，有也只是定性的評價，實際

9、是可以通過計算來定量分析的（尤其是新標準已經(jīng)提出了具體的數(shù)值要求）。（1）失能眩光（生理眩光）眩光導致視覺能力的損失，是由于光在眼睛里發(fā)生散射而造成的。沒有眩光時，直接視場里的景物的清晰圖象聚焦在眼睛的視網(wǎng)膜上，引起的視感覺與景物的亮度成正比；有眩光時，眩光源的光線在眼睛里不聚焦，發(fā)生散射，在視網(wǎng)膜方向上的散射會起到光幕作用疊加在清晰的圖象上。這層光幕可以看作有一等效亮度，強度與視網(wǎng)膜方向的散射程度成正比。視感總強度=景物亮度+等效光幕亮度 由于眩光而引起的光在眼睛里的散射圖研究發(fā)現(xiàn)等效光幕亮度取決于眩光源在眼睛上產(chǎn)生的照度（Eeye）以及觀察方向和從眩光源來的光線入射方向之間的角度（）。通常

10、情況下，道路照明中路面亮度在0.05cd/m25cd/m2，一般在1.560（對駕駛員而言是20）范圍內(nèi)，等效光幕亮度可以用以下經(jīng)驗公式計算：=式中：Lv等效光幕亮度（cd/m2）； Eeye眩光源在觀察者眼睛上（在垂直于視線（不完全水平）平面上）所產(chǎn)生的照度（lx）； 視線和從眩光源來的光線入射方向之間的角度； K比例常數(shù)，當以度為單位時K=10，當以弧度為單位時，K=310-3在實際應(yīng)用中，視場中往往出現(xiàn)多個眩光源，這時總的等效光幕亮度等于各個眩光源所產(chǎn)生的等效光幕亮度的疊加，即把等效光幕亮度加在背景亮度和目標亮度兩者之上后，一方面，由于背景亮度增加而引起閾限對比減小即對比靈敏度增加；另一

11、方面，對比又減小了。但是，對比靈敏度 增加的正效應(yīng)還不足以補償對比減小的損失。這意味著，沒有眩光時一個剛剛可以看見的物體，在有眩光時就看不見了，除非增加實際對比，稱為閾值增量，定義：在眩光條件下又能剛剛看見物體所需增加的額外對比除以有效對比。（它是一個百分比）對于道路照明中路面亮度在0.05cd/m25cd/m2，閾值增量可用下式計算： 式中：TI相對閾值增量（%）； Lv等效光幕亮度（cd/m2），假定觀察者總是以與水平線成1夾角注視與路軸平行的正前方（即一直注視著前方90 m路面上的一點）； Lav路面上的平均亮度我國即將重新頒布的城市道路照明設(shè)計標準規(guī)定，對于快速路、主干路和次干路，TI

12、應(yīng)小于10%，對于支路，TI應(yīng)小于15%。（2）不舒適眩光（心理眩光）可以用眩光控制等級（G）來度量駕駛員所感受到的不舒適眩光，主要取決于特定燈具指數(shù)和道路照明設(shè)施的特性。眩光控制等級（G）可以用以下經(jīng)驗公式計算：G=13.843.31lgI80+1.3(lg)1/20.08 lg+1.2lgF+0.97lg Lav+4.41lgh1.46lgP+c式中：I80、I88燈具在和路軸平行的平面內(nèi)，與向下垂軸形成80、88夾角方向上的光強值（cd）；該值可以通過燈具的光強表查得，適用范圍50I807000（cd）； 1I80/ I8850；F燈具在和路軸平行的平面內(nèi)，投影在76角方向上的發(fā)光面積（

13、m2）；該值可以通過實際采用的燈具計算而得，適用范圍710-3F410-1（m2）；Lav路面上的平均亮度（cd/m2）；0.3Lav7(cd/m2）； h水平視線（1.5m）距燈具的高度（m）；5h20(m)；P每公里安裝燈具數(shù)目；20P100；c光源顏色修正系數(shù)，對低壓鈉燈c=+0.4，對其它光源c=0。舉例：以寧波燎原燈具NBDD18為例燈具尺寸圖該燈具的總尺寸為875 m m373 m m，計算可得（更可以實際測量）發(fā)光面積為372 m m260 m m，近似為0.09 m2，76投影面積為0.087 m2（sin76）； 不舒適眩光感覺和G值的關(guān)系表G值眩光感覺程度評價1不可忍受不好

14、3感到煩惱不足5剛剛可以接受尚好7感到滿意好9感覺不到眩光很好4、誘導性重要性很突出，但它是一個定性評價指標。（1）視覺誘導采用誘導輔助設(shè)施，如路面中線、路緣、或路面標志、應(yīng)急路欄。（2）光學誘導通過燈桿和燈具排列、燈具式樣、燈光顏色或其強度變化。舉例：1）在設(shè)置連續(xù)照明的道路上，燈具排列整齊；雙幅路上將燈桿設(shè)置在分車帶中央；曲線路段燈桿設(shè)在外側(cè)；在T型交叉路口在道路終端對面設(shè)燈等。 2）根據(jù)需要，通過改變照明系統(tǒng)、改變光源顏色、改變燈具的樣式或安裝高度、改變燈具的布置方式來獲取良好的誘導性。機動車交通道路照明標準值道路級別路面亮度路面照度眩光限制TI(%)最大初始值環(huán)境比SR最小值平均亮度L

15、av(cd/m2)維持值總均勻度Uo最小值縱向均勻度UL最小值平均照度Eav(lx)維持值均勻度UE最小值快速路1.5/2.00.40.720/300.4100.5主干道、迎賓路、通向政府、大型公共建筑的主要道路、市中心或商業(yè)中心的道路1.5/2.00.40.720/300.4100.5次干道0.75/1.00.40.510/150.35100.5支路0.5/0.750.48/100.315注：1、表中所列的平均照度僅適用于瀝青路面。若系水泥混凝土路面，其平均照度值可相應(yīng)降低30%。2、表中各項數(shù)值僅適用于干燥路面。3、表中對每一級道路的平均亮度或平均照度給出了兩檔標準值，由XX/XX表示，“

16、/”的左側(cè)為低檔值，右側(cè)為高檔值。道路照明標準（1991老版）級別道路類型亮 度照 度眩光限制誘導性平均亮度Lav(cd/m2)均勻度Lmin/Lav平均照度Eav(lx)均勻度Emin/ Eav快速路1.50.4200.4嚴禁采用非截光型燈具很好主干道及迎賓路、通向政府機關(guān)和大型公共建筑的主要道路、市中心或商業(yè)中心的道路、大型交通樞紐等1.00.35150.35嚴禁采用非截光型燈具很好次干道0.50.3580.35不得采用非截光型燈具好支路0.30.350.3不宜采用非截光型燈具好主要供行人和非機動車通行的居住區(qū)道路和人行道12采用的燈具不受限制注：表中所列的平均照度僅適用于瀝青路面。若系水

17、泥混凝土路面，其平均照度值可相應(yīng)降低2030%。表中各項數(shù)值僅適用于干燥路面。5、（道路）照明功率密度（適應(yīng)綠色照明要求CJJ45-2006新版標準提出的新的指標）（1）定義單位路面面積上的照明安裝功率（包括鎮(zhèn)流器功耗），符號為LPD，單位為W/m2。（2）LPD的計算方法1）照明安裝功率（W）包括鎮(zhèn)流器功耗，若無法了解鎮(zhèn)流器的準確功耗值，可以按照占燈功率的15%計算，如400W高壓鈉燈，其總功率為400(1+15%)=460W。2）計算面積(S) S=WL路寬W:分別根據(jù)道路斷面(幾幅路、有無分車帶等)、路燈布置方式確定。如 單幅路，W為整個路寬； 雙幅路，有中央分車帶，且很寬，兩側(cè)對稱布燈

18、，原則上分車帶不照亮，則按照兩條道路來處理。 雙幅路，中央分車帶很窄，兩側(cè)或中央布燈，分車帶也照亮，則按照一條道路來處理。間距L:單側(cè)布置：兩燈桿距離。 中心對稱布置：兩燈桿距離。 雙側(cè)對稱布置：兩燈桿距離。 雙側(cè)交錯布置：同一側(cè)兩燈桿距離的1/2。計算功率密度：功率密度LPD=PN/S(其中：P為每臺燈具中的光源功率與鎮(zhèn)流器功率之和；N為系數(shù)，雙側(cè)對稱布置時N=2，其他布置時，N=1)各級機動車交通道路的照明功率密度值道路級別車道數(shù)(條)照明功率密度(LPD)值(W/m2)對應(yīng)的照度標準(lx)快速路主干路61.053061.2560.702060.85次干路40.701540.8540.4

19、51040.55支路20.551020.6020.45820.50注：本表僅適用于高壓鈉燈，當采用金屬鹵化物燈時，應(yīng)將表中對應(yīng)的LPD值乘以1.3。第二部分 道路照明燈具燈具的作用是把光源發(fā)出的光按需要重新加以分配，以提高光源光通量的利用率，并使路面獲得良好的均勻度。一、道路照明燈具的基本性能與分類1、基本性能光學性能、機械強度、防塵防水、耐腐蝕、耐熱、電氣絕緣以及重量、安裝、維護和外觀要求。（1）光學性能1）合理的配光是基本要求。配光：燈具在空間各個方向上的光強分布狀態(tài)。合理配光：有一定的布光角度，以保證燈具所發(fā)出的光在路面上有一定的覆蓋范圍。越大越好？不是的，太大了會產(chǎn)生眩光。光分布不應(yīng)有

20、明顯的突變，配光曲線比較光滑，以確保路面上的均勻度。 燈具的合理配光和不合理配光圖1 合理配光；2不合理配光2）燈具效率要比較高。燈具效率：燈具發(fā)出的光通量與燈具內(nèi)點燃的光源所發(fā)出的光通量之比。城市道路照明設(shè)計標準未對選用燈具時的效率指標作出明確規(guī)定，但在一般情況下，常規(guī)道路照明燈具的效率不應(yīng)低于60%，這一指標來源于對大量國產(chǎn)燈具的實測結(jié)果。同時必須指出，60%這一要求不適用于泛光燈具，因為泛光燈具的效率通常要低一些。（2）機械強度（3）防塵防水和耐腐蝕性能（4）耐熱性能（5）電氣絕緣性能（6）重量、安裝、維護和外觀2、分類（1）按用途分類功能性燈具：燈具內(nèi)裝有控光部件（反光器），以便重新分

21、配光源光通量，使配光符合道路照明要求，光的利用率得以提高，眩光也受到限制。包括常規(guī)路燈頭、泛光燈具，適用于一般道路、大型廣場、停車場、立交橋等場所。裝飾性燈具：采用裝飾性透光部件圍繞光源組合而成，以造型美觀、美化環(huán)境為主，適當兼顧效率和眩光限制等要求。包括庭院燈頭、裝飾燈頭等，適用于庭院、商業(yè)街道、人行道、景觀廣場等場所。（2）按燈具的光強分布分類1）1965年國際照明委員會建議根據(jù)燈具在最大光強方向以及在90和80角方向上的光強值（即眩光控制程度）分類。燈具按光強分布分類（CIE，1965）燈具類型最大光強方向在90和80角方向上所發(fā)出的光強最大允許值9080截光06510 cd /1000

22、lm（注）30 cd /1000lm半截光07550 cd /1000lm（注）100 cd /1000lm非截光1000 cd注：不論光源發(fā)出多少光通量，光強最大值不得超過1000 cd。目前，我國的城市道路照明設(shè)計標準就是按照本辦法對燈具進行分類。2）1977年國際照明委員會提出了根據(jù)燈具的三個屬性即射程(throw)、擴散(spread)和控制(control)的新的分類方法。原因：1965年的分類方法是基于評價燈具在一個平面或一維方向上的配光，而沒有考慮其它方位角上的配光。 射程：表示燈具發(fā)出的光沿著道路縱方向投射的范圍，由燈具光束中心的高度角max所決定。它等于通過最大光強I max

23、的平面內(nèi)2個90%I max方向的高度角之平均值。“射程”的定義示意圖擴散：表示燈具發(fā)出的光在道路橫方向的擴散的程度?？梢援?條與路軸平行且剛好與90%I max在路面上的輪廓線相切的直線，取離燈具最遠的一條，這條線的位置用so表示，即是在垂直于路軸的平面內(nèi)向下垂線與從燈具到該線的方向之間的夾角?！皵U散”的定義”示意圖控制：表示燈具對眩光的控制程度。它由燈具的特征指數(shù)決定。（尚未找到有關(guān)該方面的詳細論述）。燈具按光強分布分類（CIE，1977）射程：max60為短射程；60max70為中射程；max70為長射程。擴散：so45為窄擴散；45so55為平均擴散；so55為寬擴散?？刂疲篠LI2為

24、有限控制；2SLI4為中等控制；SLI4為嚴格控制。（3）按燈具的防塵防水性能分類我國的燈具外殼防護等級分類（GB700186）標準分類如下：1、燈具的防塵性能分級 2、燈具的防水性能分級1級：防大于50mm的固體異物； 1級：防垂直落下的雨滴；2級：防大于12mm的固體異物； 2級：防以最大15的傾斜角落下的雨滴。3級：防大于2.5mm的固體異物； 3級：防淋水；4級：防大于1.0mm的固體異物； 4級：防濺水；5級：防塵； 5級：防噴水；6級：塵密。 6級：防猛烈海浪； 7級：防浸水影響也稱“水密”； 8級：防潛水影響也稱“加壓水密”。通常所說的IP65就是要求該燈具為塵密并防噴水。二、道

25、路照明燈具的光學特性道路照明燈具的光學特性數(shù)據(jù)是正確進行道路照明設(shè)計、計算的依據(jù)。燈具生產(chǎn)廠商都應(yīng)提供詳細的數(shù)據(jù)（現(xiàn)實情況是大多數(shù)相對規(guī)模較小的燈具生產(chǎn)廠商都不能提供）。光學特性數(shù)據(jù)分為兩類：基本數(shù)據(jù)光強分布（非常重要）導出數(shù)據(jù)利用系數(shù)曲線圖、等照度曲線圖、等亮度曲線圖和亮度產(chǎn)生曲線圖等。1、基本數(shù)據(jù)光強分布在試驗室內(nèi)用分布光度計測量而得。道路照明常規(guī)燈具的光強分布通常采用c坐標系統(tǒng)。 測量道路照明常規(guī)燈具光強分布的c坐標系統(tǒng)圖該坐標系統(tǒng)的中心與燈具的光學系統(tǒng)中心重合，系統(tǒng)的垂直軸從燈具的光中心向受照平面作的垂線。垂直半平面繞軸轉(zhuǎn)動，平行于路軸c=0和c=180，垂直于路軸c=90（車道側(cè)）和

26、c=270（人行道側(cè)）。在每一個c平面內(nèi)，高度角用表示，垂直向下=0，垂直向上=180。顯然，空間的任意一個方向都可以由c和來確定，確定路面這一參照平面后，路面上的任意一點的c和都是確定的。1）光強表（I表）光強表是利用計算機進行照明計算的必備參數(shù)表。 光強表格式示例（cd/1000 lm） 需要給出光強值的角和c角由該表可以查出燈具指向路面上任意一點的光強值（結(jié)合使用內(nèi)插法）。按照國際照明委員會（CIE）建議，常規(guī)燈具應(yīng)列出1872對c和（36個角56個c角）所對應(yīng)的光強值。一般情況下，燈具的配光是對稱的，所以只需972對即可。2）光強分布（配光）曲線一般以通過光中心的幾個垂直平面上的極坐標

27、光強分布（配光）曲線圖和等光強曲線圖的方式給出。按CIE建議需給出光強分布曲線的垂直平面包括：（1）包含最大光強的垂直平面，稱為主垂直平面。（標明c角）（說明與反光器形狀的關(guān)系），從該圖中可以查得包括Imax、max等參數(shù)，并且可以大致了解I80和I90。（2）平行于路軸的垂直平面（c=0）。（在該平面內(nèi)的最大光強的方向）（3）垂直于路軸的垂直平面（c=90）。（在該平面內(nèi)的最大光強的方向）（4）主圓錐表面概念：通過最大光強方向，=常數(shù)的圓錐表面稱為主圓錐表面。圖中=65。主垂直平面上的 平行于路軸的垂直平面 垂直于路軸的垂直平面 主圓錐表面上的光強分布曲線 上的光強分布曲線 上的光強分布曲線

28、 光強分布曲線索恩Civic2的光強分布曲線圖 GE（SKY.GEN）的光強分布曲線和利用系數(shù)曲線圖3）等光強（曲線）圖等光強（曲線）圖可以表示燈具在空間各個方向上的光強分布狀況。天頂?shù)让娣e網(wǎng)等光強圖注意：需要考慮燈具仰角的不同，若仰角為0，則可以直接讀數(shù)（或內(nèi)插）；若仰角不是0，則需要用透明圖的辦法讀取數(shù)值。（順時針旋轉(zhuǎn)）坐標系變換。（2）直接由光強表讀取數(shù)值（可以用計算機計算）。計算路面上任意一點的照度的另外一種方法是使用等照度曲線圖，實際上計算的過程就是讀圖的過程。（在等照度曲線圖上標出P點的位置，考慮3個燈具）2、路面平均照度計算（1）根據(jù)點照度計算數(shù)值計算（按照測量的布點方法）計算式

29、：式中：Eav路面平均照度； Ei第個計算點上的照度； n計算點的總數(shù)。（2）按照利用系數(shù)曲線圖進行計算目前使用比較多的一種計算方法計算公式：式中：利用系數(shù)。根據(jù)道路的寬度和燈具的安裝高度、懸挑長度和仰角，從燈具的利用系數(shù)曲線圖中查得（方法后面舉例說明）；M維護系數(shù)，隨燈具的密封程度、使用環(huán)境條件及維護狀況的不同而不同，一般為建議按道路照明指南的方法確定數(shù)值；（例題中介紹）光源光通量；w路面寬度；s燈間距。3、照度均勻度計算照度均勻度g=Emin/Eav，有時還需要考察Emin和Emax的比值。（1）如果是采用的點照度計算的方法，則Eav、Emin和Emax都是現(xiàn)成的，易于計算。（2）如果是采

30、用的利用系數(shù)法計算的Eav，那么此時Emin和Emax是不知道的，而手工計算許多點的照度值，然后在從中選出最大值和最小值是不現(xiàn)實的，下面介紹簡單確定最大值和最小值所在位置的方法。1）最大照度值點，一般情況下，燈具的光強分布滿足不等式I0Icos3（其中I0為燈具垂直向下光強，I為高度角等于方向上的光強），則最大照度點通常就在燈下；若在某一垂直截面上出現(xiàn)I0Icos3，則可以預(yù)計最大照度值就在這個平面附近，且這種情況很少出現(xiàn)。一般我們就認為最大照度值在燈下。 、為燈具的位置； A、B、C為最小照度值點可能出現(xiàn)的位置最小照度值點可能出現(xiàn)的位置圖2）最小照度值點， 需要計算圖中A、B、C各點的照度值

31、后確定。（還是需要按照前面所述的點照度的計算方法，通過等光強曲線圖、光強表或等照度曲線圖進行計算，一個繁瑣的過程）。4、照度計算舉例例一、一條單幅道路，路寬w=10m，采用單側(cè)布燈，燈具安裝高度h=10m，燈桿間距s=20m，燈具仰角為0。提供燈具仰角為0時的相對等照度曲線圖，采用NG250高壓鈉燈光源（光通量22500lm，求圖中P點的照度。道路幾何尺寸、燈具布置和計算點的位置圖解：（1）確定自燈具排列線到P點的橫向距離（以安裝高度的倍數(shù)表示）：d=6m=6/10=0.6h在等照度曲線圖上畫一條與縱軸平行、距燈具排列線（0線）為0.6h的直線AA。（2）確定每個燈具到計算點P的縱向距離（以安

32、裝高度的倍數(shù)表示）：L1到P l1=25m=25/10 h=2.5hL2到P l2=5m=5/10 h=0.5hL3到P l3=15m=15/10 h=1.5h沿AA線，根據(jù)計算所得的各個燈具到P點的縱向距離l1、l2、l3，標出P點相對于各個燈具的位置L1、L2、L3。（注意圖中的位置標出是不嚴密的，如果燈具配光是完全對稱可以按圖中的標出，否則應(yīng)嚴格按照P點與各個燈具的相對位置標出）。（3）讀出在這3個點上的相對照度值，計算P點上的總照度： 燈具仰角為0時的相對等照度曲線圖EL1=Emax3%（大約），EL2=Emax53%（大約），EL3=Emax13%（大約）EP=EL1+EL2+EL3

33、=Emax69%，其它燈具對P點照度的貢獻忽略不計。按照圖中的計算公式Emax =0.187/h2=0.18722500/102=42.1lx則EP=0.6942.1=29lx例二、一條單幅道路，路面寬度為15m，采用左側(cè)單排布燈方式，安裝高度12m，燈間距36m，懸挑長度2m，仰角5，提供所采用燈具的仰角為5時的利用系數(shù)曲線圖，采用NG250高壓鈉燈光源，光通量為22500lm，維護系數(shù)假定按0.6取定。要求左側(cè)半寬路面的平均照度；右側(cè)半寬路面的平均照度；整個路面的平均照度。 所采用燈具的仰角為5時 的利用系數(shù)曲 道路幾何尺寸、燈具布置圖解（1）求左側(cè)半寬路面的平均照度人行道側(cè) w/h=2/

34、12=0.167 查圖得1=0.035； 車行道側(cè) w/h=5.5/12=0.24 查圖得2=0.24總利用系數(shù)總=1+2=0.035+0.24=0.275； Eav=13.8lx（2）求右側(cè)半寬路面的平均照度車行道側(cè) w/h=13/12=1.08 查圖得1=0.35； 車行道側(cè) w/h=5.5/12=0.46 查圖得2=0.24總利用系數(shù)總=12=0. 350.24=0.11； Eav=5.5lx（3）求整個路面的平均照度人行道側(cè) w/h=2/12=0.167 查圖得1=0.035； 車行道側(cè) w/h=13/12=1.08 查圖得2=0.35總利用系數(shù)總=1+2=0.035+0.35=0.3

35、85； Eav=9.6lx或Eav=(13.8+5.5)/2=9.6lx由本計算示例可以看出，裝燈一側(cè)的平均照度比未裝燈一側(cè)的平均照度要高很多，均勻度比較差。例三、假定有一條混合交通的單幅道路，柏油路面，寬度12m，假定擬采用燈具的等光強曲線圖和利用系數(shù)曲線圖如提供所示，并且應(yīng)采用高壓鈉燈。路面照度需要達到主干路的水平，請進行道路照明設(shè)計和計算。 擬采用燈具的等光強曲線圖 擬采用燈具的利用系數(shù)曲線圖解：1、道路照明設(shè)計1）根據(jù)城市道路照明設(shè)計標準（91老版），主干路要求維持平均照度水平達到15lx。2）因路面寬度僅為12m，考慮采用單側(cè)布燈的設(shè)置方式。3）該燈具的最大光強角在=50附近（小于6

36、5），而且在80和90角的光強值大約分別為10cd（小于30cd）和4cd（小于10cd），符合截光型燈具要求，應(yīng)按截光型燈具確定安裝高度（h）和道路的有效寬度（weff）以及燈間距（S）與安裝高度（h）的關(guān)系（hweff，S3h）。4）因采用單側(cè)布燈，為保證路面有較好的照度均勻度，需要有一定的懸挑，結(jié)合燈型考慮選擇懸挑長度O=2m，則有安裝高度 h=weff=122=10m間距 s =310=30m仰角=0、或5 、10、15待進行計算以后再予確定。2、道路照明計算（1）路面平均照度計算1）由利用系數(shù)曲線圖查利用系數(shù)人行道側(cè) w1=2m， 則w1/h=0.2；車行道側(cè) w2=10m，則w2/

37、h=1若仰角為0時，可查得1=0.14（約），2=0.29（約）；則0=0.14+0.29=0.43。若仰角為5時，可查得1=0.1（約），2=0.353（約）；則5=0.1+0.353=0.453。若仰角為10時，可查得1=0.06（約），2=0.40（約）；則10=0.06+0.40=0.46。從計算結(jié)果可以看出 0510，所以從利用系數(shù)的角度考慮，燈具的仰角應(yīng)該選10或更大一些，但實際情況是當燈具的仰角大于10以后，總的利用系數(shù)已不再上升（15時和10時的總的利用系數(shù)基本是一樣的），而且如果繼續(xù)增加仰角，總的利用系數(shù)反而會下降。結(jié)合燈型選擇考慮，假定選擇燈具仰角為5。2）確定維護系數(shù)參考

38、城市道路照明指南燈具在使用期間，由于光源光通量會逐漸衰減；燈具內(nèi)外表面會堆積灰塵及其他污物，燈具反光板受到腐蝕，引起其效率逐漸降低，光輸出逐漸減少(其他減光因素未予以考慮)。從而導致路面上的照明水平逐漸下降。為了保證在整個運行期間，路面上均能維持不低于所規(guī)定的最低亮度(照度)值，在進行照明設(shè)計計算時，就必須引入維護系數(shù)。道路照明燈具的維護系數(shù)(M)等于光源光通量的維護系數(shù)(M1)與燈具本身維護系數(shù)(M2)之乘積，即M= M1 M2。光源光通量的維護系數(shù)值和光源的種類、功率及其質(zhì)量有關(guān)。確定方法推薦如下：光源光通量的維護系數(shù)(M1)光源類型維護系數(shù)點燃4000小時時點燃6000小時時高壓汞燈0.

39、850.80低壓鈉燈0.970.92高壓鈉燈0.880.82燈具本身的維護系數(shù)和下列因素有關(guān)：（1）燈具的密封程度；（2）空氣的污濁程度；（3）清掃周期和每次清掃的徹底程度。其值應(yīng)通過實際測量來確定。參考有關(guān)資料，確定方法推薦如下：燈具的維護系數(shù)(M2)清掃周期無透光罩燈具有透光罩燈具空氣污濁程度一般干凈一般干凈半年0.60.70.750.8一年0.550.60.70.75一年半0.50.550.650.7表注：（1）透光罩與殼體應(yīng)無明顯縫隙，每次清掃應(yīng)比較徹底，否則達不到表中數(shù)值。（2）空氣特別污濁地區(qū)如化工廠、鋼鐵廠、煤廠等燈具維護系數(shù)還要降低。城市道路照明設(shè)計標準CJJ45-2006推薦

40、，根據(jù)目前國內(nèi)所使用的光源和燈具的品質(zhì)及環(huán)境狀況，按照每年對燈具進行一次擦拭的前提，維護系數(shù)可選為：0.7（防護等級高于IP54的密閉燈具）； 0.65（防護等級低于IP54的密閉燈具）本例中假定采用有透光罩燈具并每年清掃一次，維護系數(shù)M=0.880.75=0.663）假定選250W高壓鈉燈，光通量 =22500lm4）Eav=18.7lx15lx，設(shè)計方案可行。5）更合理的方法是按照所需達到的照度值來計算需要的光源光通量=18061lm，由此再選擇光通量為22500的NG250光源，再計算平均照度值。通過計算可以看出，拉開一些間距還可以使平均照度更接近于要求的15lx，但拉開間距是要犧牲均勻

41、度的。一般不推薦這種做法。（2）假定要求計算所進行照明設(shè)計的道路路面上P點的水平照度。對于精度要求不是很高的一般計算（尤其是手工計算），只要考慮P點周圍L1、L2和L3 3個燈具的貢獻即可。1）確定P點相對于L1、L2和L3的坐標（c1，1）、（c2，2）和（c3，3）。對L1 tg1= 1=69 cos c1=26 c1=8.7對L2 tg2= 2=29.5 tgc2= c2=18045135對L3 tg3= 3=73.7 cos c3=34=0.993 c3=1806.7173.32）從等光強曲線圖讀出L1、L2和L3指向P點的光強值。因為燈具仰角為5，所以需要把透明覆蓋圖順時針旋轉(zhuǎn)5，按

42、照新的坐標系統(tǒng)可以讀得（c角減5即可在原圖上直接讀出）IL1=120cd；IL2=195cd；IL3=80cd。3）計算P點的照度值為 而cos13=0.0460；cos23=0.6592；cos33=0.0221； EP=(120/100)0.0460+(195/100)0.6592+(80/100)0.0221 =0.0552+1.2854+0.0177=1.3583當=22500lm M=0.66時，EP=1.3583(22500/1000)0.66=20lx道路幾何尺寸、燈具布置和 計算點P的位置圖二、亮度計算1、路面上任意點的亮度計算（1）根據(jù)等光強曲線圖和r表進行計算亮度系數(shù)（q）

43、的概念：表示路面反光性能的一個系數(shù)，為路面上某點的亮度和該點的水平照度之比，即q=L/E。它除了與路面材料有關(guān)外，還取決與觀察者和光源相對于路面所考察的那一點的位置，即q=q（,）。其中為光的入射平面和觀察平面之間的角度，為入射光線的投射（高度）角。一個燈具在P點上產(chǎn)生的亮度計算式： 確定路面亮度系數(shù)的角度圖式中：（c，）計算點（P）相對于燈具的坐標；I（c，）指向P點的光強值；r（，）簡化亮度系數(shù)，查表可得；h燈具安裝高度。從上式中可知，要進行亮度計算，關(guān)鍵是要知道路面亮度系數(shù)（q）或簡化亮度系數(shù)（r）。實際路面的q 或r只有通過實測才能獲得，且非常復雜。目前通常采用國際照明委員會（CIE）

44、和道路代表大會國際常設(shè)委員會（PIARC）共同推薦的簡化亮度系數(shù)表：簡化亮度系數(shù)表1簡化亮度系數(shù)表2說明： 表1適用于瀝青路面，表2適用于混凝土路面。n個燈具在P點上產(chǎn)生的總亮度計算式：注意，計算路面上某一點的亮度時，需要考慮位于計算點前方（向觀察位置一方）5倍安裝高度、后方（遠離觀察位置一方）12（書中有誤，應(yīng)該是2）倍安裝高度、兩側(cè)各5倍安裝高度范圍內(nèi)的燈具對計算點的亮度貢獻。（2）根據(jù)路面等亮度曲線圖計算依據(jù)燈具的光度測試報告中的等亮度曲線圖。其計算的過程就是一個讀圖的過程，與照度計算相類似；但也有區(qū)別，因為等亮度曲線圖是對于平行于路軸并經(jīng)過燈具的垂直平面（c=0），在路面上距離燈具的垂

45、直投影點為10 h的觀察者進行計算和繪制的。所以，使用該圖的方法與觀察者的實際位置有關(guān)，可以分為兩種情況考慮。1）觀察者位于燈具排列線上觀察者位于燈具排列線上示意圖由于此時觀察者的位置和計算、繪制等亮度曲線圖時所依據(jù)的條件一致，可以直接讀圖。即在圖上標出計算點相對于各燈具的位置，就可以讀數(shù)了。注意，由于等亮度曲線圖是對距離燈具投影點10h的觀察者而作的，當對第一個燈具的距離是準確的時，對第二、第三個燈具的距離就肯定是不正確的，即人為地移動了觀察者的位置，但這樣做的誤差很小。把讀得的結(jié)果疊加，再進行簡單的換算就可以求得計算點的亮度值。2）觀察者位于燈具排列線外由于等亮度曲線圖是對位于燈具排列線上

46、的觀察者計算繪制的，嚴格說來不能直接應(yīng)用于觀察者位于燈具排列線以外的情況。但基于以下情況，可以把燈亮度曲線圖切成兩部分來應(yīng)用：燈具后面這一部分的等亮度圖事實上與觀察者的位置無關(guān)，所以還可以按原方法使用；燈具前面（面向觀察者）這一部分的等亮度圖主要取決于道路表面的反光特性，和燈具光分布關(guān)系不那么大，因此可以將這一部分圖形轉(zhuǎn)向觀察者來使用。觀察者位于燈具排列線外示意圖詳細的使用在舉例中說明。需要說明的是，若路面上燈具排列是交錯或?qū)ΨQ排列，則必須考慮對側(cè)燈具對亮度的貢獻，但要注意保持正確的人行道側(cè)和車道側(cè)，還需要把圖形顛倒過來。（一句話，計算點與燈具的相對位置必須正確）另外可以肯定的是，當?shù)攘炼葓D的

47、旋轉(zhuǎn)角度小于5時，此方法的誤差不會大于10%，相當于計算點距離c=0平面的橫向距離必須小于0.875h（觀察距離10h）。當旋轉(zhuǎn)角度大于5時，計算比較復雜，請有興趣的朋友自行鉆研。2、路面平均亮度計算（1）根據(jù)點亮度計算數(shù)值計算（按照測量的布點方法）計算式：式中：Lav路面平均亮度； Li第個計算點上的亮度； n計算點的總數(shù)。（2）按照亮度產(chǎn)生曲線圖進行計算比較簡便的一種計算方法計算公式：式中：L亮度產(chǎn)生系數(shù)。根據(jù)道路的寬度和燈具的安裝高度、懸挑長度和觀察者的位置，從燈具的亮度產(chǎn)生曲線圖中查得（方法后面舉例說明）； Q0路面的平均亮度系數(shù)（cd/m2/lx）;M維護系數(shù)；光源光通量；w路面寬度

48、；s燈間距。當觀察者的位置和亮度產(chǎn)生曲線圖中所給出的A、B、C不一致時，可用內(nèi)插法作出一條和實際觀察者位置一致的曲線，然后由圖中讀出亮度產(chǎn)生系數(shù)即可。再介紹一種計算路面平均亮度的最簡化的方法，當然其精確度是不高的。新版城市道路照明設(shè)計標準指出，可以利用平均照度換算系數(shù)計算平均亮度值。平均照度換算系數(shù)是得到1cd/m2的路面平均亮度所必須的路面平均照度值。它可由路面簡化亮度系數(shù)(r)表進行路面平均亮度和平均照度計算得到，也可通過實際測量而得到。平均照度換算系數(shù)表路面種類平均照度換算系數(shù)(lx/cd/m2)瀝青15混凝土103、亮度計算舉例例一、已知一條單幅道路，路面寬度w=12m，采用單側(cè)布燈，間距s=30m，安裝高度h=10m，懸挑長度O=2m。試計算位于距不設(shè)燈的一側(cè)路緣1/4路寬，且距L3為60m的觀察者所觀察到的P點的亮度（等光強曲線圖同照度計算示例三）。解：（1