校園路燈課程設計

1、校園路燈的安全人機工程學分析及改進吉林化工學院課 程 設 計題目：校園路燈的安全人機工程學分析及改進教 學 院 資源與環(huán)境工程學院 專業(yè)班級 安全1101班 學生姓名 學生學號 指導教師 2014年 11 月 28 日 本科生課程設計須知 1、認真學習理解資源與環(huán)境工程學院課程設計教學基本要求及規(guī)范。2、努力學習、勤于實踐、勇于創(chuàng)新，保質保量地完成任務書規(guī)定的內(nèi)容。3、獨立完成規(guī)定的工作任務，不弄虛作假，不抄襲別人的工作內(nèi)容。4、課程設計成果、資料應于答辯結束后及時交給教學院收存，學生不得擅自帶離學校。5、妥善保存吉林化工學院課程設計任務書，課程設計完成后，將任務書同課程設計一同交給指導教師。

2、安全工程課程設計任務書題目名稱校園路燈的安全人機工程學分析及改進設計依據(jù)及相關說明1、設計依據(jù)對校園內(nèi)布置的路燈亮度、距離等進行實地測量及考察，獲取相關數(shù)據(jù)。2、相關說明 設計應遵照建筑照明設計標準（GB 50034-2004）、道路與街路照明燈具安全要求（GB 7000.5-2005）中的相關規(guī)定。對校園內(nèi)的路燈進行分析及設計（改進）。設計要求1、完成課程設計說明（計算）書包括項目概況分析、人-機-環(huán)三要素的分析、確定不合理或不利因素、針對性的改進措施（設計）、設計總結（優(yōu)勢分析）等。2、完成課程設計圖紙（圖幅A3）至少包括：校園路燈系統(tǒng)改進（設計）圖1張。具體要求：（1）項目概況分析：根據(jù)

3、設計任務書要求，圍繞選定的設計題目開展文獻、信息的檢索、閱讀和分析，以及國內(nèi)外研究的對比。（2）人-機-環(huán)三要素分析：根據(jù)自己掌握的知識，應用安全人機工程的原理，對選定的設計題目的原有“人-物-環(huán)”三要素進行分析評價。（3）確定不利因素：通過對“人-機-環(huán)”三要素的分析確定系統(tǒng)中的不利因素，查找不足，以便為自己新的設計或發(fā)明找到切入點。（4）改進措施（設計）：針對系統(tǒng)中存在的不利因素提出有針對性的解決措施，并進行合理設計，完善人機系統(tǒng)的功能。（5）設計總結：對改進或初步設計的元素，進行優(yōu)勢分析，并作出最終結論。主要參考資料及標準（1）安全人機工程學 王保國 等編著 北京：機械工業(yè)出版社 200

4、7.9（2）安全工程學 何學秋等編著 徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2000.6（3）安全人機工程學 張力廖可兵主編 北京：中國勞動社會保障出版社，2007（4）人機工程學設計應用 嚴揚 編著 北京：中國輕工業(yè)出版社1998（5）建筑照明設計標準（GB 50034-2004）（6）低壓配電設計規(guī)范（GB 50054-2011）（7）道路與街路照明燈具安全要求（GB 7000.5-2005）進度計劃表時間安排計 劃 完 成 工 作 量指導教師檢查意見備注第一周周一周二查閱資料、工具書，分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。周三對系統(tǒng)進行“人-機-環(huán)”三要素分析。周四周日確定系統(tǒng)中的不利因素并提出合理改進設計。第二周周

5、一周三CAD繪圖與修改。周四修改并裝訂設計說明書，修改并打印圖紙。周五修改并裝訂設計說明書，參加答辯?？己嗽u語指導教師： 年 月 日答辯成績教研室主任： 年 月 日摘 要校園路燈隨處可見，可以說它代表了學校的一種形象，是校園的重要組成部分。路燈照明對于夜晚校園環(huán)境的烘托具有非常重要的意義,不僅可以方便夜晚行人，同時更增加了校園的亮麗。合理的規(guī)劃設計與改善應該能夠遮風，擋雨，防曬，給整個校園帶來和諧、愉快的氣氛。本文運用安全人基工程的主要原則與理論，涉及室外照明的光源類型的選擇、路燈的形狀與材質、高度、燈距及其布點等幾個主要方面，進行綜合分析，充分體現(xiàn)了人基工程的核心“以人為本，提高效率”。并以

6、此為原則進行改善，使其達到更好的效果。 關鍵詞：校園路燈； 規(guī)劃與改善； 光源類型； 高度； 布點 III目 錄摘 要IV目 錄V第一章 緒論61.1 概述61.2 燈具的發(fā)展和現(xiàn)狀61.3 太陽能光伏技術的發(fā)展和進步8第二章 概述162.1 燈具的種類162.2 光源的分類172.3 照明設計18第三章 校園路燈狀況193.1 概況193.2 意義193.3 空間分布位置193.4 問題分析19第四章 校園路燈的設計與改善214.1 光源的選擇214.2 高度的確定214.3 相鄰路燈的空間距離設定234.4 路燈的布點234.5 形狀及其材質的選取234.6 本章小結25第五章 結論27參

7、考文獻28致 謝29第一章 緒論1.1 概述近年來，照明技術不斷進步，新材料、新工藝、新技術廣泛運用，行業(yè)人士對各種照明原理及其使用環(huán)境深入研究，燈具在滿足實用需求和最大限度地發(fā)揮光源功效的前提下，更注重燈具外觀造型上裝飾性美學效果，多姿多彩的燈具美化和豐富了人們的生活，燈具設計師們滿懷信心地為打造人們的康居工程盡力服務。由于國內(nèi)生活水平不斷提高，人民向往較佳的生活質素，對燈具燈飾也不斷提出了新要求，近年內(nèi)地燈飾市場有以下發(fā)展趨勢：<3>© 能細分：人們要求燈具能符合不同場合，不同照光功能的需求日高，因此適用于各種使用要求的燈具應運而生，如學生燈、書寫燈、應急燈、日光燈、

8、霞光燈、庭院燈以及不同高度的落地燈等新品疊出。'©照 技術化：由于電子技術被廣泛用于燈具的制造，適應不同的電壓，使可調(diào)節(jié)亮度的第三代照光燈具多起來。無頻閃燈、3種波長色譜可調(diào)燈、放射遠紅外光燈等具備保護視力功能的燈具也開始推出市場。=r© 功能化：符合當前的消費時尚、集多種功能于一體的燈如床頭兼作光敏電話自控燈、帶八音盒臺燈等，是近年另一需求特點。©照 能環(huán)保：新推出的高科技無頻閃書寫燈，光線平穩(wěn)并可節(jié)能源50%，這種燈具很受消費者的歡迎。環(huán)保是燈具生產(chǎn)技術的嶄新主題，顯示人們對居室生態(tài)環(huán)境的重視，這亦是未來家居照明的主要發(fā)展方向。©照 型設計：

9、過去人們喜歡設計簡單的傳統(tǒng)燈飾，但近年優(yōu)質新款的燈飾在國內(nèi)日漸大行其道。隨著大客廳、小臥室格式的樓房設計逐漸流佐，客廳、飯廳已逐漸占據(jù)居室裝飾的重點，而燈飾選擇更注重設計美觀和與整體裝飾和諧統(tǒng)一。近年不少人開始欣賞優(yōu)雅的歐式設計燈飾及裝置。顏色方面亦漸趨多元化，有楓葉紅、天然藍、珊瑚黃、水草綠等色彩。而高級飯店、豪華賓館等的裝飾燈具則日趨豪華。1.2 燈具的發(fā)展和現(xiàn)狀 在大多數(shù)工業(yè)化國家，照明用電占據(jù)了20%-30%的總發(fā)電量，在發(fā)展中國家照明用電比例相比雖然低一些，但是呈現(xiàn)快速增長的趨勢。因此高效節(jié)能的照明新光源一直是行業(yè)追求的理想，也是政府和廣大用戶大力推廣和使用的產(chǎn)品。  &#

10、160;隨著LED生產(chǎn)規(guī)模的進一步擴大，成本進一步的降低，使其在性能、節(jié)能和使用壽命方面的優(yōu)勢得以彌補其價格成本偏高的暫時劣勢，LED和超高亮度將成為一種非常有競爭力的新型電光源。   LED具有環(huán)保、節(jié)能、壽命長等優(yōu)點，在全球能源短缺的大背景下，它越來越為人們所津津樂道。國內(nèi)外已有不少廠家用LED制作出泛光燈、地埋燈、草坪燈、護欄燈、水族燈等，被廣泛用于各景點裝飾或城市亮化工程。在城市亮化方面，把握好新產(chǎn)業(yè)新機遇，政府部門充分發(fā)揮了導向作用。   利用太陽能光伏技術生產(chǎn)制造新型太陽能照明系統(tǒng)是光伏系統(tǒng)技術在高科技方面的具體推廣應用。也是落實黨和國家建設

11、節(jié)約型社會戰(zhàn)略指導思想的一項舉措。目前，我國用于照明的電量已經(jīng)超過全國總用電量的12%，每年新增各種路燈近5000萬盞，如果采用太陽能路燈每年將為國家節(jié)約電量7億度，相當于每年送給國家一座沒有任何消耗，沒有任何污染的10萬KW的發(fā)電廠。目前國家也非常重視太陽能的應用，在國內(nèi)已有許多城市正在推廣太陽能照明項目。 其主要有以下特點： （1）節(jié)能燈市場發(fā)展良好   近年來，環(huán)保、節(jié)能、高效越來越成為當今世界照明產(chǎn)品發(fā)展的主題。從1996年我國開始實施中國綠色照明工程，專家測算，采用高效照明產(chǎn)品替代傳統(tǒng)的低效照明產(chǎn)品可節(jié)電6080，潛力巨大。我國將加大推廣綠色照明工程的力度，重點在

12、公用設施、賓館、商廈、寫字樓、體育場館、居民住宅中推廣高效節(jié)電照明系統(tǒng)。另外農(nóng)村市場節(jié)能燈全面普及也是一個巨大的應用市場。可見，節(jié)能燈國內(nèi)市場未來發(fā)展空間非常大?？上驳氖悄壳拔覈呀?jīng)有一大批優(yōu)秀的節(jié)能燈生產(chǎn)企業(yè)，浙江陽光、廈門通士達、美國TCP、上海綠源等許多企業(yè)，雷士照明也大手筆投資節(jié)能燈生產(chǎn)，另外已外銷市場為主的企業(yè)也開始重視在國內(nèi)市場的推廣。 （2）燈飾產(chǎn)品個性化需求加強   簡約現(xiàn)代花燈簡潔明了的設計風格，能夠從一定程度上提高光的利用率，有利于健康光環(huán)境的塑造。同時，年輕的白領階層逐步成為房產(chǎn)消費的主角，他們對簡約現(xiàn)代花燈青睞有加。所有這些因素都將使得簡約現(xiàn)代花燈贏

13、得更大的發(fā)展空間，市場份額會呈現(xiàn)穩(wěn)步上升之勢。 羊皮燈- 相對于吸頂燈而言，羊皮燈光色更加柔和，氣氛更加溫馨，造型更加新穎，適宜于居室的點綴。由于價格相對便宜，體積較小，所占用的空間不大，適配性強，小型羊皮燈在城市擁擠的住所內(nèi)更受歡迎。此外，消費者的消費習慣正在發(fā)生變化，由原來單純的照明需要轉變?yōu)檎彰飨硎芎蜕钋槿さ男枰?，吸頂燈這樣的定型產(chǎn)品，在外型、色彩上已經(jīng)不能滿足消費者的需求，小型羊皮燈的出現(xiàn)正好滿足了這一消費需求。 2006年，是水晶燈市場的全面爆發(fā)的一年，“舊時王謝堂前燕，飛入尋常百姓家”這是近兩年來水晶燈消費市場的真實寫照。由于水晶燈企業(yè)數(shù)量在這兩年陡增，高檔水晶燈品牌，如東方、寶

14、迪斯、福建石獅文行燈飾、藝達水晶燈飾、羅浮宮水晶燈飾在市場上依然雄踞一方。眾多新品牌的問世，也給企業(yè)帶來重大壓力，面臨重新洗牌的殘酷局面。無論是大企業(yè)還是小的公司，在水晶燈的設計上都是分毫必爭，致使現(xiàn)在的水晶等市場上爭香斗艷，花樣繁多?，F(xiàn)代照明技術的不斷進步，使燈具在滿足實用需求和最大限度地發(fā)揮光源功效的前提下，更注重燈具外觀造型上盡可能美觀、舒服、耐用等裝飾性美學效果，由此形成了現(xiàn)代燈具發(fā)展的流行趨勢。燈給人類帶來了光明，使人類走向了文明，因此，從古至今不斷發(fā)展的燈具也就成了人類文明的載體。1.3 太陽能光伏技術的發(fā)展和進步 隨著太陽能光伏技術的發(fā)展和進步，在民用方面首先應用在照明燈具上，近

15、幾年來，太陽能燈具產(chǎn)品由于環(huán)保節(jié)能的雙重優(yōu)勢，太陽能庭院燈和太陽能草坪燈，太陽能裝飾燈等方面的應用已經(jīng)逐漸形成規(guī)模。在太陽能照明燈具的設計中，涉及光源、太陽能電池系統(tǒng)、蓄電池充放電控制許多因素，其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會造成產(chǎn)品缺陷。太陽能燈具組成： （1）太陽能電池板 （2）充放電控制器 （3） 蓄電池 （4）負載 （5）燈具外殼 （1）太陽能電池 太陽能電池主要功能在將光能轉換成電能，這個現(xiàn)象稱之為光伏效應。在眾多太陽光電池中較普遍且較實用的有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池及非晶硅太陽能電池等三種，在太陽光充足日照好的東西部地區(qū)，采用多晶硅太陽能電池為好，因多晶硅太陽能電池生產(chǎn)工藝相

16、對簡單，價格比單晶低。轉換效率在近幾年不斷提高。在陰雨天比較多陽光相對不是很充足的南方地區(qū)，采用單晶硅太陽能電池為好，因單晶硅太陽能電池電性能參數(shù)比較穩(wěn)定。當然非晶硅太陽能電池在室內(nèi)陽光很弱的情況下比較好，因為非晶硅太陽能電池對太陽光照條件要求比較低。 首先，任何一款太陽能燈具產(chǎn)品我們必須先了解太陽能電池，太陽能電池有五大電性能參數(shù)： Isc是短路電流 是峰值電流 Voc是開路電壓 Vm是峰值電壓 Pm是峰值功率 Pm是峰值功率= Im是峰值電流×Vm是峰值電壓 對于單片太陽能電池來說，它是一個PN結，除了當太陽光照射在上面時，它能夠產(chǎn)生電能外，它還具有PN結的一切特性。在標準光照條

17、件下，它的額定輸出電壓為0.48V。在太陽能照明燈具使用中的太陽能電池組件都是由多片太陽能電池連接構成的。 （2）充放電控制器 無論太陽能燈具大小，一個性能良好的充放電控制電路是必不可少的。為了延長蓄電池的使用壽命，必須對它的充放電條件加以限制，防止蓄電池過充電及深度放電。另外，由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定，光伏發(fā)電系統(tǒng)中對蓄電池充電的控制要比普通蓄電池充電的控制要復雜些。對于太陽能燈具的設計來說，成功與失敗往往就取決于充放電控制電路的成功與失敗。 沒有一個性能良好的充放電控制電路，就不可能有一個性能良好的太陽能燈具。充放電控制器必須要到以下幾個特點： 防反充電控制 防過充電控制

18、防過放電控制 溫度補償（3）蓄電池 由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定,所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作，太陽能燈具也不例外，必須配置蓄電池才能工作。一般有鉛酸蓄電池、Ni-Cd蓄電池、Ni-H蓄電池，它們的容量選擇直接影響系統(tǒng)的可靠性以及系統(tǒng)價格。蓄電池容量的選擇一般要遵循以下原則：首先在能夠滿足夜晚照明的前提下,把白天太陽能電池組件的能量盡量存儲下來，同時還要能夠存儲滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過小不能夠滿足夜晚照明的需要，蓄電池容量過大，一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，同時造成浪費。 蓄電池的選擇也是要看太陽能電池，負載來確定的，下面在系統(tǒng)設計中作介

19、紹。 （4）負載 太陽能燈具產(chǎn)品以節(jié)能環(huán)保為優(yōu)勢，當然負載要節(jié)能，壽命長。我們一般采用LED燈與12V直流節(jié)能燈及低壓鈉燈等。 目前多數(shù)草坪燈選用LED作為光源，LED壽命長，可以達100000小時以上，工作電壓低，非常適合應用在太陽能草坪燈上。 庭園燈一般采用12V直流節(jié)能燈，直流節(jié)能燈電壓為直流，無需逆變，方便安全。 （5）燈具外殼 我收集了許多國外太陽能燈資料，在美觀和節(jié)能兩者之間，大多數(shù)都選擇節(jié)能。燈具外觀要求不要很高，相對實用就行。目前有很多廠家外觀很漂亮，選用不銹鋼外殼。但性能到底怎樣呢？這又讓我們深思！主要從以下幾方面來考慮： 1）系統(tǒng)設計 一款好的太陽能燈具產(chǎn)品，關鍵在于系統(tǒng)設

20、計，怎樣才是合理的系統(tǒng)設計呢？影響系統(tǒng)有幾個重要因素： 緯度， 太陽能方陣面上的年總輻射量 ， 最長無日照天數(shù) ， 日耗電量， 平均每日峰值日照時數(shù)。 一種簡單判斷太陽能燈具系統(tǒng)性能的方法： 太陽能電池功率必須比負載功率高出4倍以上系統(tǒng)才能正常工作。 蓄電池容量必須比負載日耗電量高出3倍以上（西部地區(qū)），南方地區(qū)要高出5倍以上為好。 2） 太陽能電池的外特性 從應用的角度論述，大家主要關心的是太陽能電池的外特性。首先，對于單片太陽能電池來說，它是一個PN結，除了當太陽光照射在上面時，它能夠產(chǎn)生電能外，它還具有PN結的一切特性。在標準光照條件下，它的額定輸出電壓為0.48V。在太陽能照明燈具使用

21、中的太陽能電池組件都是由多片太陽能電池連接構成的。它具有負的溫度系數(shù)，溫度每上升一度，電壓下降2mV，對于多片太陽能電池組成的太陽能電池組件。 在使用中，太陽能電池開路或者短路都不會造成損壞，實際上我們也正是利用它的這個特性對系統(tǒng)蓄電池充放電進行控制的。 太陽能電池在使用中必須注意的問題 ： （1）太陽能電池功率的選擇 我們所說的太陽能電池輸出功率Wp是標準太陽光照條件下，即：歐洲委員會定義的101標準，輻射強度1000W/m2，大氣質量AM1.5，電池溫度25條件下，太陽能電池的輸出功率。這個條件大約和平時晴天中午前后的太陽光照條件差不多，（在長江下游地區(qū)只能接近這個數(shù)值）這并不象有些人想象

22、的那樣，只要有陽光就會有額定輸出功率，甚至認為太陽能電池在夜晚日光燈下也可以正常使用。這就是說，太陽能電池的輸出功率是隨機的，在不同的時間，不同的地點，同樣一塊太陽能電池的輸出功率是不同的。 太陽能燈具的設計和燈具的使用地區(qū)有關。太陽能電池組件額定輸出功率和燈具輸入功率之間關系在華東地區(qū)大約是24:1，具體比例要根據(jù)燈具每天工作時間以及對連續(xù)陰雨天照明要求決定。另外太陽能電池的輸出功率大約120W/m2。 （2）蓄電池容量的選擇 由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定,所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作，太陽能燈具也不例外，必須配置蓄電池才能工作。一般有鉛酸蓄電池、Ni-Cd蓄電池、Ni-H

23、蓄電池，它們的容量選擇直接影響系統(tǒng)的可靠性以及系統(tǒng)價格。蓄電池容量的選擇一般要遵循以下原則：首先在能夠滿足夜晚照明的前提下,把白天太陽能電池組件的能量盡量存儲下來，同時還要能夠存儲滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過小不能夠滿足夜晚照明的需要，蓄電池容量過大，一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，同時造成浪費。 （3）太陽能電池封裝形式的選擇 目前太陽能電池的封裝形式主要有2種。層壓和滴膠，層壓工藝可以保證太陽能電池工作壽命25年以上，滴膠雖然當時美觀，但是太陽能電池工作壽命僅僅12年。因此，1W以下的小功率太陽能草坪燈,在沒有過高壽命要求的情況下，可以使用滴膠封裝形式，對于

24、使用年限有規(guī)定的太陽能燈，建議使用層壓的封裝形式。另外，有一種硅凝膠用于滴膠封裝太陽能電池，據(jù)說工作壽命可以達到10年。 （4）太陽能電池安裝傾斜角度的選擇和裝飾性外罩 為了美觀，許多的太陽能燈具的工廠將太陽能電池水平放置，在這種情況下，太陽能電池的輸出功率將減少15%20%，如果再在太陽能電池上面增加一個裝飾性外罩，太陽能電池的輸出功率又將減少5%左右，太陽能電池價格昂貴，我收集了許多國外太陽能燈資料，在美觀和節(jié)能兩者之間，大多數(shù)都選擇節(jié)能。在長江下游太陽能電池的最理想傾斜角度是40度左右，方向為正南方。 （5）熱島效應 單片太陽能電池一般是不能使用的，實際應用的是太陽能電池組件。太陽電池組

25、件是由多片太陽能電池組合而成，用以達到期望的電壓值。太陽能電池組件在使用過程中，如果有一片太陽能電池單獨被遮擋，例如樹葉鳥糞等，單獨被遮擋的太陽能電池在強烈陽光照射下就會發(fā)熱損壞，于是整個太陽能電池組件損壞。這就是所謂熱島效應。為了防止熱島效應，一般是將太陽能電池傾斜放置，使樹葉等不能附著，同時在太陽能電池組件上安裝防鳥針。 （6）太陽能燈具中蓄電池的充放電控制 無論太陽能燈具大小，一個性能良好的充放電控制電路是必不可少的。為了延長蓄電池的使用壽命，必須對它的充放電條件加以限制，防止蓄電池過充電及深度放電，另外，由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定，光伏發(fā)電系統(tǒng)中對蓄電池充電的控制要比普通

26、蓄電池充電的控制要復雜些。對于太陽能燈具的設計來說，成功與失敗往往就取決于充放電控制電路的成功與失敗，沒有一個性能良好的充放電控制電路，就不可能有一個性能良好的太陽能燈具。 （7）防反充電控制 防止反充電功能，一般來說，就是在太陽能電池回路中串聯(lián)一個二極管，二極管防止反充電，這個二極管應該是肖特基二極管，肖特基二極管的壓降比普通二極管低。另外，還可以用場效應晶體管控制防止反充電功能，它的管壓降比肖特基二極管更低，只是控制電路要比前面復雜一些。 （8）防過充電控制 防止過充電功能，可以在輸入回路中串聯(lián)或者并聯(lián)一個泄放晶體管，電壓鑒別電路控制晶體管的開關，將多余的太陽能電池能量通過晶體管泄放，保證

27、沒有過高的電壓給蓄電池充電。關鍵是防止過充電壓的選擇，單節(jié)鉛酸蓄電池為2.2V。 （9）防過放電控制 除了Ni-Cd電池外，其它蓄電池一般都要具有防止蓄電池過放電功能，因為會造成蓄電池過放電永久性損壞。需要注意的是，太陽能電池系統(tǒng)一般相對蓄電池是小倍率放電，所以放電截止電壓不宜過低。 （10）溫度補償 溫度補償，蓄電池電壓控制點是隨著環(huán)境溫度而變化的，所以太陽能燈系統(tǒng)應該有一個受溫度控制的基準電壓。對于單節(jié)鉛酸蓄電池是-3-7mV/，我們通常選用-4mV/。 （11）太陽能燈具光源的選擇 目前多數(shù)草坪燈選用LED作為光源，LED壽命長，可以達到100000小時以上，工作電壓低，非常適合應用在太

28、陽能草坪燈上。特別是LED技術已經(jīng)實現(xiàn)了其關鍵性突破，并且其特性在過去5年中有很大地提高。同時性能價格比也有較大地提高。另外，LED由低壓直流供電，其光源控制成本低，調(diào)節(jié)明暗，頻繁開關都是可能的，并且不會對LED的性能產(chǎn)生不良影響?？刂祁伾?，改變光的分布，產(chǎn)生動態(tài)幻景都是可能的，所以它特別適合在太陽能草坪燈上應用。 對于太陽能庭院燈，從可靠性、性能價格比、色溫，和發(fā)光效率幾個方面綜合考慮，我們認為理想的光源目前應該是三色基色高效節(jié)能燈。 （12）系統(tǒng)組合中的幾個問題 光敏傳感器，太陽能燈需要光控開關，有的設計者往往會用光敏電阻來自動開關燈，實際上太陽能電池本身就是一個極好的光敏傳感器，用它做光

29、敏開關，特性比光敏電阻好。對于太陽能庭院燈問題不大，但是對于僅僅使用一只1.2VNi-Cd電池的太陽能草坪燈來說，太陽能電池組件由4片太陽能電池串聯(lián)組成，電壓低，弱光下電壓更低，以至于天還沒有黑電壓已經(jīng)低于0.7V，造成光控開關失靈。在這種情況下，只要加一只晶體管直接耦合放大，即可解決問題。 按蓄電池電壓高低控制負載大小，對太陽能燈在連續(xù)陰雨天時可維持的時間要求很高，這就增加系統(tǒng)成本。我們在連續(xù)陰雨天蓄電池電壓降低時減少LED或者減少太陽燈接入個數(shù)，或者減少太陽能燈每天的發(fā)光時間，這就降低了系統(tǒng)成本。 閃爍變光，漸亮漸暗是節(jié)能的好辦法，它一方面可以增加太陽能草坪燈照射效果，另一方面可以通過改變

30、閃爍占空比控制蓄電池平均輸出電流，延長系統(tǒng)工作時間，或者在同等條件下，可降低成本。 三色基色高效節(jié)能燈的開關速度。這個問題非常重要，它甚至決定了太陽能草坪燈的使用壽命，三色基色高效節(jié)能燈啟動時有高達1020倍的啟動電流，系統(tǒng)在承受這樣大的電流情況下，可能電壓有大幅度下降，太陽能草坪燈無法啟動或者反復啟動，直至損壞。 目前太陽能電池還不能夠使用在主干道照明上。公路主干道的照明有法定的照度要求，就目前太陽能電池的轉換效率和價格講，還不能夠滿足這個要求。但在不久的將來隨著各方面的技術水平的提高，太陽能電池一定會應用在公路主干道的照明上。 關于儲能電容，太陽能電池的使用壽命在25年以上，普通蓄電池的使

31、用壽命在23年，所以蓄電池是太陽能電力系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)。儲能電容可以在一定程度上解決這個問題。儲能電容的使用壽命可以達到10年以上，而且控制電路簡單，但是昂貴的價格限制了它的應用，目前僅僅應用在部分交通信號燈和裝飾燈上。隨著技術水平的提高，產(chǎn)品價格的下降，它將是一種最有希望成為和太陽能電池配套的理想儲能元件。當然目前也有采用膠體蓄電池的，一般質量好的可以保證壽命在57年，如此大大提高了太陽能庭院燈與路燈的首次維護期。 (13) 有關太陽能電池在照明燈具上應用的技術 用于草坪燈高效率升壓電路 小功率太陽能草坪燈一般都有升壓電路，目前各廠家采用振蕩電路，電感升壓。電感采用標準色碼電感器，標準色碼

32、電感器中使用開放磁路，磁通損失大，所以電路效率低。如果采用閉合磁路制造電感升壓，如磁環(huán)，升壓電路效率將有很大提高。曾經(jīng)用f10磁環(huán)制造電感，在同等條件下進行對比實驗，采用閉合磁路制造電感要比采用標準色碼電感器效率提高20%40%。但出于成本考慮現(xiàn)在絕大多數(shù)廠家還是采用標準色碼電感器。 分時/分壓太陽能燈控智能制器 太陽能燈作為一種新型節(jié)能燈具，它與傳統(tǒng)燈具相比有許多優(yōu)點，但是它的價格昂貴又是推廣應用的瓶頸，因此，如何降低太陽能燈的成本是一個重要的課題。分時，分壓控制太陽能燈技術就是解決這個問題的好辦法。 分時、分壓控制太陽能燈技術的核心就是根據(jù)夜晚不同時間段，人們對照度不同要求，控制太陽能燈的

33、輸入功率，以及根據(jù)太陽能電池白天吸收能量的大小，控制太陽能燈的輸入功率，達到用最小成本設計出能夠滿足最惡劣氣象條件下人們對太陽能燈的最基本要求。 太陽能電池正在以出乎人們預料的驚人速度發(fā)展。根據(jù)科學家的保守估計，在未來的10年里，太陽能電池的平均轉換效率要達到20%以上，而價格要下降一半，這就是說，10年以后的今天，我們用于照明電力的一半可能來源于太陽能，達到從PN結到PN結真正的綠色照明。大家知道，太陽能電池是一個巨大的PN結，它把太陽能轉換為電能。LED是另一個可以將電能轉換為光線的PN結，它的轉換效率一天一天地在提高，將來就可以達到節(jié)能燈的水平，而使用壽命可以達到10萬小時以上，這是真正

34、意義上的綠色照明。第二章 概述2.1 燈具的種類 燈具是光源，燈罩、燈座、開關和其他附件等裝配組合而成的照明器具，它又是用來控制光源、光線投照的方式，同時又能起到保護光源，提高照明效率的照明工具。燈具的種類燈具的種類一般是以燈具的發(fā)光方式，燈具的結構特點，燈具的用途和燈具的固定方式進行類。（1）發(fā)光方式分類： 直射型燈具 (向上光010，向下光90100)光直接從燈具上方射出，頂部的反光材料不透明，通常由金屬、搪瓷、鉛和鍍銀鏡面等材料制成。直射型燈具效率高，光線集中，方向性強，但容易產(chǎn)生較重陰影，而且頂部幾乎沒有光線。 半直射燈具 (向上光1040，向下光6090)光線通過半透明材料中發(fā)出，它

35、已能將較多的光線照射到工作面，又可使空間環(huán)境也得到適當亮度，一般燈具為玻璃罩型。 漫射型燈具它是采用漫射透光材料制成封閉式的燈罩，乳白燈泡就是其中一種，光線柔和，但光損失較多。 間接型燈具這類燈具上半部用透明材料，下半部用漫射透光材料制成，光線向上發(fā)射天花，使環(huán)境光線均勻柔和，但燈具頂部容易和灰塵，影響發(fā)光效率，光損耗大。（2）結構分類： 開啟式燈具，無透明罩，光源與外界直接相同 保護式燈具，具有透光罩 (乳白玻璃球燈) 密閉式燈具，透光罩將燈具閉合 (如防水燈具) 防爆式燈具，燈具爆炸不會發(fā)生危險 (煤礦工燈)（3）用途分類：具有功能和裝飾為主的燈具 工業(yè)用途 高挎度燈 家庭用途 臺、吊、壁

36、、落(四類燈) 公共用途 裝飾用途 特種用途燈 (防塵燈，防爆燈，密閉燈，黑光燈，激光燈，應急燈等)（4）固定方式分類： 吸頂燈-燈具固定于頂棚上 鑲嵌燈-燈具嵌入頂棚中 吊燈-燈具通過導線或鋼管從頂棚上吊下來 壁燈-燈具裝在墻壁上，具有裝飾性 臺燈-燈具放于臺面上，主要局部照明 立燈-落地燈，移動性 軌道燈-燈具裝入軌道內(nèi)，移動性，一般多為射燈，可改變角度，局部照明。2.2 光源的分類（1）白熾燈 是電流通過物體(烏絲)后加熱，即熱輻射而發(fā)光的燈泡，它是電光源中最早的一代燈泡，也是使用最廣泛的燈泡。白熾燈的心臟是燈絲，燈泡通過抽真空，將燈絲通電，使它熱到白熾程度，即會輻射出可見光。它熔點高,

37、蒸發(fā)率低，發(fā)光量為每瓦9 - 18 LmW光通量，壽命在750 - 1000小時左右，通常白熾燈的溫度在3000 K左右?，F(xiàn)代燈具的三大構件為電光源、燈罩和管架。燈罩的作用是十分明顯的，它不僅能夠提高光量的利用率、保護光源和視力，而且作為一種裝飾品，創(chuàng)造著現(xiàn)代高度的審美情趣。特別是當今流行的 "建筑化" 照明，把發(fā)光器件 （光源）和建筑構件（頂棚、梁、柱墻和 地面等）及室內(nèi)設施（寫字臺、家具、吊扇等）融為一體，有僅使用權照明燈具的內(nèi)涵不斷深化與擴展，而且形式多種多樣，讓人耳目一新。（2）熒光燈 是通過氣體放電而發(fā)光的。熒光燈一般有鎮(zhèn)流器L 和啟輝器S作輔助器件。它的原理是：

38、啟輝器-控制陰極預熱時間；鎮(zhèn)流器-限制預熱電流。啟輝器的作用，是在斷開預熱電流的瞬間產(chǎn)生脈沖高電壓，使熒光燈點燃。新型電子鎮(zhèn)流器將取代電感鎮(zhèn)流器，電子鎮(zhèn)流器以其節(jié)能、啟動性能好、功率因數(shù)高、無音頻噪聲，無頻閃等優(yōu)點，受到人們的普遍喜愛。（3）高壓汞燈熒光燈 是高壓氣體放電光源，熒光汞燈,光色好、壽命長，廣泛用以廣場用燈。（4）鹵鎢燈 是熱輻射光源，光效比白熾燈高，射程遠，廣泛用以廣場照明、放映、劇場、汽車燈、邊防燈、室內(nèi)外裝飾燈等。 （5）金屬鹵化物燈 是第三代高壓氣體放電光源，新型電光源，品種多樣，體積小、光效高、壽命長，可達10000小時，色溫3000K5000K。用金屬鹵化物燈取代混光照

39、明是發(fā)展的必然趨勢。2.3 照明設計照明設計分成光照設計與電氣設計兩大部分。光照設計包括：照度的選擇，光源選用，燈具選擇與布置，照度、亮度計算及眩光評價等方面；照明燈具按照明方式來做分類，大致上可分為四種：  （1）向下直接照明 一般我們所使用的桌燈，多采用向下直接照明的模式，這類的燈罩是不透光的，因此光線可以集中投射到某一個區(qū)域。 （2）向下照明 一般裝飾用的吊燈，大致都是向下照明的方式，這類的燈罩會透光，可以讓燈體散發(fā)出柔和的光芒，能有效制造出空間的層次感。（3）向上直接照明 某些立燈是采向上直接照明的方式，光線往上方照射，人們不會直接受到強烈燈光的影響，這是一種間接照明的應用。

40、 （4）向上照明 多數(shù)裝飾用途的燈，多采用向上照明的模式，這類的燈被廣泛的應用在氣氛的營造上。電氣設計可歸納成：確定供配電系統(tǒng)，選擇供電、控制設備及其安裝位置，線路計算，確定導線型號、規(guī)格，以及繪制照明設計施工圖等技術性電氣設計。以周圍環(huán)境為照明對象的照明技術稱為環(huán)境照明。照明設備按照其安裝部位或使用功能分成：（1）一般照明指為照亮整個場地而設置的、在整個場所燈具基本均勻布置的照明方式。它可獲得均勻的水平照度。對于工作位置無特殊要求的場所，則可裝設一般照明。（2）局部照明局部照明是以滿足某些局部特殊需要而設置的照明。一般室內(nèi)有特殊要求的場所，則可用局部照明 （3）混合照明混合照明是指一般照明與

41、局部照明共用的方式。對于工作位置視覺要求較高，且對照射方向有特殊要求的室內(nèi)外場所，往往采用這種混合照明方式。第三章 校園路燈狀況3.1 概況最近我們學校的路燈以人因工程的原則和觀點進行了規(guī)劃，然后就目前學校的現(xiàn)狀作了部分改善，在規(guī)劃與改善的過程中對全校的路燈現(xiàn)狀有了一定的了解。下面把我們這組在校園路燈規(guī)劃與改善中所涉及的幾個主要方面：路燈光源類型的選擇、形狀、材質、高度、燈距、布點做一簡要介紹，然后對園路燈現(xiàn)狀加以分析和改善。3.2 意義以人因工程學的觀點對校園路燈的規(guī)劃和改善是符合新時代“以人為本，提高效率的思想的一個具體實踐。本次課程設計，我們本著一切一人為本，一切以人為核心的理論對校園路

42、燈作了全方位的認識，并以此為基礎進行了規(guī)劃和改善，從選題到現(xiàn)狀分析，再由目標確定、要因分析到制定對策、效果確認、標準化，最后總結，一步一步走來，不僅讓我校的路燈能夠更能方便廣大師生，而且使我們的課本知識得到了升華，貼近生活，更加具有現(xiàn)實意義。校園路燈隨處可見，可以說它代表了學校的一種形象，是校園的重要組成部分。路燈照明對于夜晚校園環(huán)境的烘托具有非常重要的意義,不僅可以方便夜晚行人，同時更增加了校園的亮麗。合理的規(guī)劃設計與改善應該能夠遮風，擋雨，防曬，給整個校園帶來和諧、愉快的氣氛。3.3 空間分布位置 我校校園路燈主要分布在四個區(qū)域：主干道（主要指學校各個比較寬大的通道，學生放學時主要走得通道

43、）、教學區(qū)和圖書館周圍（包括為1、2、3教、圖書館和實驗樓）、運動場（分為籃球場、網(wǎng)球場和足球場）、住宿區(qū)和食堂如下圖3-1所示：圖 3-1 學校主要路燈分布我們通過對相鄰路燈的相對位置距離和燈的具體高度、路寬的實地測量，以及對路燈的燈光的照明、光源類型的選擇、路燈的形狀與材質、布點及開燈時間等幾個主要方面的觀察，得出我校目前路燈的一些主要現(xiàn)狀。如下表：表3-1 我校路燈主要現(xiàn)狀區(qū)域相鄰燈的空間距離燈的高度路寬光 源燈的 材質燈罩的 形狀布點主干道3146m除運動場和宿舍外基本上為3m左右運動場5m1417m整個校園路燈均采用白色鈉光源玻璃主要為球狀，一部分半球形對稱布置教學區(qū)圖書館距離波動較

44、大，分布不均 1440m一般為6m玻璃單側布置對稱布置15運動場40m400m（面積）足球場120m（面積）籃球場金屬傘形足球場單側布置，籃球場沒有住宿區(qū)2030m4.5m一般為6m金屬傘形單側布置 3.4 問題分析 通過具體調(diào)研和現(xiàn)場觀測，我們可以知道目前我們學校的路燈有一些很好的的特性,同時也存在某些方面的不足.以下圖（圖3-2）為例，說明其中存在的一些需要改善的問題（表3-2）。圖3-2 現(xiàn)路燈不足之處表3-2 主要缺陷問題具體實例1具體實例2燈壞現(xiàn)象嚴重我校的路燈有50%是不亮的我校路燈經(jīng)久失修燈距的設定不妥距離普遍過大燈周圍及自身環(huán)境需改善燈罩上積滿了灰塵燈周圍已被樹枝重重包圍部分布

45、點存在問題在部分主干道本該用對稱布置，而采用了交錯布置玉龍山上本該布置路燈的但卻沒有部分區(qū)域需重新規(guī)劃在部分運動場地，還不存在路燈的設置，如籃球場，食堂周圍，玉龍山上有的路燈沒保護措施已經(jīng)老化應重新更換根據(jù)圖3-2和表3-2的總結，可以看到校園路燈的很多不足之處，所以我們主要從這些方面著手來改善校園的路燈環(huán)境。第四章 校園路燈的設計與改善4.1 光源的選擇作為光源，自然光亮度柔和，人眼感到舒服，因此在選擇時應始終考慮使用接近自然光的人工照明光源。在人工照明時，熒光燈優(yōu)于白熾燈，其光譜近似太陽光，發(fā)熱量小，可使視野的照度均勻，且較為經(jīng)濟。用日光標準將不同水銀燈、熒光燈進行顯色比較如下表：表4-1

46、 不同燈光顯色比較光源白色熒光燈水銀燈熒光水銀燈高壓鈉燈日光色熒光燈顯色指數(shù)6632442977而且光源明度影響情緒。據(jù)生理和心理方面的研究表明，照明會影響人的情緒，從而影響工作效率，而其中明亮是令人愉快的。所以根據(jù)以上的標準和要求，白色熒光燈不僅發(fā)光效率高，而且考慮到成本因素，故此為首選。而有我校目前均采用白色鈉光源，是不合理的?？筛某砂咨珶晒鉄簟Ｈ缓笤趫D書館及教學區(qū)周圍的路燈照度要大，使廣大師生更好的學習。4.2 高度的確定 一般標準 1）燈高 （1）、燈具安裝高度，同一街道燈具安裝高度必須一致（發(fā)光中心到地面高度）。小彎燈 一米燈 5-6米普通街道長臂燈和吊燈6.5-7.5米快車道弧型燈

47、不低于8米慢車道弧型燈 不低于6.5米 （2）、特殊燈型根據(jù)設計要求安裝，燈的高度在致相當于需要被照明馬路的寬度。只在一側照明時 HL 在兩側照明時 HL/2 其中，H：燈具安裝高度（米） L：路寬（米） 2）燈具仰角 （1）、燈具仰角街道寬度及燈具的配光曲線來決定，每條街道的仰角應一致。 （2）、燈頭可調(diào)時，應使光源中心線落在路寬的L/3-1/2范圍內(nèi)。 （3）、對長臂燈（或支臂燈）燈身在安裝后，燈頭側應比電桿側仰起100毫米。 （4）、特殊燈具應根據(jù)配光曲線來決定燈具仰角。 高度的選擇確定還與亮度有關，其中亮度=光距/發(fā)光垂直面積，因此亮度的差別影響高度的確定。然后考慮到眩光和高度得關系，

48、綜合光照范圍（圖4-1） 9.5m 3.6m 5.7m 燈光 可見 暗黑圖 4-1 路燈光照范圍通過測定不同場地的照度和對眩光的控制，主干道及教學區(qū)圖書館的燈高一般設計為2.853.25米，宿舍區(qū)的燈高45米，這一點我校是符合要求的。而在足球場，由于其面積大，燈的高度應適當提高到5.5米，使其更能滿足光照的需要。4.3 相鄰路燈的空間距離設定 一般而言，兩路燈之間的相對空間距離是比較確定的，而在不同的區(qū)域有相應的差別，人口流動多的地方，距離應稍短；人口流動少的的地方則反之。根據(jù)城市道路照明設計標準要求，路燈間距最大值應為路燈高度的3.5倍，其它因地而異。校園主干道是學校人口流動數(shù)量最大的區(qū)域之

49、一，對夜行的人來說這里的路燈規(guī)劃顯得尤為重要。因此這里的路燈相對距離應較小，3.5倍燈高，即10米左右。教學區(qū)和圖書館一方面是同學們上課聽講的場所，另一方面更是同學們自由獲取知識的樂園。所以為了保證大家的學習和課堂教學效果，它們周圍的路燈規(guī)劃與設計則應符合其特點人口同樣集中。同樣也為11米左右間距。而在宿舍區(qū)和運動場地，路燈之間的距離可以稍微大一些。足球場的路燈間距為30米，籃球場為25米和15米，宿舍區(qū)也為15米。相比我?，F(xiàn)狀，主干道最少間距都有30米，遠的達到46米，圖書館和教學區(qū)的燈距同樣過大。住宿區(qū)的間距也要減小。4.4 路燈的布點路燈的布點是否適當直接關系到照明的效果。其中布點包括單

50、側布燈和雙側布燈兩種布置方式。對于雙側布燈大體有兩種方式：一種是對稱布置，另一種是交錯布置，各有優(yōu)劣。對稱布置的優(yōu)點是比較美觀，同一區(qū)域光照范圍大，不足之處照度不夠均勻，適合較寬的道路。交錯布置美觀上不如對稱布燈，但照度比較均勻。綜合考慮分析，為保證有足夠的光照，人口較為集中的校園主干道和教學區(qū)、圖書館均應采用對稱布置；要使得照度均勻，而對同一區(qū)域光照要求不是很高，宿舍區(qū)的路燈要交錯布置；至于運動場，足球場采用單側布置，籃球場為對稱布置。結合我校路燈的具體布置，教學區(qū)、圖書館周圍部分路燈本該用對稱布置，而采用了交錯布置，宿舍區(qū)用的是單側布置，這都是不太合理的。并且前后籃球場和第四教學樓均沒有路

51、燈的布置，這不僅對于想在夜晚進行運動的同學和教職工是不妥的，而且造成了學習的不便。4.5 形狀及其材質的選取 路燈的種類繁多，有傘形、球形、半球形等（圖4-2），不同區(qū)域由于受面積、周圍環(huán)境的影響應該選擇不同形狀的路燈。圖 4-2 路燈的形狀如圖4-2，燈（1）為半球形燈罩，燈（2）為球形燈罩，它們的發(fā)光均勻，適用于校園主干道和教學區(qū)、圖書館；而燈（3）為傘形燈罩，它的特點是使光照范圍朝一個方向增大，以此可用于宿舍區(qū)和運動場。至于一般路燈的材質選玻璃燈罩，而在某些場所可選取金屬外罩，如運動場所的燈。從經(jīng)濟角度而言，玻璃燈罩較金屬外罩實惠。結合我校實際，因此主干道和教學區(qū)、圖書館采用球形或半球形

52、玻璃燈罩，它們發(fā)光均勻，面積廣，主干道和教學區(qū)、圖書館是人流比較多的地方，有時還不乏車輛；而宿舍區(qū)和運動場應使用傘形金屬外罩，它的特點是使光照范圍朝一個方向增大，但學校有的路燈光照方向是垂直向下，雖然高度夠了但照射面積有限，應該用斜向下的，那樣光照面積會更寬一些，因此宿舍區(qū)也需改善。4.6 本章小結通過以上五個方面的標準以及結合我校的具體情況綜合分析和考慮，現(xiàn)從人機工程的角度出發(fā)，將校園路燈規(guī)劃方案的具體項目列表4-2如下： 表4-2 規(guī)劃方案區(qū)域相鄰燈的空間距離燈的高度光 源燈的 材質燈罩的 形狀布點主干道10m3.2m白色熒光燈玻璃球狀半球狀對稱布置教學區(qū)圖書館11m3m白色熒光燈玻璃對稱布置運動場30m25 m5.5m白色熒光燈金屬傘狀單側布置對稱布置住宿區(qū)15m4m白色熒光燈金屬傘狀交錯布置整體而言，我校校園的路燈規(guī)劃基本符合要求，但為了使我們的校園更加和諧和美觀，更好的符合以人為本的思想，除了對以上所分析的一些問題之外，我們對與路燈相關的另外一些問題提出建議： （1）通過對校園四個區(qū)域所有路燈數(shù)目和已壞的燈統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：我校的路燈應該說在數(shù)量上基本符合了要求，但有的是不亮的，如在圖書館到三教之間，有的路燈沒亮，從一教到三號宿舍樓的