道路照明灯具技术规范介绍

道路照明灯具技术规范介绍厦门市“十城万盏”办公室技术规范制定专家组叶荣南一、路灯的照明机理路灯光分布路面光分析驾驶员的观察场景应关注亮度还是照度照射光方向的影响路灯照明之光路分析目标的辨认照明的目的⒈道路照明的目的一、路面照明的目的：1、看清路面，避免交通事故。2、观察舒适，缓解驾驶疲劳。总之，是为了行车安全。图1照明的目的.2、路灯的光路轨迹：从下图可见，路灯光除了照射路面和人行道之外，其余均为无用光并对环境造成污染，因此灯具的设计应力求将灯光投射到路面和人行道上。图1路灯的光分布3、路面光分析：宏观地看路面是一个平面，但是微观的看路面有许许多多‘小洼兜’，没有这些‘小洼兜’，汽车行驶在路面上会打滑；有了这些‘小洼兜’，便形成了路面照明的一些特点:⑴、光线射到路面后，部分被吸收，部分被反射，反射的状况与地面的形状有关；由于路面基本上是个平面，因此，有一部分光线大致遵从反射定律反射出来；⑵、地面的微观形状是不规则的、凹凸不平的，因此光线射到此处后形成漫反射；（见图2）3、路面光分析：图2路面照明光反射⑶、随着光线入射角度(与地面垂线的夹角)的增大，光线越斜射，洼陷处被遮挡的越来越多，洼兜形状的影响越来越小，即漫反射的成分变小，而大致规则的反射所占比重越来越大。（见图3）3、路面光分析：图3照明光大角度入射⑷、路面的新旧和干净与否对路面的漫反射状况也有影响；因为旧路面的颜色变浅，减少路面的吸收，增大反射比重；同时旧路面洼兜部分变小，积尘的路面也使洼兜变浅，两者都会增大规则反射的比重。⑸、有雨水的路面洼兜被水面填平，镜面反射的比重大大增多，形成了刺眼的路面反射光。4、驾驶员的观察场景：这是我们最关心的，因为它关系到行车安全和速度。⑴、驾驶员观察视线的确定：根据安全刹车距离和驾驶员观察舒适性的综合考虑，我国和国际上将观察视线定为水平向下1°；根据大小车司机的视线高度的综合考虑，司机视线的高度定为1.5米。（美国为1.45米）在此规定下，驾驶员视点位于前方86米处；⑵、驾驶员看到的是路面上各路灯照射到路面后的综合效果，而不是单一路灯照射的结果；(见图4)4、驾驶员的观察场景：图4多灯照明的综合效果⑶、人眼所看到的东西是动态的，人眼观察事物是眼睛和大脑的组合，眼睛持续不断把图象信息传递给大脑，并且眼睛在不停的转动，让视网膜黄斑扫过路面的各个角落。大脑把所获得的信息进行动态累加，就得到了我们所感觉到的图象。因此，虽然黄斑面积比较小，但是我们依然可以感觉到比一次成象要清晰很多，并且视野大很多的图象。5、驾驶员感知的是亮度而非照度：图5路面照度与路面亮度由图5可见，驾驶员感知的是目标和路面的亮度而非路面照度：照度指的是路面受照后单位面积所获取的光通量，它并未进入人眼，人眼感觉到的是照明光经路面或目标漫反射后，射入眼瞳的那部分光线，该光线的发光强度决定了人眼所感知的亮度；两者有一定的关联但不完全等同，后者还与路面的状况及照射的角度等有关。5、驾驶员感知的是亮度而非照度：路面照度为路面各点被照射后所产生的照度的平均值，它与路面的性质无关，也不代表进入眼瞳引起视觉感应的那部分光线的多寡；照度表示式为：E＝(dI•cosα)／r²＝(dI/r02)•cos³α……⑴路面亮度的形成除了与灯光照明有关外还与路面性质有关；被照路面各点的散射光，有一小部分进入观测者的眼瞳，在视网膜引起视觉感应，其亮度表示式如下：……⑵6、照射光方向对亮度的影响：从上述分析可以看出：灯下点的入射光角度小，其漫反射光的主体部分的出射角度也小，而驾驶员视线是水平向下1°（相当于接收大角度出射光）因此，进入眼瞳的光线占漫射光的比重小，形成灯下点的照度虽然很高，但是驾驶员感觉它的亮度并不是很高；而前方稍远处，入射角度大，它的漫射光的主体部分的角度也大，此时进入眼瞳的光线占漫射光的比重也相对较大。因此，看起来较亮。（见图6）6、照射光方向对亮度的影响：图6路灯照明实景图照度均匀的路面，其亮度不一定均匀；灯下点的照度最大，但是，看起来却较暗。图7路灯照明光之光路分析照明光射到路面后部分被吸收、部分漫反射（如图7所示），一簇光线射向天空和环境成了污染光；射入人眼眼瞳的那部分光线形成了路面光，对于驾驶员来说这才是有用光；许许多多路面光组成路面背景光；7、路面照明之光路分析还有部分光线直接射入眼瞳，较亮；它在视网膜产生一层光幕，对眼睛来说这是杂散光，它降低了信噪比，产生失能眩光;失能眩光由该眩光在眼瞳产生的照度、以及路面平均亮度和观察者的年龄所决定。图7中所示之眩光为直接眩光。一般来说，逆向光照明（相对于驾驶方向而言）对路面背景光贡献大，而顺向光照明对路面背景光的贡献小很多，因为占很大比重的规则反射部分并没有进入驾驶员的眼瞳。所有照射光线经路面散射后都有部分漫反射光进入眼瞳，对路面背景照明有贡献，只是有的贡献太小，可忽略不计。8、目标的辨认图8目标的辨认⑴、用对比度C表示：……⑶8、目标的辨认当目标光和路面光的差异越大，目标看得越清楚；当目标光和路面光的亮度一样时还不能说两者就没有差异，因为，表征目标的亮度特征除了亮度外、还有它的颜色特征，据孟塞尔表色系，颜色的表观特征有三个——明度、色调和彩度（色彩饱和度）；三者分别与CIE1931标准色度学系统的亮度、主波长和颜色纯度相当。即使目标和背景的明度相同，若色调或彩度不同，则目标照样可以被分辨。就如一只黄色小狗在白光照射的路面上，即使其亮度和路面亮度相同，也照样可以被分辨一样，这是常识。但是，在黄光照射的路面上如果二者亮度相同便无法被分辨，这是高压钠灯的致命弱点。8、目标的辨认一般来说，顺向光照明（相对于驾驶方向而言）对目标照明的贡献大，而逆向光照明对目标照明几乎没有贡献，因为逆向光线被目标挡着并没有进入驾驶员的眼瞳。二、照明质量对眼睛辨识能力的影响亮度亮度均匀度眩光显色指数眼睛辨识能力1、亮度与辨识能力的关系：从图9可见：随着亮度增加，人眼识别能力逐渐增加，在0.7-2cd/m2区间增加最快，（在Uo=0.4，TI=7%的条件下）当路面的平均亮度为0.6cd/m2时，辨识能力只有10%；而当路面平均亮度为2cd/m2时，其辨识能力可达80%。随后变缓。图9路面亮度对识别目标的影响所以当亮度2cd/m2时，对提高人眼辨识能力的贡献不大.视力与亮度的关系视力随着被观测物体的亮度变化是非常显著的。在一般情况下，视力随亮度的增加而提高。右图为亮度与视力关系曲线，横轴为亮度（尼特），纵轴为白地黑圈兰道尔环视力。可以看出，直到3000尼特，视力都在随亮度而上升。而且，从0.1至300尼特的亮度范围内，视力与亮度的对数成正比（直线关系），这符合韦伯-费希纳定律。我们往往在看细小物体时要走到窗前就是这个道理。这也说明，晚间看书写字时，保持一定的照明是非常必要的，避免由于亮度降低而引起的视力下降，进而必须把书本移近眼睛才能看清，这样时间长了就会导致近视。从图上也可以看到，在0.01尼特以下的亮度，人眼的视力将变得很差。2、亮度均匀度对辨识能力的影响：从图10中可见：在路面亮度L=1.0cd/m2，阈值增量TI=7%的观察条件下，其亮度均匀度U=0.4时，人眼辨识能力RP=75%；而亮度均匀度U=0.2时，人眼辨识能力图10均匀度对辨识能力的影响RP=5%；也就是说，在上述观察条件下，均匀度降低一半，识别率却降到原来的1/15.可见亮度均匀度的重要性。3、眩光对辨识能力的影响：图11眩光对辨识能力的影响3、眩光对辨识能力的影响：用失能眩光的阈值增量TI来衡量。眩光严重（阈值增量TI数值增大），会导致对障碍物辨识能力（RP）下降.在路面亮度L=1.0cd/m2的条件下：当TI:从7%→30%时;RP:则从75%→25%。……⑷通常，视场中会有多个眩光光源同时出现，需对各个Ee值进行叠加，计算出其综合影响。4、显色指数对辨识能力的贡献：亮度相同、颜色不同的两个物体是很容易被分辨的；显色指数对路面照明质量的贡献是明显的，道路照明设计标准无此项要求，应该说是个缺失；也许是专家对高光效的高压钠灯的偏爱，但对LED、金卤灯、无极灯等是不公平的；也不利于优质光源的发展。因为目标提供的光信息除了亮度等光度信息外，还有显色指数、色温等色度信息。三、LED技术规范介绍1、组织架构：【“十城万盏”领导小组]↓【“十城万盏”办公室】↓【专家组】↓【制定技术规范】2、专家组成员构成行业协会监测部门生产单位建筑设计部门路灯管理部门专家组灯具技术规范电源规范cjj45-2006Cjj89-2001XMGD/T001-2009φηIPEMCXMGD/T001-2009抽查检验光效/热阻/寿命XMGD/T001-2009工程技术规定抽查项目、方法、原则XMGD/T001-2009现场测量方法CJJ45-2006XMGD/T005-20093、LED技术规范体系（一）：LED规范电源规范↓隧道灯技术规范XMGD/T007LED规范XMGD/T002电源规范XMGD/T003JTJ026.1-1999Cjj89-2001CJJ45-2006XMGD/T007-2009φηIPEMCXMGD/T07-2009抽查检验XMGD/T004光效/热阻/寿命XMGD/T07-2009工程技术规定抽查项目、方法、原则XMGD/T07-2009CJJ45-2006XMGD/T005-2009LED技术规范体系（二）：现场测量方法XMGD/T006↓LED技术规范体系（三）：室内灯具技术规范XMGD/T08-2009LED规范XMGD/T02-2009电源规范XMGD/T03-2009XMGD/T08-2009φηIPEMCXMGD/T08-2009抽查检验XMGD/T04-2009光效/热阻/寿命XMGD/T08-2009工程技术规定XMGD/T09-2009抽查项目、方法、原则XMGD/T08-2009-↓室内灯具技术规范XMGD/T08-2009LED规范XMGD/T02-2009电源规范XMGD/T03-2009XMGD/T08-2009φηIPEMCXMGD/T08-2009抽查检验XMGD/T04-2009光效/热阻/寿命XMGD/T08-2009工程技术规定XMGD/T09-2009抽查项目、方法、原则XMGD/T08-20094、厦门市半导体照明工程技术规范汇总⑴、DB3502/Z001-2010LED道路照明灯具技术规范；⑵、DB3502/Z002-2010LED道路照明功率发光二极管技术规范⑶、DB3502/Z003-2010LED道路照明驱动电源技术规范⑷、DB3502/Z004-2010LED灯具质量监督抽查实施规范⑸、DB3502/Z005-2010LED道路照明现场动态测量规范⑹、DB3502/Z006-2010LED隧道照明灯具技术规范⑺、DB3502/Z007-2010LED室内照明产品技术规范⑻、厦门市LED道路照明工程技术规定⑼、厦门市LED室内照明工程技术规定DB3502/Z厦门市标准化指导性技术文件DB3502/Z001—2010LED道路照明灯具2010-09-25发布2010-10-01实施厦门市质量监督局发布LED路灯技术规范•IP•EMC•光安全•热阻•温升•光通维持率•显色指数•色温•色容差•光通量•光效•光强分布光度色度安规寿命光度要求1、光通量表1灯具额定光通量等级等级灯具额定光通量φ（lm）1Φ≥16000216000＞φ≥12000312000＞φ≥80004Φ＜8000灯具额定光通量φ容差：灯具实际光通量不得低于额定值的90%，但不能高于额定值的120%。光度要求2.灯具光效表2灯具光效等级等级灯具光效LPW（lm/w）1LPW≥70270＞LPW≥60360＞LPW≥50光度要求3、空间光强分布表3光强分布类别类别距高比（d/h）灯具光束角2γ光强分布曲线I（θ）132×56°蝙蝠翼形23.52×60°蝙蝠翼形34.12×64°蝙蝠翼形表4蝙蝠翼形基本要求类别Imax/I01I